3種微波干燥模式下板栗片的干燥特性

吳釗龍，李欣慧，蒙莉，韋云伊，李秉正，，4*，黃紀(jì)民，4，黃志民，4*

（1.廣西科學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)微波先進(jìn)制造工程研究中心，廣西 南寧 530007；2.南寧學(xué)院 食品與質(zhì)量工程學(xué)院，廣西 南寧 530200；3.廣西科學(xué)院 廣西生物煉制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；4.廣西中科微波先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，廣西 南寧 530007）

板栗又名栗子、栗果，是一種殼斗科屬植物，是重要的食用堅(jiān)果和經(jīng)濟(jì)作物資源[1]。板栗營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，富含淀粉、蛋白質(zhì)、維生素和人體所需的8 種必需氨基酸，有“干果之王”、“鐵桿莊稼”的美譽(yù)[2-4]。但新鮮板栗水分含量較高，新陳代謝旺盛，不耐貯藏，且被致密內(nèi)皮和外殼緊密包裹，在貯藏和運(yùn)輸過(guò)程中易出現(xiàn)發(fā)芽、霉變生蟲(chóng)等現(xiàn)象[5-6]。因此需對(duì)新鮮板栗進(jìn)行適度干燥加工處理以保持其較好的品質(zhì)特性。

微波是利用波長(zhǎng)在1～1 000 mm，頻率在0.3～300 GHz 的電磁波，工業(yè)微波工作頻率為915 MHz 和2 450 MHz，屬于非電離輻射[7]。微波干燥具有快速、反應(yīng)靈敏、易于控制等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于蔬菜、水果和中藥材的加工[8]。袁源等[9]通過(guò)研究風(fēng)干、曬干、烘干、微波干燥和凍干等干燥方式對(duì)檳榔理化性質(zhì)和抗氧化能力的影響，發(fā)現(xiàn)微波干燥耗時(shí)最短，黃酮、多酚和檳榔堿等活性物質(zhì)的得率最高。唐毓瑋等[10]通過(guò)研究熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥和微波干燥對(duì)睡蓮花茶總酚、黃酮含量及抗氧化活性的影響，發(fā)現(xiàn)微波干燥效率高，能較好地保留睡蓮花茶中酚類(lèi)物質(zhì)，使其具有較強(qiáng)的抗氧化活性。王紅利等[11]發(fā)現(xiàn)甘藍(lán)采用微波干燥方式優(yōu)于熱風(fēng)干燥和熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥。王振帥等[12]發(fā)現(xiàn)微波干燥對(duì)朝鮮薊粉酚類(lèi)物質(zhì)的保護(hù)效果最好，其干燥后的物料抗氧化能力最強(qiáng)，香氣物質(zhì)也較豐富。但只使用微波技術(shù)進(jìn)行干燥，微波功率密度過(guò)大易導(dǎo)致物料內(nèi)部局部過(guò)熱而燒焦等品質(zhì)問(wèn)題，微波功率密度過(guò)低不能發(fā)揮微波干燥的優(yōu)越性。

本試驗(yàn)以板栗為主要研究對(duì)象，分別在915 MHz和2 450 MHz 下探究板栗在不同微波干燥模式下的干燥特性，分析干燥過(guò)程中溫度、水分變化規(guī)律和能耗，并確定恰當(dāng)?shù)奈⒉ǜ稍锬Ｊ胶凸に噮?shù)，為板栗的加工生產(chǎn)提供理論和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

板栗：市售，平均單粒質(zhì)量8 g，初始濕基含水量為50.7%，去殼、去紅衣后，用旋轉(zhuǎn)切片機(jī)切成厚度約為4 mm 薄片，切片后2 h 內(nèi)進(jìn)行干燥處理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

