一種超聲強化氣調干燥方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種超聲強化氣調干燥方法及裝置，該方法包括在氣調熱風干燥物料的同時，對物料進行直接接觸式超聲處理。本發明專利技術的超聲強化氣調干燥方法，有效抑制了干燥過程的氧化反應進程，保護了物料中的有效成分，有效抑制了色澤褐變，解決了常規熱風干燥中營養成分容易氧化降解的問題；直接接觸式超聲與低氧環境的氣調干燥協同作用，在保證產品品質的前提下，將超聲能量直接傳入物料內部，有效提高了氣調干燥的水分遷徙速率，提高了能量利用率與傳質強化效率，從而提高了干燥效率，縮短了干燥時間，解決了常規熱風干燥的干燥速率過低、產品品質不高的問題，具有廣闊的應用前景。

【技術實現步驟摘要】
一種超聲強化氣調干燥方法及裝置
本專利技術屬于農產品干燥加工
，具體涉及一種超聲強化氣調干燥方法，同時還涉及一種超聲強化氣調干燥裝置。
技術介紹
胡蘿卜是當今社會最常用的農產品之一，含有豐富的營養成分，具有很高的營養價值和多種保健功效，被譽為“土人參”，深受消費者喜愛。在胡蘿卜的加工過程中，由于細胞收縮或組織結構破壞，易造成胡蘿卜的營養成分對光、熱、氧的敏感性增強，從而引起以胡蘿卜素為主的營養成分的損失。干燥加工是胡蘿卜加工保藏的重要手段，熱風干燥是目前胡蘿卜干燥最常用的方法。但在干燥過程中，胡蘿卜容易發生褐變而且胡蘿卜素極易發生氧化降解，因此熱風干燥容易導致產品有效成分損失及色澤褐變，而干燥介質中的氧氣是導致產品品質下降的主要因素之一?，F有技術中，專利CN202885443U公開了一種氮氣源熱泵干燥機組，包括干燥箱、控制系統和室外冷凝器，所述干燥箱包括箱體和設置在箱體內的熱泵室和干燥室，該機組侯成氮氣氣源的干燥氣調設備，將熱泵設備和氮氣裝置組成氮氣熱泵聯合裝置，構建以氮氣為介質干燥物料的密閉循環回路，有效控制干燥室內氧氣含量。該裝置能充分利用熱泵無污染、耗能低的優點，在以氮氣為干燥介質的條件下對物料進行干燥，防止了物料氧化，有效的保留了物料的營養成分，提升干燥制品品質。另外，胡蘿卜結構致密，具有較大的內部擴散阻力，采用普通的熱風干燥進行處理，達到目標含水率所需的干燥時間長，干燥效率低，從而造成胡蘿卜有效成分進一步流失。像胡蘿卜這樣，在普通熱風干燥中易發生色澤褐變或有效成分易發生氧化降解且結構致密的農產品還有很多，為了提高干燥速率，應采用強化措施來提高物料內部水分擴散速率。因此，現有技術中出現了氣介式超聲強化熱風干燥，能達到一定的強化效果，但是氣介式超聲強化時，超聲波輻射板與物料不接觸，超聲輻射表面與物料之間有一定距離，超聲波能量需要穿過干燥介質才能到達物料表面，由于氣體的衰減系數較大，超聲在傳播過程中將造成大量的能量衰減，從而使其強化作用十分有限，還不能滿足干燥的要求。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種直接接觸式超聲強化氣調干燥方法，解決現有易氧化、結構致密物料干燥時間長、干燥效率低、有效成分流失嚴重的問題。本專利技術的第二個目的是提供一種實現上述方法的超聲強化氣調干燥裝置。為了實現以上目的，本專利技術所采用的技術方案是：一種超聲強化氣調干燥方法，包括在氣調熱風干燥物料的同時，對物料進行直接接觸式超聲處理。所述直接接觸式超聲處理是將物料直接置于超聲輻射表面進行超聲振蕩。所述直接接觸式超聲處理是將物料直接置于超聲波輻射板表面進行超聲振蕩。所用超聲裝置包括超聲波發生器、超聲換能器和超聲波輻射板，所述超聲波發生器與超聲換能器相連接，所述超聲換能器與超聲波輻射板相連接。超聲波發生器通過電纜將電致信號傳給超聲換能器，超聲換能器通過變幅桿與超聲波輻射板相連接，超聲波換能器利用變幅桿的快速伸縮，帶動超聲波輻射板同步振動，超聲波換能器產生的超聲波通過超聲波輻射板發射到物料中，從而實現對干燥過程的強化。在氣調熱風干燥物料的同時，還對物料進行紅外輻射處理。所述物料為胡蘿卜。上述的超聲強化氣調干燥方法，包括下列步驟：1)取胡蘿卜切片，得胡蘿卜片；2)向熱風干燥的干燥介質中通入惰性氣體調節干燥介質中氧氣的體積含量，對胡蘿卜片進行氣調熱風干燥，同時，對胡蘿卜片進行直接接觸式超聲處理和紅外輻射處理，干燥結束后即得胡蘿卜干品。步驟1)所得胡蘿卜片的厚度為4～8mm。步驟2)中，所述惰性氣體為N2或CO2。步驟2)中，所述氣調熱風干燥的干燥介質中氧氣體積含量為5％～10％。步驟2)中，所述氣調熱風干燥的溫度為50～70℃，風速為0.5～2.0m/s。步驟2)中，所述超聲處理的功率為50～200w，頻率為22～100kHz。步驟2)中，所述紅外輻射處理的輻射溫度為90～120℃。