微波干燥過(guò)程中蘋(píng)果切片的熱質(zhì)傳遞分析

王美霞，劉斌，王超，吳子健

（1.天津商業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津市制冷技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300134；2.天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300134）

微波干燥過(guò)程中蘋(píng)果切片的熱質(zhì)傳遞分析

王美霞1，劉斌1，王超1，吳子健2

（1.天津商業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津市制冷技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300134；2.天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300134）

微波干燥蘋(píng)果切片的過(guò)程中，在線實(shí)時(shí)測(cè)定樣品質(zhì)量和溫度，并進(jìn)一步檢測(cè)干燥后樣品的微觀結(jié)構(gòu)變化，分析其微波干燥過(guò)程中溫度與質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。結(jié)果表明：干燥至相對(duì)含水率為30%時(shí)僅物料中部斷切面出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象，干燥至相對(duì)含水率為15%時(shí)物料表面出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象，而其斷切面處焦糊現(xiàn)象加重；微波干燥過(guò)程中物料溫度變化分為快速升溫段、恒溫段和慢速升溫階段，并且微波腔內(nèi)溫度整體上隨功率增加而增加；功率一定時(shí)，物料脫水主要發(fā)生在失重率恒速升高段，0.60 kW下該階段使不同厚度的物料（厚度分別為0.40 cm、0.80 cm和1.20 cm時(shí)）分別失水42.39%、48.29%和49.40%，0.80 kW下該階段分別失水49.23%、52.95%和53.01%，1.00 kW下該階段分別失水46.95%、64.72%和62.59%。

微波干燥；相對(duì)含水率；干燥功率；物料厚度

果蔬脆片是一種日益受到消費(fèi)者歡迎的風(fēng)味休閑食品，不僅松脆可口，而且很大程度上保留了果蔬原有的色、香、味，同時(shí)富含膳食纖維，具有廣闊的生產(chǎn)潛能和消費(fèi)潛能。目前生產(chǎn)果蔬脆片的干燥方式主要有熱風(fēng)干燥、遠(yuǎn)紅外干燥和真空冷凍干燥等，其中遠(yuǎn)紅外干燥和真空冷凍干燥干制品質(zhì)量雖好，但投資成本高，而傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥則存在干燥時(shí)間長(zhǎng)、能耗大以及干燥成品品質(zhì)不穩(wěn)定等問(wèn)題[1]，這些問(wèn)題都極大地限制了果蔬脆片生產(chǎn)加工的規(guī)?；?、集約化以及節(jié)能等效率的提升。由于微波干燥技術(shù)的干燥速度快、熱效率高、加熱均勻等優(yōu)點(diǎn)[2]，其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和食品加工[3]等領(lǐng)域也越來(lái)越受到重視，特別在糧食（如稻谷[4]、小麥[5]、玉米[6]等）、蔬菜（如豌豆[7]、洋蔥[8]、花椒[9]等）和水果（黃桃[10]、荔枝[11]等）等的干燥方面都已得到較為深入的研究，有些已能成功應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。為探究蘋(píng)果切片在微波干燥過(guò)程中干燥功率、溫度與樣品含水率之間的關(guān)系，優(yōu)化微波干燥工藝，本文利用可在線稱重與測(cè)溫的微波干燥系統(tǒng)分析對(duì)比干燥至不同相對(duì)含水率的蘋(píng)果切片的微觀結(jié)構(gòu)變化，總結(jié)其熱質(zhì)傳遞規(guī)律，得到蘋(píng)果脆片微波干燥過(guò)程的工藝基礎(chǔ)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1）試驗(yàn)蘋(píng)果產(chǎn)自煙臺(tái)棲霞，選擇大小均勻、無(wú)機(jī)械損傷、成熟度一致、無(wú)病蟲(chóng)害的蘋(píng)果按照要求備用。

2）光學(xué)顯微鏡：BX51型光學(xué)顯微鏡（UIS2光學(xué)系統(tǒng)，放大范圍：100～1 000倍）：日本奧林巴斯株式會(huì)社。