915 MHz 微波設(shè)備：自主設(shè)計(jì)制造（結(jié)構(gòu)如圖1 所示）；2 450 MHz 微波設(shè)備（Webox-A6 型）：株洲市微朗科技有限公司；手持紅外熱像儀（TiS10 型）：美國(guó)Fluke公司；色彩色差計(jì)（CR-10plus 型）：日本KONICA MINOLTA 公司；快速水分測(cè)定儀（DHS-20A 型）：力辰科技寧波有限公司。

圖1 915 MHz 微波干燥裝置Fig.1 915 MHz microwave drying device

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 微波干燥試驗(yàn)

1）板栗片固定功率密度微波連續(xù)干燥

分別在915 MHz 和2 450 MHz 下，考察微波功率密度（1.0、2.0、3.0 W/g）對(duì)板栗片微波連續(xù)干燥特性的影響。干燥過(guò)程中，當(dāng)觀察到板栗片開(kāi)始出現(xiàn)褐變現(xiàn)象時(shí)，記錄出現(xiàn)褐變現(xiàn)象的時(shí)間及對(duì)應(yīng)的物料溫度和濕基含水率。當(dāng)濕基含水率小于9.0%時(shí)，停止微波干燥試驗(yàn)并記錄能耗。

2）板栗片固定功率密度微波間歇干燥

分別在915 MHz 和2 450 MHz 下，固定加熱時(shí)間為2 min、間歇時(shí)間為1 min，考察微波功率密度（1、2、3 W/g）對(duì)板栗片微波間歇干燥特性的影響。當(dāng)觀察到板栗片開(kāi)始出現(xiàn)褐變現(xiàn)象時(shí)，記錄出現(xiàn)褐變現(xiàn)象的時(shí)間及對(duì)應(yīng)的物料溫度和濕基含水率，濕基含水率小于9.0%時(shí)，停止微波干燥試驗(yàn)并記錄能耗。

3）板栗片變功率密度微波連續(xù)干燥

將干燥過(guò)程分為3 個(gè)階段，選取微波功率密度為1、2 W/g 或3 W/g，按微波功率密度先高后低的原則對(duì)不同階段的微波功率密度和處理時(shí)間進(jìn)行組合。結(jié)合固定功率密度連續(xù)模式和固定功率密度間歇模式的干燥曲線、干燥速率曲線、板栗片外觀變化，兼顧效率和品質(zhì)尋求較優(yōu)的干燥參數(shù)組合。通過(guò)預(yù)試驗(yàn)，得到的干燥參數(shù)組合見(jiàn)表1。

1.3.2 干基含水率的測(cè)定

利用DHS-20A 型快速水分測(cè)定儀測(cè)定板栗片的含水量，得到板栗片平均初始濕基含水率為50.7%。板栗片干基含水率的計(jì)算公式如下[13]。

式中：M 為板栗片干燥至t 時(shí)刻的干基含水率，%；mt為板栗片干燥至t 時(shí)刻的質(zhì)量，g；m 為絕干板栗片的質(zhì)量，g。

1.3.3 干燥速率的測(cè)定

干燥速率的計(jì)算公式如下[14]。

式中：D 為干燥速率，g/（g·min）；Δt 為相鄰2 次測(cè)定板栗片的時(shí)間間隔，min；Mt+Δt為干燥至t+Δt 時(shí)刻板栗片的干基含水量，g/g；Mt為干燥至t 時(shí)刻板栗片的干基含水量，g/g。

1.3.4 色澤的測(cè)定

利用色彩色差計(jì)測(cè)定不同干燥模式制備的板栗干片亮度值（L*值）。L*值表示明暗，其值越大，產(chǎn)品的亮度越好，可以間接反映產(chǎn)品色澤的好壞[15-16]。每個(gè)樣品測(cè)定3 片板栗干片的L*值，并計(jì)算平均值。

