一种基于气味检测的微波干燥优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于蔬果和中药材干燥技术领域，具体说是涉及一种微波干燥方案曲线的 优化设计方法，该方法可以在保证高效干燥的基础上一定程度地兼顾风味的保留，或者在 保证最大风味保留的基础上兼顾相对高的干燥效率，并同时避免干燥过程中产生焦糊等负 面影响。
【背景技术】
[0002] 近年来，国际上对农产品的微波干燥已经有一些研究。Mohd Rozainee等利用微 波辅助热对流对鲶鱼片进行干燥，详细考察了微波功率和热空气温度、失水、能耗、产品色 泽之间的关系，比较了三种微波功率和对应的三种空气温度所需的能耗和产品品质，得出 微波辅助热对流干燥法可以省时、节能、提高产品质量 3。Reiner Ihns等人通过研究不同 温度下两种杏果的干燥过程，比较了恒速干燥和降速干燥的干燥曲线、色度变化、营养成分 以及能耗的不同，得出前者的能耗略低于后者，而色度又随干燥温度的升高而变差L Hao Jiang等人研究了土豆在微波冷冻干燥法和微波真空干燥法下的能耗、色度、产品硬度的异 同，得出微波冷冻干燥法能耗大、色度差、产品硬度高等结论 2。
[0003] 国内的相关研究也逐年增多。徐明亮等人通过比较不同干燥方法对海芦笋干品品 质的影响，发现微波干燥下产品的色泽、复水率介于热风干燥和冷冻干燥之间 6。黄建立等 人研究了银耳的多种干燥法，通过对比得出银耳在微波干燥下除亮度值稍低外，其余品质 均优于其它方法，而且能耗很低 4。吴海华等人研究了枸杞热风微波真空组合干燥，并与自 然晾干及热风干燥法进行对比，得出这种干燥方法效率高、产品品质好 5。
[0004] 虽然国内外关于微波干燥的研究不少，但都存在着严重的不足，阻滞了微波干燥 技术向大工业生产的快速扩散。具体表现为以下几个方面：（1)在微波干燥过程中很少对 产品进行在线温度检测和控制，导致在最后阶段产品温度大幅度升高、烤糊产品；（2)没有 对微波功率进行实时自动控制，而往往使用固定功率或不变间歇功率走完全程，如前所述， 由于被干燥对象的重量、体积、含水量都在不断变化，这样一成不变的微波功率显然不合 适；（3)无法监控被干燥对象在干燥过程中散发的气味和焦糊味，经常导致好味道散失、坏 味道留存；（4)不能对干燥对象的重量进行在线检测，或不能在线利用这个信号，使干燥速 度无法根据需要进行自动调节。
[0005] 在专利方面，专利（公开号CN102735034A)公开了"一种侧面进风微波干燥 设备"，专利（公开号CN103005629A)公开了"微波热风联合红枣烘干机"，专利（公开号 CN201974012U)公开了 "微波热风联合干燥设备"，这些设备虽可以完成微波和热风的联合 干燥，但整个干燥过程缺乏有效的监测及控制，干燥过程的设计多按照恒温或者经验性的 阶段变温进行。专利（公开号CN103263064A)公开了"一种微波、热风和真空及其联合干燥 设备"，涉及了一定的监测和控制功能。以上干燥方法，不论是否带有监测和控制，在干燥过 程中都缺乏对于风味的直接考量和控制，虽然干燥速率和能耗可以受到一定的控制，但干 燥的质量完全不可控，并且目前尚无针对微波干燥专门设计的优化干燥方案，在考虑气味 方面进行的优化更是完全空白。
[0006] 本发明提出了一种基于气味检测和优化的微波干燥温度方案曲线的优化设计方 法，配合专门设计的自动检测及控制干燥系统，可以快速有效的对特定物料的干燥速率和 气味效果进行评估，根据用户对于干燥速率和气味保留的不同偏向诉求，获得该物料在微 波干燥下的最优温度曲线。
【发明内容】
[0007] 本发明专利提出了一种微波干燥方案曲线的优化设计方法，该方法可以在保证高 效干燥的基础上一定程度地兼顾风味的保留，或者在保证最大风味保留的基础上兼顾相对 高的干燥效率，并同时避免干燥过程中产生焦糊等负面影响。
[0008] 上述同时基于气味和速率的干燥曲线优化设计方法，其实现方法的基本步骤如 下：
[0009] 1.最优干燥速率曲线的获取
[0010] a)恒温干燥下，将传统的干燥过程曲线"时间-含水率"曲线变换为"含水率-脱 水率"曲线，在数学上可表述为将单调减函数
[0011] M=f(t)|T = _st ⑴
[0012] 转换为
【主权项】
1. 一种基于气味检测的微波干燥优化方法，其特征在于：可在同时考虑干燥效率和气 味保留度的情况下对干燥流程的温度曲线进行优化，以获得在效率和效果两方面折衷的干 燥方案。
2. 根据权利要求1所述的优化干燥温度曲线获取方法，其特征在于：可根据不同的需 要，分别获取考虑最优效率干燥、最小气味损失或者两者兼顾折衷的干燥温度曲线方案，并 将焦糊味作为干燥过程中的负面参量加以考虑。
3. 根据权利要求1所述的干燥温度曲线，其特征在于：不同于以往的阶段式变温干燥 过程，该干燥曲线在整个干燥过程中具有连续变温的特性，并且以含水率为基准替代时间 基准。
4. 根据权利要求3所述的含水率基准，其特征在于：以物料的含水率作为干燥温度曲 线的横轴，取代传统的时间横轴，使得不同速度的干燥过程获得统一的状态基准。
【专利摘要】本发明提出了一种基于气味检测的微波干燥优化方法，其目的在于：在考虑干燥速率的同时，通过气味检测，考虑干燥过程中的气味保留，以使得干燥后具有最优的风味。其主要内容，包括按照物料含水率重新定义整个干燥过程，通过配合的实验系统获取各组恒温实验数据，并重新排列为干燥速率曲面和气味散发曲面，通过对两个曲面上的峰线和谷线在含水率-温度面上进行投影，获取整个干燥过程中最优速率和气味保留的曲线，再通过加权形式确定特定的偏向性选择。
【IPC分类】F26B23-08
【公开号】CN104748539
【申请号】CN201310739581
【发明人】浦宏杰, 李静, 李臻锋
【申请人】江南大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月27日