3）微波干燥系統(tǒng)：微波干燥系統(tǒng)由本實(shí)驗(yàn)室按可實(shí)時(shí)測(cè)定樣品質(zhì)量與溫度的原則設(shè)計(jì)搭建，主要包括：微波干燥裝置部分、在線稱重裝置部分和在線測(cè)量溫度裝置部分，系統(tǒng)工作周期為10 s（其中微波工作5s，稱重：5s），圖1為該系統(tǒng)的裝置示意圖。

圖1 微波干燥系統(tǒng)裝置示意圖Fig.1 The equipment diagram of microwave-drying system

其中，微波干燥裝置主要為DZGC-2型微波爐（功率可調(diào)為0.20、0.40、0.60、0.80、1.00kW；頻率為 2450MHz±50MHz），包括內(nèi)部微波腔、微波磁控管、排風(fēng)設(shè)備（圖1未畫(huà)出）和外部表殼；在線稱重設(shè)備主要是BL-220H型電子秤（精度：0.001 g，最大量程：220 g）；在線測(cè)溫設(shè)備主要是bayspec型光纖測(cè)溫系統(tǒng)（最大量程：120℃，測(cè)量精度：0.01℃，誤差范圍：≤±0.5℃，陶瓷探頭直徑：0.14cm，裸纖直徑：0.01 cm）。

1.2 方法

1.2.1 干燥過(guò)程中細(xì)胞微結(jié)構(gòu)變化的觀察

設(shè)定微波裝置功率為0.60 kW，對(duì)切好的蘋(píng)果片（長(zhǎng)×寬×高=4.00 cm×4.00 cm×1.00 cm）進(jìn)行微波干燥，直至樣品相對(duì)含水率分別達(dá)到60%、45%、30%和15%，然后利用光學(xué)顯微鏡觀察樣品切片表面以及中部斷切面的細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化。

其中，利用稱重法測(cè)量蘋(píng)果切片的相對(duì)含水率，計(jì)算公式如下：

式中：m0為新鮮蘋(píng)果切片質(zhì)量，kg；m1為切片完全干燥后質(zhì)量，kg；c0為新鮮蘋(píng)果切片的絕對(duì)含水率，%；x為切片在干燥過(guò)程中失去的質(zhì)量，kg，實(shí)驗(yàn)中默認(rèn)失去的是水分；cx為干燥過(guò)程中蘋(píng)果切片的相對(duì)含水率，%。

1.2.2 干燥過(guò)程中溫度變化的測(cè)定

將若干蘋(píng)果切片（橫截面積均為4.00 cm×4.00 cm，厚度分別為0.40 cm、0.80 cm和0.12 cm）按照厚度不同分為三組，每組均利用不同微波功率（0.60 kW、0.80 kW和1.00 kW）分別將物料干燥至原重量的30%，干燥過(guò)程中采用光纖測(cè)溫并實(shí)時(shí)記錄。防止細(xì)胞應(yīng)力對(duì)溫度測(cè)量產(chǎn)生影響，利用陶瓷包裹光纖探頭進(jìn)行封裝，此時(shí)探頭直徑約為0.14 cm，將探頭分別布置于0.40 cm厚的物料重心處、0.80 cm和0.12 cm厚的物料表面以及中部斷切面中心處。為防止干燥過(guò)程中物料溫度過(guò)高導(dǎo)致品質(zhì)變差，設(shè)定微波設(shè)備溫度上限為120℃，當(dāng)溫度達(dá)到此上限時(shí)，調(diào)節(jié)功率至0.40 kW，此時(shí)物料對(duì)流換熱大于物料內(nèi)熱源吸熱量，物料溫度降低；當(dāng)溫度降低至60℃時(shí)，調(diào)節(jié)至之前功率（0.60 kW、0.80 kW或1.00 kW）。

1.2.3 干燥過(guò)程中質(zhì)量的實(shí)時(shí)測(cè)定

干燥過(guò)程中物料的質(zhì)量變化與其溫度變化同時(shí)測(cè)定，實(shí)驗(yàn)設(shè)定當(dāng)每塊物料重量干燥至原重量的30%時(shí)，即達(dá)到微波干燥要求，本次干燥實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥至不同相對(duì)含水率的物料微觀結(jié)構(gòu)變化與分析

設(shè)定微波功率為0.60 kW時(shí)，干燥至不同相對(duì)含水率的蘋(píng)果切片表面及其中心的微結(jié)構(gòu)變化如圖2所示。它表征了整個(gè)干燥過(guò)程中物料微觀結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化。