1.3.5 單位質(zhì)量微波能耗的計(jì)算

單位質(zhì)量微波能耗計(jì)算公式如下[17]。

式中：e 為單位質(zhì)量微波能耗，（kW·h）/kg；P 為微波功率，kW；t 為微波加熱時(shí)間，h；m 為除去的水分質(zhì)量，kg。

1.3.6 干燥效率的計(jì)算

干燥效率指微波干燥過(guò)程中，板栗片中的水分吸收的能量與微波源所發(fā)出的能量之比[18]。干燥效率的計(jì)算公式如下。

式中：η 為干燥效率，%；P 為微波源輸出功率，W；λ 為水的汽化潛熱，2 257 kJ/kg；t 為干燥時(shí)間，s；m 為干燥過(guò)程中物料所失去的水的質(zhì)量，kg。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用Origin 2018.0軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 板栗片固定功率密度微波連續(xù)干燥分析

2.1.1 915 MHz 微波設(shè)備連續(xù)干燥結(jié)果分析

圖2 為板栗片在915 MHz 下，固定功率密度微波連續(xù)干燥過(guò)程中的溫度變化曲線。

圖2 915 MHz 下板栗片固定功率密度微波連續(xù)干燥過(guò)程中的溫度變化曲線Fig.2 Temperature variation profiles during continuous microwave drying of chestnut slices at a fixed power density at 915 MHz

由圖2 可以看出，在不同微波功率密度下，板栗片溫度均呈現(xiàn)先迅速升高后接近勻速升溫的規(guī)律。在干燥終點(diǎn)，1.0、2.0、3.0 W/g 微波功率密度下物料的最高溫度分別達(dá)到103、122、132 ℃。表明微波功率密度越大，干燥過(guò)程中溫度越高。

表2 為利用915 MHz 微波設(shè)備進(jìn)行固定功率密度連續(xù)微波干燥，板栗片開(kāi)始出現(xiàn)褐變的時(shí)間、溫度和濕基含水率。

表2 915 MHz 下板栗片固定功率微波連續(xù)干燥的褐變時(shí)間、溫度和濕基含水率Table 2 Browning time，temperature and moisture content of wet base for continuous drying of chestnut slices at 915 MHz with fixed power microwaves

由表2 可以看出，微波功率密度為1.0 W/g 時(shí)，板栗片在整個(gè)干燥過(guò)程中均未出現(xiàn)褐變現(xiàn)象；微波功率密度為2.0 W/g 時(shí)，板栗片在75 min 開(kāi)始出現(xiàn)褐變現(xiàn)象，此時(shí)物料的溫度為104 ℃，濕基含水率為19.12%；微波功率密度為3.0 W/g 時(shí)，板栗片出現(xiàn)褐變現(xiàn)象的時(shí)間為43 min，此時(shí)物料的溫度為105 ℃，濕基含水率為24.03%。微波功率密度越大，板栗片出現(xiàn)褐變的時(shí)間越短，褐變發(fā)生時(shí)物料濕基含水率越高。

圖3 為915 MHz 下板栗片固定功率密度微波連續(xù)干燥曲線和干燥速率曲線。

圖3 915 MHz 下板栗片固定功率密度微波連續(xù)干燥曲線和干燥速率曲線Fig.3 Continuous microwave drying curve and drying rate curve for chestnut slices at a fixed power density at 915 MHz

從圖3（a）可以看出，微波功率密度分別為1.0、2.0、3.0 W/g 時(shí)，板栗片濕基含水率從50.7%降至9.0%以下所用時(shí)間分別為240、120、80 min，微波功率密度越高，干燥至安全儲(chǔ)存水分含量所需時(shí)間越短。雖然采用較高微波功率密度（3.0 W/g）可明顯縮短干燥時(shí)間，但當(dāng)濕基含水率降低到一定程度時(shí)，物料溫度過(guò)高會(huì)出現(xiàn)褐變現(xiàn)象，嚴(yán)重?fù)p害干制品品質(zhì)。相反，采用較低微波功率密度（1.0 W/g）可避免干燥過(guò)程出現(xiàn)褐變現(xiàn)象，但整個(gè)干燥過(guò)程耗時(shí)為3.0 W/g 時(shí)的3 倍。

