一种多层连续式微波熟化农副产品设备

王东升++岳华++刘锋++张士伟++苏建勇

摘 要：一种多层连续式微波熟化农副产品设备具有以下特点：冷却风在设备内部呈“S”型运动，可有效利用冷却段余热，湿气更有效被带走，节约能源；多层分别传动，各层传动速度单独变频可调，便于用户根据实际需要灵活调整等。此设备加工时间短，节能省时，营养成分保存率高，且熟化、杀菌、干燥同时完成。

关键词：多层连续式；微波熟化；节约能源

中图分类号：TH22 文献标识码：A

微波熟化技术、烘焙熟化技术作为新型熟化技术已经引起人们的重视，并逐步在生产中得到应用；超低温熟化技术、超声熟化技术、化学熟化技术都有可能在不久的将来得到实际的应用。熟化技术与熟化食品在我国方兴未艾，随着以上各项工作的开展，以及人民生活水平的不断提高，满足大众生活需要的熟化食品必将迅速发展。

一、微波熟化农副产品新型工艺装备

（一）研究现状

微波熟化农副产品技术加工温度低、营养成分损失率低、产品色泽、营养、口感方面较为突出，近几年发展很快，将微波熟化应用于农副产品熟化发展亦很快。采用多层传动，各层传动速度单独变频可调；熟化冷却同步完成，在熟化过程中物料经多次混合、冷却，口感较好。

（二）方案设计原则

（1）本方案的确定考虑到食品加工过程中绿色、安全、卫生的要求，尽量保全农副产品的营养成分和品质，实现规模化连续高效作业、技术的先进性及成熟度、确保稳妥可行、风险最小，保证产品质量。（2）生产线工艺设备的设计、选型都考虑确保主要设备的配置与产品的生产技术工艺及生产规模相适应，工艺及各项技术参数具备实践性。（3）生产线的所有设备确保先进、实用、可靠、安全，主要设备及元件选用国外进口的名牌产品，操作、维修方便，使用寿命较长。（4）生产线的总体布置设计，考虑整个生产线工艺流程的合理性，设备布置与车间协调、整齐、美观、便于操作、维修。（5）该生产线的设计充分考虑到在确保熟化工艺的情况下，实现连续化作业以提高自动化程度，并充分考虑改善生产工作环境和劳动条件，贯彻国家和行业的有关标准及安全措施。（6）整个生产线的设计原则坚持“工艺可控化、生产自动化、风险最小化、效率最高化、服务全程化”。

（三）具体方案确定

针对规模化连续式生产的要求，设计一款尺寸为18.5m×1.2m×1.8m的设备，其中微波腔体的尺寸13.5m× 1.2m×0.55m，功率设置为0～120kW连续可调，顶部采用正交品字形分布，三层输送带的方式输送物料。由尺寸相同的谐振腔串联而成的腔体；物料从腔体一侧进入，另一侧排出。由激励腔、弯头和波导组成的能量输送器，把微波能量输送到腔体内。在物料出入口处，装有梳型能量抑制器，能防止微波能的泄漏。传输机构一般由调速电机、传送带、变速箱、链轮和滚筒组成。

微波系统核心部件采用特殊的3层连续式输送带结构，防止落料，熟化经冷却后可送到卸料口直接包装，排湿系统使水蒸气排出迅速，提高效率；人机界面操作，PLC自动控制，可实现数据存储、输出、打印功能；微波功率连续可调，熟化杀菌同步进行；工艺参数自由设定，可设置多种工艺曲线；采用非接触式红外测温技术、精度高，控制简单，带有湿度传感器，对进出口物料水分进行测量，视频显示腔体内部情况，便于监控；整体设计体现以下特点：（1）抽湿方式采用出口底部进风，出口顶部抽湿，冷却风在设备内部呈“S”形运动，可有效利用冷却段余热，湿气可更有效被带走，节约能源；（2）电气元器件控制柜单独放置，与设备分离，节约洁净空间，也更便于维修保养；（3）多层分别传动，各层传动速度单独变频可调，便于使用方根据实际也需要灵活调整；（4）腔体内表面平整光滑，检视清扫方便。

（四）设备结构及尺寸的确定

选用微波的频率为2450MHz±50Hz，波长λ≈12.5mm，根据实验数据和理论计算得知，微波腔体尺寸应为波长的整数倍，即：

W=n·λ（W为设备腔体宽度尺寸，n为波的个数）

H=n·λ（H为设备腔体高度尺寸，n为波的个数）

考虑到设备腔体的高度和检修需预留的空间；在高度方向上取n=48，高度为600mm，输送带位置距地板为H=13·λ=162.5mm。在设备的宽度方向上，由于输送带采用800mm宽，两侧各留150mm的跑偏距离和50mm的微波抑制系统安装位置，所以取宽度为1200mm，则n=88，符合理论依据；布料宽度为500mm～600mm之间。

根据农副产品熟化的时间和规律，腔体长度设为13.5m，再加上两端的上下料系统和微波抑制系统，总长定为18.5m。

（五）设备结构设计

由于一种多层连续式微波熟化农副产品设备属于食品行业，因此生产过程中的清洁尤为重要。腔体采用食品级（SUS304 JIS）不锈钢材质，整个生产流水线的结构如图1所示。一种多层连续式微波熟化农副产品设备由布料系统、熟化腔体、输送装置、冷却系统、抽湿系统、收料系统、仪表显示台、操作台和支架系统组成。多层物料输送带由变频电机驱动，熟化的产品经冷却系统冷却送到收料装置后可直接称重包装。在熟化腔上安装有多个红外温度传感器和湿度传感器。在进料口和排料口各安装一个水分传感器。仪表控制柜上安装有物料表面温度显示仪、空气温湿度显示仪、电源开关、磁控管功率调节开关、磁控管工作时间调节开关、输送带电机开关。

二、关键技术问题及解决

（一）微波源冷却系统的设计

微波源冷却系统包括制冷机组、微波设备和与微波设备链接的控制系统。制冷机组的进水端经第一管路连接微波设备的冷却水道出水端，微波冷却设备的冷却水道经第二管路连接第一管道泵，第一管道泵连接制冷机组的出水端，第一管路上装有第二管道泵、第一管道过滤器，第二管路上设有温度传感器、压力传感器、流量计、第二管道过滤器和调节阀，微波设备内的冷却水道上连有自动排气阀，制冷机组上连接有水源，冷却效果好，节约水源，能对管路中的水进行检查，保证设备安全运行。

（二）抽湿系统设计

自然空气或者加热后的赶在空气从设备一端进入微波腔体，从设备另一端抽出，空气流动过程中迅速带走微波加热过程中所产生的水蒸气等气体。系统支架上设置有传输装置及配套的驱动装置，在支架的传输装置上依次设置有进口和出口，以及微波发生器和电气部分，抑制系统，在靠近进口的微波作用腔体侧壁上安装有排湿系统，排湿系统的进风管位于微波发生腔外侧。

三、展望

通过熟化农副产品项目研究团队多年对熟化农副产品行业的监测调研，结合中国熟化农副产品行业发展现状及前景趨势，微波熟化农副产品技术作为一项高新技术，以其独特的加热特点开辟了一条新的途径，这项技术将在完善自身技术方法和设备的同时，不断与其他技术相结合，向着更广更深的方向发展，应用前景十分广阔。

参考文献

[1]刘广文.干燥设备设计手册[M].北京：机械工业出版社，2009.