圖2 干燥過(guò)程中不同相對(duì)含水率時(shí)蘋(píng)果切片的微結(jié)構(gòu)Fig.2 The microstructure of apple in different water contents under in process of microwave drying

由圖2可知，新鮮的蘋(píng)果細(xì)胞呈橢圓形，且細(xì)胞之間排列緊密，相互擠壓。當(dāng)干燥至60%的相對(duì)含水率時(shí)，物料表面細(xì)胞破損，部分細(xì)胞因失水而萎蔫變小，且其表面存在較多液態(tài)水，即出現(xiàn)“增濕”現(xiàn)象，這是由于此時(shí)物料溫度上升至100℃左右，表面水分開(kāi)始迅速蒸發(fā)，物料內(nèi)外壓差增大，則水分遷移的驅(qū)動(dòng)力增加，物料內(nèi)部水分遷移速度高于表面水分蒸發(fā)速度所導(dǎo)致；相比物料表面，物料中心處的干燥程度略微明顯。當(dāng)干燥至45%的相對(duì)含水率時(shí)，物料表面細(xì)胞部分破裂、坍塌至扁平狀，未破裂細(xì)胞也因失水而變??；物料中心處的干燥程度與之相比較大，細(xì)胞失水更為嚴(yán)重，大部分因破裂而呈平面狀，此時(shí)中心處細(xì)胞的完整度低于表面。當(dāng)干燥至30%的相對(duì)含水率時(shí)，物料表面細(xì)胞幾乎扁平，細(xì)胞內(nèi)有少量的液態(tài)水；而物料中心處細(xì)胞內(nèi)部產(chǎn)生輕微的焦糊現(xiàn)象，組織中出現(xiàn)孔洞。當(dāng)干燥至15%的相對(duì)含水率時(shí)，物料表面細(xì)胞出現(xiàn)輕微的孔洞，表明物料表面開(kāi)始焦糊；而中心處出現(xiàn)比較清晰的、較多的孔洞，其焦糊程度遠(yuǎn)大于表面細(xì)胞。

通過(guò)微觀分析整個(gè)干燥過(guò)程中物料結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，可知微波干燥中傳熱和蒸汽壓遷移方向一致，均為由內(nèi)向外進(jìn)行。在微波干燥過(guò)程中，吸收了微波能的表面細(xì)胞水蒸汽由于物料表面較小的束縛力能夠相對(duì)容易地蒸發(fā)擴(kuò)散至環(huán)境中，而物料內(nèi)部細(xì)胞水蒸氣由于受到細(xì)胞間組織結(jié)構(gòu)等形成的較大擴(kuò)散阻力需要克服，較大的水蒸氣壓導(dǎo)致其細(xì)胞破裂程度較物料表面大。隨著干燥過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，物料含水率減少，其水分蒸發(fā)消耗的微波能有限，大部分微波能則用于物料溫度的升高，然而，由于物料內(nèi)部水分蒸發(fā)量減少，其熱量排出不及時(shí)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度高于外部溫度，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)部首先出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象，至干燥結(jié)束后，內(nèi)部焦糊程度大于外部焦糊程度。因此，利用微波干燥工藝進(jìn)行生產(chǎn)加工時(shí)，控制物料內(nèi)部出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象是干燥成功與否的關(guān)鍵因素。

2.2 不同微波功率下物料溫度的變化與分析

不同厚度的蘋(píng)果切片在不同微波功率（0.60 kW、0.80 kW和1.00 kW）干燥下的溫度變化如圖3所示。

其中，圖a以厚度為0.40 cm的物料為例，重點(diǎn)對(duì)干燥過(guò)程中樣品整體溫度及腔內(nèi)溫度的變化進(jìn)行分析，圖b、c分別以厚度為0.80 cm和1.20 cm的物料為例。由圖a、b和c可知，干燥前期物料溫度隨時(shí)間的變化主要分為三段：第一階段，即迅速升溫段，該階段物料溫度迅速升高至100℃左右，其吸收的微波能主要用來(lái)升高溫度，并且物料內(nèi)水分開(kāi)始向水蒸氣狀態(tài)轉(zhuǎn)化；第二階段，即恒溫段，該階段物料溫度維持在100℃左右，這是因?yàn)樵撾A段物料水分開(kāi)始蒸發(fā)，帶走的大量蒸發(fā)潛熱與物料吸收的微波能基本一致；第三階段，即慢速升溫階段，當(dāng)物料吸收的能量大于水分蒸發(fā)所帶走的潛熱時(shí)，其溫度開(kāi)始上升。后期，由于微波設(shè)備溫度上限的設(shè)定，用于干燥的微波功率有所調(diào)整，物料溫度表現(xiàn)為緩慢降低之后又迅速升高。