輻射溫度過低會導致輔助加熱效果不好；輻射溫度過高導致物料升溫過快，影響干燥效果和產品質量。所述紅外輻射的峰值波長為4～20μm。步驟2)中，干燥結束是指干燥至物料含水率小于0.05kg·kg-1。一種超聲強化氣調干燥裝置，包括氮氣源熱泵干燥機組，該機組的干燥室內設有一個水平的擋板，將干燥室分為上下兩個通風道，下部通風道內設有超聲換能器和超聲波輻射板，所述超聲換能器與超聲波輻射板通過變幅桿相連接；所述超聲波輻射板上方設有紅外輻射板，所述紅外輻射板與超聲波輻射板均水平設置，且兩者的輻射面相對設置。還包括位于干燥室外部的超聲波發生器和紅外輻射控制器，所述超聲波發生器與超聲換能器相連接，所述紅外輻射控制器與紅外輻射板相連接。本專利技術的超聲強化氣調干燥方法，適用于在普通熱風干燥中易發生色澤褐變或有效成分易發生氧化降解且結構致密的物料，如胡蘿卜等。本專利技術的超聲強化氣調干燥方法中，氣調干燥是采用惰性氣體代替部分空氣以調節熱風干燥的干燥介質中的氣體成分，一方面降低了干燥介質中的氧氣含量，減弱并抑制了氧氣參與的氧化反應及酶促褐變等化學過程，從而有效保護產品質量；另一方面根據干燥原理，使物料以一定脫水速率去除水分，從而降低了物料中水分活度，抑制了物料中微生物的生存及酶的活性。氣調熱泵干燥是通過充入惰性氣體(N2或CO2)代替常規空氣、用熱泵系統進行除濕加熱的閉路式熱風干燥技術；和常規熱風干燥相比，氣調熱泵干燥具有節能、環保、干燥效率高、產品品質好等優點。本專利技術的超聲強化氣調干燥方法中，將超聲波直接耦合于氣調干燥過程中(即超聲強化氣調干燥)，物料直接放置在超聲輻射表面(超聲波輻射板表面)，在降低氧氣抑制物料褐變的同時，利用超聲的高頻率強波動效應、空化效應及機械效應(增強流體湍流和微射流，降低傳熱傳質邊界面厚度，增加氣固相界面的速度梯度，傳遞超聲能量以提高物料內部液體的吸收能量，加速物料水分向氣體中擴散)，通過超聲的不斷振動，使物料內部的微孔組織不斷收縮和膨脹，改善了物料內部組織結構，有利于微管中結合水分的逸出，而其空化作用使得水分與物料表面的結合鍵斷裂，促使物料表面的活化，提高了物料內部水分活躍程度，減弱了物料對水分的束縛力與吸引力，促進了干燥過程中水分擴散速率。將物料直接放置在超聲輻射表面(超聲波輻射板表面)，可直接將超聲能量傳入物料，避免超聲波在干燥介質中傳播而產生的大量能量損失。與氣介式超聲強化技術相比，采用直接接觸式超聲進行干燥強化，避免了氣介超聲在干燥介質中傳播所產生的能量損失，解決了氣介超聲的能量衰減問題，從而提高超聲強化效率。本專利技術的超聲強化氣調干燥方法中，在超聲強化氣調干燥的同時，對物料進行紅外輻射處理進行輔助加熱，紅外輻射能穿入物料內部，利用紅外輻射的穿透效應、熱效應等，從內部將物料加熱，可增強傳熱過程，與氣調干燥結合，實現了物料內外同時加熱，解決了常規氣調干燥只能通過物料表面進行加熱的問題，改善了物料受熱狀態，提高了傳熱速率；通過直接接觸式超聲波強化傳質，通過遠紅外輻射輔助加熱強化傳熱，從而實現對氣調干燥中的傳熱傳質過程的強化，有利于縮短干燥時間及保護產品品質。本專利技術的超聲強化氣調干燥方法，采用超聲強化氣調干燥物料(如胡蘿卜)，有效抑制了干燥過程的氧化反應進程，保護了物料中的有效成分(如胡蘿卜中的胡蘿卜素)，有效抑制了色澤褐變，解決了常規熱風干燥中營養成本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超聲強化氣調干燥方法，其特征在于：包括在氣調熱風干燥物料的同時，對物料進行直接接觸式超聲處理。

【技術特征摘要】
1.一種超聲強化氣調干燥方法，其特征在于：包括在氣調熱風干燥物料的同時，對物料進行直接接觸式超聲處理；所述直接接觸式超聲處理是將物料直接置于超聲輻射表面進行超聲振蕩；在氣調熱風干燥物料的同時，還對物料進行紅外輻射處理；所述物料為在普通熱風干燥中易發生色澤褐變或有效成分易發生氧化降解且結構致密的物料；所述氣調熱風干燥的干燥介質中氧氣體積含量為5％～10％；所述氣調熱風干燥的溫度為50～70℃，風速為0.5～2.0m/s；所述超聲處理的功率為50～200w，頻率為22～100kHz；所述紅外輻射處理的輻射溫度為90～120℃。2.根據權利要求1所述的超聲強化氣調干燥方法，其特征在于：所述物料為胡蘿卜。3.根據權利要求1所述的超聲強化氣調干燥方法，其特征在于：包括下列步驟：1)取胡蘿卜切片，得胡蘿卜片；2)向熱風干燥的干燥介質中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉云宏，苗帥，孫悅，朱文學，白喜婷，
申請(專利權)人：河南科技大學，
類型：發明
國別省市：河南;41