從圖3（b）可以看出，微波功率密度為1.0 W/g 時(shí)有明顯的加速、恒速、降速3 個(gè)階段，微波功率密度為2.0 W/g 和3.0 W/g 時(shí)有明顯的加速、降速兩個(gè)階段，說(shuō)明微波功率密度越大，干燥速率越快，恒速階段不明顯。主要是由于微波功率密度越大，板栗片內(nèi)部的水分子吸收能量越多，水分汽化速度越快，因此物料水分降低速度也越快，當(dāng)采用較大微波功率密度處理時(shí)，板栗片中的絕大部分水在初始的加速階段就已經(jīng)被脫去，所含的水分已經(jīng)不能維持其干燥速度，因此恒速階段不明顯[19]。

圖4 為利用915 MHz 微波設(shè)備進(jìn)行固定功率密度連續(xù)干燥時(shí)的板栗片的單位質(zhì)量微波能耗。

圖4 915 MHz 下板栗片固定功率密度微波連續(xù)干燥的單位質(zhì)量微波能耗Fig.4 Microwave energy consumption per unit mass for continuous microwave drying of chestnut slices at a fixed power density at 915 MHz

由圖4 可知，微波功率密度為1.0、2.0、3.0 W/g 時(shí)的單位質(zhì)量微波能耗均為8.7（kW·h）/kg。結(jié)果表明，采用較低微波功率密度（1.0 W/g）進(jìn)行連續(xù)微波干燥，雖然能獲得較優(yōu)的板栗片外觀品質(zhì)（無(wú)褐變），但所需時(shí)間較長(zhǎng)。

綜上，用固定功率密度對(duì)板栗片進(jìn)行微波連續(xù)干燥時(shí)，微波功率密度越小，干燥時(shí)間長(zhǎng)；微波功率密度越大時(shí)，物料未干燥充分就出現(xiàn)褐變現(xiàn)象。原因是在干燥過(guò)程中，隨著濕基含水率的降低，物料吸收微波的能力越來(lái)越小，而微波提供的能量不變，因此導(dǎo)致干燥后期溫度難以控制和品質(zhì)惡化，同時(shí)還造成能量浪費(fèi)[20]。因此，915 MHz 下，固定功率密度連續(xù)干燥難以滿足板栗片高效、高品質(zhì)的干燥需求。

2.1.2 2 450 MHz 微波設(shè)備連續(xù)干燥結(jié)果分析

圖5 為2 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波連續(xù)干燥過(guò)程中的溫度變化曲線。

圖5 2 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波連續(xù)干燥過(guò)程中的溫度變化曲線Fig.5 Temperature variation profiles during continuous microwave drying of chestnut slices at a fixed power density at 2 450 MHz

從圖5 可以看出，在不同微波功率密度下，板栗片溫度均先迅速升高后接近勻速升溫。在干燥終點(diǎn)，1.0、2.0、3.0 W/g 微波功率密度下物料的最高溫度分別達(dá)到93、113、128 ℃。

表3 為設(shè)置固定微波功率密度，利用2 450 MHz微波設(shè)備對(duì)板栗片進(jìn)行連續(xù)微波干燥，開(kāi)始出現(xiàn)褐變時(shí)間及所對(duì)應(yīng)的溫度和濕基含水率的結(jié)果。

表3 2 450 MHz 下板栗片固定功率微波連續(xù)干燥的褐變時(shí)間、溫度和濕基含水率Table 3 Browning time，temperature and moisture content of wet base for continuous drying of chestnut slices at 2 450 MHz with fixed power microwaves