圖3 微波干燥過(guò)程中不同厚度的蘋(píng)果切片溫度隨時(shí)間的變化Fig.3 The variation of different thickness apple slice temperature with time during microwave drying

由a中左側(cè)圖可知，微波功率越大，物料溫度上升至100℃所用的時(shí)間就越短，恒溫段保持時(shí)間越短。當(dāng)物料厚度為0.40 cm，干燥功率分別為0.60 kW、0.80 kW和1.00 kW時(shí)，其迅速升溫段所用時(shí)間分別為80 s、50 s和30 s，0.60 kW下恒溫段結(jié)束時(shí)間分別約為0.80 kW和1.00 kW的6倍和1.7倍。由a中右側(cè)圖（干燥過(guò)程由開(kāi)始至500 s時(shí)腔內(nèi)溫度的對(duì)應(yīng)變化圖）可知，干燥過(guò)程進(jìn)行至70 s時(shí)，微波腔內(nèi)溫度大小順序?yàn)門(mén)0.60kW＜T0.80kW＜T1.00kW；而干燥過(guò)程進(jìn)行至70 s之后，T1.00kW接近120℃，因此微波功率降低為0.40 kW，物料吸收的微波能減少，溫度降低，可排出蒸汽量隨之減少，導(dǎo)致其微波腔內(nèi)溫度低于T0.80kW。干燥過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，物料水分蒸發(fā)到環(huán)境空氣中，當(dāng)水分蒸發(fā)到腔內(nèi)產(chǎn)生的能量與腔體排出的能量平衡，即qvhv=qaha時(shí)，腔內(nèi)溫度開(kāi)始保持恒定，其中qv和qa分別表示的是單位時(shí)間內(nèi)物料排放到腔內(nèi)的蒸汽質(zhì)量和腔體的單位棑濕量，hv和ha分別表示的是蒸汽比焓和排出腔體的蒸汽比焓。在整個(gè)干燥過(guò)程中，腔內(nèi)溫度的整體水平是：

T0.60kW＜T0.80kW＜T1.00kW。

比較圖b、c可知，相同功率下物料厚度越大，升溫段持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。同時(shí)，相同微波功率下，不同厚度物料的中心溫度均整體上高于表面溫度，這與“物料內(nèi)部首先出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象，至干燥結(jié)束后內(nèi)部焦糊程度大于外部焦糊程度”的原因一致，并且物料厚度越大，中心與表面溫度差越大，對(duì)微波干燥的均勻性影響越明顯。