由表3 可以看出，微波功率密度為1.0 W/g 時(shí)，板栗片在整個(gè)干燥過(guò)程中均未出現(xiàn)褐變現(xiàn)象；微波功率密度為2.0 W/g 時(shí)，板栗片在50 min 開(kāi)始出現(xiàn)褐變現(xiàn)象，此時(shí)物料的濕基含水率為24.30%；微波功率密度為3.0 W/g 時(shí)，板栗片出現(xiàn)褐變現(xiàn)象的時(shí)間為12 min，此時(shí)物料的濕基含水率為27.64%。微波功率密度越大，板栗片出現(xiàn)褐變的時(shí)間越短，褐變發(fā)生時(shí)物料濕基含水率越高，與915 MHz 微波設(shè)備進(jìn)行干燥的規(guī)律基本一致。

圖6 為2 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波連續(xù)干燥曲線和干燥速率曲線。

圖6 2 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波連續(xù)干燥曲線和干燥速率曲線Fig.6 Continuous microwave drying curve and drying rate curve for chestnut slices at a fixed power density at 2 450 MHz

由圖6（a）可知，微波功率密度分別為1.0、2.0、3.0 W/g 時(shí)，板栗片濕基含水率由50.7%降至9.0%以下所用時(shí)間分別為80、50、22 min。由圖6（b）可知，3 條干燥速率曲線只有加速和降速2 個(gè)階段，微波功率密度越大，干燥速率越快。

圖7 為利用2 450 MHz 微波設(shè)備進(jìn)行固定功率密度進(jìn)行連續(xù)干燥時(shí)板栗片的單位質(zhì)量微波能耗。

圖7 2 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波連續(xù)干燥的單位質(zhì)量微波能耗Fig.7 Microwave energy consumption per unit mass for continuous microwave drying of chestnut slices at a fixed power density at 2 450 MHz

由圖7 可知，單位質(zhì)量微波能耗隨著微波功率密度增大呈先上升后下降的趨勢(shì)，其中微波功率密度2.0 W/g時(shí)，單位質(zhì)量微波能耗最高，為3.9（kW·h）/kg；微波功率密度1.0 W/g 時(shí)，單位質(zhì)量微波能耗為3.1（kW·h）/kg；微波功率密度為3.0 W/g 時(shí)，單位質(zhì)量微波能耗降至2.6（kW·h）/kg。

2.1.3 915 MHz 和2 450 MHz 微波設(shè)備對(duì)比

在固定功率密度微波連續(xù)干燥方式下，且微波功率密度分別為1.0、2.0、3.0 W/g 時(shí)，采用2 450 MHz 微波設(shè)備將板栗片濕基含水率從50.7%干燥至9.0%以下所需的干燥時(shí)間分別為80、50、22 min，單位質(zhì)量微波能耗分別為3.1、3.9、2.6（kW·h）/kg，明顯優(yōu)于采用915 MHz 微波設(shè)備的相同微波功率密度的干燥時(shí)間和單位質(zhì)量微波能耗。雖然固定功率微波連續(xù)干燥處理的干燥時(shí)間短，但板栗片品質(zhì)差。

2.2 固定功率密度微波間歇干燥分析

2.2.1 915 MHz 微波設(shè)備間歇干燥結(jié)果分析

當(dāng)微波（915 MHz）功率密度為1.0、2.0、3.0 W/g 進(jìn)行間歇干燥時(shí)，從外觀上看板栗片均未出現(xiàn)褐變現(xiàn)象。圖8 為915 MHz 下板栗片固定功率密度微波連續(xù)干燥曲線和干燥速率曲線。

圖8 915 MHz 下板栗片固定功率密度微波間歇干燥曲線和干燥速率曲線Fig.8 Intermittent microwave drying curve and drying rate curve for chestnut slices at a fixed power density at 915 MHz

由圖8（a）可知，板栗片干燥至濕基含水率小于9.0%所需的干燥時(shí)間分別為310、166、126 min，與同條件下固定功率密度微波連續(xù)干燥相比，耗時(shí)更長(zhǎng)。由圖8（b）可知，微波功率密度為1.0 W/g 時(shí)，干燥速率曲線可分為加速、恒速和降速3 個(gè)階段；當(dāng)微波功率密度為2.0 W/g 和3.0 W/g 時(shí)，干燥速率曲線只有加速和降速兩個(gè)階段，與唐小閑等[21]對(duì)小黃姜真空微波干燥的研究結(jié)果一致。