2.3 不同微波功率下物料質(zhì)量的變化與分析

不同微波功率下物料失重率隨干燥時(shí)間的變化如圖4所示，其中右下角小圖是對(duì)應(yīng)大圖方框內(nèi)的放大圖。

由圖4可知，整個(gè)干燥過(guò)程中失重率的動(dòng)態(tài)變化主要分為三個(gè)階段：快速升高階段、恒速升高階段和慢速升高階段。干燥功率分別為0.60 kW和0.80 kW時(shí)，失重率變化的三個(gè)階段對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)分別與其溫度變化的三個(gè)階段時(shí)間點(diǎn)重合；而干燥功率為1.00 kW時(shí)，失重率變化的第一階段到第二階段的轉(zhuǎn)折時(shí)間點(diǎn)與其溫度變化過(guò)程中功率第一次被調(diào)低的時(shí)間點(diǎn)一致，這是因?yàn)?.00 kW下該階段的物料能夠接收到更多的微波能，同時(shí)水分蒸發(fā)帶走的潛熱量有限，因此物料吸收的總熱量大大增加，溫度迅速上升至120℃后微波功率被迫下降至0.40 kW，但此時(shí)物料內(nèi)的較多水分已從升溫轉(zhuǎn)化為水蒸氣狀態(tài)，故失重率由快速升高狀態(tài)轉(zhuǎn)為恒速升高。特別地，物料厚度為0.40 cm時(shí)，以設(shè)定功率（0.60 kW、0.80 kW或1.00 kW）進(jìn)行干燥的初始階段，其質(zhì)量減小速率為：V0.60kW＜V0.80kW＜V1.00kW；之后，1.00 kW下的物料溫度首先升至溫度上限120℃時(shí)，其微波功率被迫降低至0.40 kW，而0.80 kW下的物料仍以0.80 kW進(jìn)行干燥并首先進(jìn)入恒速階段，故此時(shí)V0.80kW＞V1.00kW；緊接著當(dāng)0.80 kW下的物料溫度達(dá)到上限120℃時(shí)，其干燥功率降低至0.40 kW下繼續(xù)進(jìn)行干燥，因此V1.00kW得以超過(guò)V0.80kW。

圖4 微波干燥過(guò)程中不同厚度的蘋(píng)果切片質(zhì)量隨時(shí)間的變化Fig.4 The variation of different thickness apple slice mass with time during microwave drying

由圖4可知，相同微波功率下（0.60 kW、0.80 kW或1.00 kW）失重率由第二階段向第三階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)值隨著厚度增加而增加，其中物料厚度分別為0.40 cm和0.80 cm時(shí)，兩者的該轉(zhuǎn)折點(diǎn)失重率值差距較大，物料厚度分別為0.80 cm和1.20 cm時(shí)，兩者的該轉(zhuǎn)折點(diǎn)值差距較小。物料厚度分別為0.40 cm、0.80 cm和1.20 cm時(shí)，0.60 kW下的該轉(zhuǎn)折點(diǎn)失重率值分別為47.39%、53.29%和54.40%，0.80 kW下的該轉(zhuǎn)折點(diǎn)失重率值分別為50.23%、53.95%和54.01%，1.00 kW下的該轉(zhuǎn)折點(diǎn)失重率值分別為47.45%、65.22%和63.09%。然而，相同微波功率下失重率由第一階段向第二階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)值隨厚度增加而增加的差異并不明顯，物料厚度分別為0.40 cm、0.80 cm和1.20 cm時(shí)，0.60 kW下的該轉(zhuǎn)折點(diǎn)失重率值均約為5.00%，0.80 kW下的該轉(zhuǎn)折點(diǎn)失重率值均約為1.00%，1.00 kW下的該轉(zhuǎn)折點(diǎn)失重率值均約為0.50%。故物料厚度分別為0.40 cm、0.80 cm和1.20 cm時(shí)，0.60 kW下的失重率恒速升高階段使物料分別失水42.39%、48.29%和49.40%，0.80 kW下的失重率恒速升高階段使物料分別失水49.23%、52.95%和53.01%，1.00 kW下的失重率恒速升高階段使物料分別失水46.95%、64.72%和62.59%，由此表明微波功率一定時(shí)，物料的失水主要發(fā)生在失重率恒速升高階段。

3 結(jié)論

1）蘋(píng)果的組織細(xì)胞呈橢球形，相對(duì)較大、分布較均勻。在微波干燥過(guò)程中細(xì)胞易被水分瞬間蒸發(fā)所產(chǎn)生的蒸汽壓漲破從而坍塌，且物料中心細(xì)胞破損程度要高于表面細(xì)胞破損程度。干燥至相對(duì)含水率為30%時(shí)僅物料中部斷切面出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象，干燥至相對(duì)含水率為15%時(shí)表面出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象，而其斷切面處焦糊現(xiàn)象加重。

2）蘋(píng)果微波干燥過(guò)程中溫度變化分為快速升溫段、恒溫段和慢速升溫階段，并且微波腔內(nèi)溫度整體上隨功率增加而增加；失重率變化分為快速升高段、恒速升高段和慢速升高段，當(dāng)分別以0.60 kW和0.80 kW進(jìn)行干燥時(shí)，物料溫度和質(zhì)量的變化階段轉(zhuǎn)折點(diǎn)趨于相同。