圖9 為利用915 MHz 微波設(shè)備進(jìn)行固定功率密度進(jìn)行連續(xù)干燥時(shí)板栗片的單位質(zhì)量微波能耗。

圖9 915 MHz 下板栗片固定功率密度微波間歇干燥的單位質(zhì)量微波能耗Fig.9 Microwave energy consumption per unit mass for intermittent microwave drying of chestnut slices at a fixed power density at 915 MHz

從圖9 可以看出，單位質(zhì)量微波能耗呈先上升后下降趨勢(shì)，微波功率密度2.0 W/g 時(shí)的單位質(zhì)量微波能耗最高，為10.2（kW·h）/kg。將圖4 與圖9 比較發(fā)現(xiàn)，與固定功率密度微波連續(xù)干燥相比，固定功率密度微波間歇干燥的單位質(zhì)量微波能耗有所提高。

2.2.2 2 450 MHz 微波設(shè)備間歇干燥結(jié)果分析

當(dāng)微波（2 450 MHz）功率密度為1.0、2.0、3.0 W/g進(jìn)行間歇干燥時(shí)，從外觀上看板栗片均未出現(xiàn)褐變現(xiàn)象。圖10 為2 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波間歇干燥曲線和干燥速率曲線。

圖10 2 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波間歇干燥曲線和干燥速率曲線Fig.10 Intermittent microwave drying curve and drying rate curve for chestnut slices at a fixed power density at 2 450 MHz

由圖10（a）可知，當(dāng)微波（2 450 MHz）功率密度為1.0、2.0、3.0 W/g 進(jìn)行間歇干燥時(shí)，板栗片干燥至濕基含水率小于9.0%所需的干燥時(shí)間分別為104、72、64 min，與同條件下固定功率密度微波連續(xù)干燥相比耗時(shí)更長(zhǎng)。由圖10（b）可知，3 條不同微波功率密度的干燥速率曲線均只有加速、降速兩個(gè)階段。

圖11 為利用2 450 MHz 微波設(shè)備進(jìn)行固定功率密度進(jìn)行間歇干燥時(shí)板栗片的單位質(zhì)量微波能耗。

圖11 2 450 MHz 下板栗片固定功率密度微波間歇干燥單位質(zhì)量微波能耗Fig.11 Microwave energy consumption per mass of chestnut slices intermittently dried at a fixed power density at 2 450 MHz

從圖11 可以看出，單位質(zhì)量微波能耗隨著微波功率密度增大呈先上升后下降的趨勢(shì)，微波功率密度2.0 W/g 時(shí)，單位質(zhì)量微波能耗最高，為4.6（kW·h）/kg；微波功率密度為3.0 W/g 時(shí)，單位質(zhì)量微波能耗降至3.8（kW·h）/kg，略高于同條件下固定功率密度微波連續(xù)干燥的情況，但保證了干制品外觀質(zhì)量。

2.2.3 915 MHz 和2 450 MHz 微波設(shè)備對(duì)比分析

在固定功率密度微波間歇干燥方式下，且微波功率密度分別為1.0、2.0、3.0 W/g 時(shí)，采用2 450 MHz 微波設(shè)備將板栗片濕基含水率從50.7%干燥至9.0%以下所需的干燥時(shí)間分別為104、72、64 min，單位質(zhì)量微波能耗為3.5、4.6、3.8（kW·h）/kg，明顯優(yōu)于采用915 MHz微波設(shè)備的相同微波功率密度的干燥時(shí)間和單位質(zhì)量微波能耗。雖然固定功率微波間歇干燥可避免板栗片褐變，但這一干燥方式僅適用于批次式干燥設(shè)備，難以應(yīng)用于連續(xù)式微波干燥設(shè)備。

2.3 板栗片變功率密度微波連續(xù)干燥分析

2.3.1 915 MHz 微波設(shè)備連續(xù)干燥結(jié)果分析

圖12 為915 MHz 下板栗片變功率密度微波連續(xù)干燥曲線。

圖12 915 MHz 下板栗片變功率密度微波連續(xù)干燥曲線Fig.12 Continuous microwave drying curve for chestnut slices at 915 MHz with variable power density

從圖12 可以看出，板栗片濕基含水率由50.7%降至9.0%以下時(shí)，整個(gè)干燥過(guò)程用時(shí)120 min。整個(gè)干燥過(guò)程板栗片的溫度在70～90 ℃波動(dòng)。此外，第3 階段將微波功率密度降至1.0 W/g，可有效控制物料溫度，全程均未出現(xiàn)由于熱失控而導(dǎo)致的褐變現(xiàn)象。

2.3.2 2 450 MHz 微波設(shè)備連續(xù)干燥結(jié)果分析

圖13 為2 450 MHz 下板栗片變功率密度微波連續(xù)干燥曲線。

圖13 2 450 MHz 下板栗片變功率密度微波連續(xù)干燥曲線Fig.13 Continuous microwave drying curve for chestnut slices at 2 450 MHz with variable power density

從圖13 可以看出，板栗片濕基含水率由50.7%降至9.0%以下時(shí)，整個(gè)干燥過(guò)程用時(shí)60 min。整個(gè)干燥過(guò)程板栗片的溫度控制在100 ℃以下。此外，經(jīng)過(guò)分段干燥設(shè)計(jì)可有效控制物料溫度，全程均未出現(xiàn)由于熱失控而導(dǎo)致的褐變現(xiàn)象。

2.4 不同干燥模式最優(yōu)條件比較結(jié)果

將3 種干燥模式下板栗片不發(fā)生褐變的最優(yōu)微波干燥條件進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同微波頻率和干燥模式下較優(yōu)干燥條件的干燥效率和L*值Table 4 Drying efficiency and L* values of better drying conditions in different microwave frequencies and drying modes

從表4 中可以看出，變微波功率密度與最優(yōu)固定微波功率密度下的干燥產(chǎn)品相比，L*值和干燥效率較高，且不產(chǎn)生褐變；將兩種微波頻率進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，較優(yōu)條件的2 450 MHz 固定微波功率密度連續(xù)干燥、固定微波功率密度間歇干燥、變功率密度連續(xù)干燥模式的干燥效率分別為2.00%、0.83%、4.40%，與采用915 MHz微波設(shè)備相比，干燥效率分別提高了178%、80%、98%。綜上所述，采用2 450 MHz 變功率連續(xù)干燥更適合用于板栗片干燥。

3 結(jié)論

在915 MHz 和2 450 MHz 頻率下，通過(guò)對(duì)比3 種干燥模式，得到最佳板栗片的干燥模式為變功率連續(xù)干燥。其中，915 MHz 頻率下變功率連續(xù)干燥模式用時(shí)120 min，單位質(zhì)量微波能耗為7.6（kW·h）/kg，干燥效率為2.22%，亮度L*值為84.3，均優(yōu)于固定功率的兩種微波干燥模式；2 450 MHz 頻率下變功率連續(xù)干燥模式用時(shí)和單位質(zhì)量微波能耗分別為60 min 和3.3（kW·h）/kg，干燥效率為4.40%，亮度L*值為84.4，用時(shí)較兩種固定功率的微波干燥模式短。結(jié)果表明，2 450 MHz 頻率從干燥用時(shí)、單位質(zhì)量微波能耗、亮度L*值和干燥效率均明顯優(yōu)于采用915 MHz 微波設(shè)備的情況。因此，連續(xù)化板栗片干燥采用2 450 MHz 變功率連續(xù)干燥模式更佳。