3）物料厚度越大，同一功率下失重率由恒速升高段向慢速升高段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)變化差異越不明顯，當(dāng)厚度分別為0.40 cm、0.80 cm和1.20 cm時(shí)，0.60 kW下的差異值分別為5.9%、1.11%，0.80 kW下的差異值分別為3.72%、0.06%，1.00 kW下的差異值分別為17.77%、-2.13%。

4）功率一定時(shí)，物料的失水主要發(fā)生在失重率恒速升高段，0.60 kW下該階段使不同厚度的物料（厚度分別為0.40cm、0.80cm和1.20cm時(shí)）分別失水42.39%、48.29%和49.4%，0.80 kW下的使物料分別失水49.23%、52.95%和53.01%，1.00 kW下的使物料分別失水46.95%、64.72%和62.59%。

[1]朱德泉,王繼先,朱德文,等.香菜微波干燥的試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2007,23(12):242-246

[2]潘焰瓊,卓小芬.微波干燥在食品工業(yè)中的應(yīng)用及前景[J].廣東化工,2013,40(17):117-118

[3]王也,呂為喬,李樹(shù)君,等.農(nóng)產(chǎn)品微波干燥技術(shù)與裝備的研究進(jìn)展[J].包裝與食品機(jī)械,2016,34(3):56-61

[4]朱德文,劉敏.微波干燥稻谷的試驗(yàn)研究[J].包裝與食品機(jī)械,2004,21(3):8-10

[5]朱德泉,王繼先,朱德文,等.小麥微波干燥特性及其對(duì)品質(zhì)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,22(4):182-185

[6]朱德泉.微波干燥玉米的試驗(yàn)研究[J].包裝與食品機(jī)械,2004,22(5):21-21

[7]蔣仕飛,陳君若,劉顯茜,等.球形物料微波干燥特性研究[J].材料導(dǎo)報(bào),2013,27(s2):116-119

[8]李升升,徐懷德,李鈺金,等.洋蔥微波干燥特性研究[J].食品科學(xué),2010,31(11):47-50

[9]趙超,陳建,邱兵,等.花椒微波干燥特性試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2007,38(3):99-101

[10]王俊,王劍平.微波干燥黃桃內(nèi)部質(zhì)熱傳遞過(guò)程的模型[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),1997,13(2):235-238

[11]李輝,林河通,袁芳,等.荔枝果肉微波真空干燥特性與動(dòng)力學(xué)模型[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2012,43(6):107-112

Heat and Mass Transfer Analysis of Apple Slice during Microwave Drying

WANG Mei-xia1，LIU Bin1，WANG Chao1，WU Zi-jian2
（1.College of Mechanical Engineering，Tianjin University of Commerce，Tianjin Key Laboratory of Refrigeration Technology，Tianjin 300134，China；2.College of Biotechnology and Food Science，Tianjin University of Commerce，Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology，Tianjin 300134，China）

The microwave-drying system with real-time weight and temperature measurement device was used to dry apple slice under different power，then variation of materials microstructure under different relative water content，and dynamic law of temperature and mass during drying were analyzed.Results show that：when relative water content was 30%，coke phenomenon occurs only in material central section，and when it was 15%，coke phenomenon appears on the surface，while more serious phenomenon was in the central section.The temperature variation of the material is divided into the rapid rise stage，the constant stage and the slow rise stage，and the temperature inside the microwave cavity increases as the power increases during microwave drying.Material dehydration occurs mainly in constant rise stage of weight loss rate when the power was certain，when the thickness is 0.40 cm，0.80 cm and 1.20 cm，respectively，corresponding water loss was 42.39%，48.29%and 49.40%under 0.60 kW，that was 49.23%，52.95%and 53.01%under 0.80 kW，and that is 46.95%，64.72%and 62.59%under 1.00 kW.

microwave drying；relative moisture content；drying power；material thickness

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.21.003

武清區(qū)科技發(fā)展項(xiàng)目“蔬菜預(yù)冷和貯藏保鮮設(shè)施改良與先進(jìn)技術(shù)集成示范工程”（WQKJ201633）

王美霞（1992—），女（漢），在讀碩士研究生，主要從事制冷系統(tǒng)優(yōu)化及節(jié)能技術(shù)的研究。

2017-09-03