CN115950239A - 草果微波干燥方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种草果微波干燥方法，包括以下步骤：将待烘干草果平铺设置于输送带上，输送带上草果铺设层数为2层，输送进入微波窑式烘干机内，在烘干机内草果颗粒表面温度升高为175～300℃后，草果烘干处理后离开烘干机；微波窑式烘干机内各磁控管功率为3～9KW；干燥后草果的含水量为14％。该方法能有效改善干燥后草果细胞壁层叠形态，避免过度干燥导致草果细胞壁坍塌严重，保证干燥后草果的储存时长的同时，保持草果复水使用的吸水性能和内部物质析出性能。

Description

草果微波干燥方法

技术领域

本申请涉及草果加工技术领域，特别是一种草果微波干燥方法。

背景技术

草果是药食两用大宗中药材，草果作调味香料，也可果实入药，具有温中健胃、消食顺气的功效。草果主要作为香料应用于食品加工领域，其中10％的草果应用于中药领域和其他领域。新鲜草果含水量较大，约75％，为方便储存，采摘的新鲜草果需要进行干燥处理后进行销售运输和储存。

目前，草果的干燥主要有烘烤干燥和天然晾晒两种方式。电烘烤干燥一般通过如图1a)所示的电烘箱或者烘房仅需烘烤，无法实现连续干燥处理，需要严格掌握好烘烤温度和时间，干燥时间长，干燥效率低，

耗费能源过大，干燥成本过高，且无法实现草果内部干透，残留水分导致草果在储存期间从内至外发生霉变。

自然晾晒采用如图1b)所示的晾房，处理草果。则需要考虑气候、地理位置等因素，自然晾晒条件下一旦发生降雨难以及时收回，导致草果易被污染，干燥耗费时间长、大量耗费人工等。

因此，急需寻找一个高效、低耗、易控制干燥时间的处理方法。现有微波干燥草果的相关研究主要集中于实验室内采用家用小型微波炉进行(例如黎勇坤,李国栋,刘小莉,杨耀文.不同干燥方法对草果药材品质影响的初步研究[J].时珍国医国药,2019,30(06):1355-1358.)，此类微波炉为了满足家庭使用要求，加热点多集中于炉内中心区域，周边区域的草果无法受热，研究中获得的各项参数只能适用于此类小型微波炉，无法满足工业化大批量连续化生产所需。

另一类虽然对微波发生器进行改装，但其具体结构未知，且功率仅为3Kw也无法达到工业化连续生产的目的，例如黄孟阳,李华健,张明宇,刘秉国,杨玺,刘鹏.响应曲面法优化微波干燥草果研究[J].中国调味品,2018,43(12):13-17+31.

同时现有微波干燥草果的研究主要集中于干燥后草果水分的干燥情况，并未考虑干燥后草果细胞结构的变化，更加没有考虑是否存在过度干燥后草果复水性能降低的问题。

发明内容

本申请针对现有技术中存在的草果微波干燥无法大规模工业化生产、草果干燥时受热均匀性差、干燥后草果细胞壁结构坍塌严重，复水性能差的技术问题，提供了一种草果微波干燥方法。

本申请提供了一种草果微波干燥方法，包括以下步骤：

将待烘干草果平铺设置于输送带上，输送带上草果铺设层数为2层，输送进入微波窑式烘干机内，在烘干机内草果颗粒表面温度升高为175～300℃后，草果烘干处理后离开烘干机；微波窑式烘干机内各磁控管功率为3～9KW；干燥后草果的含水量为14％；

当微波发生管的功率为3KW、进料速度为0.12m/min–0.144m/min时，烘干处理时间为25min–30min；

当微波发生管的功率为6KW、进料速度为0.171m/min–0.257m/min时，烘干处理时间为14min～21min；

当微波发生管的功率为9KW进料速度为0.24m/min–0.36m/min时，烘干处理时间为10min–15min；

微波窑式烘干机包括：多个串联的干燥排湿箱和非接触远红外测温仪；干燥排湿箱罩设于输送带顶面上；干燥排湿箱的相对侧上分别设置通孔，物料穿过通孔；

干燥排湿箱的第三侧壁上部开设排湿口，各干燥排湿箱的排湿口分别与离心风机管路连通；

干燥排湿箱顶面设置敞口内部容纳设置多根磁控管；

非接触远红外测温仪设置于微波窑式烘干机中段的干燥排湿箱内，并斜向草果表面探测设置。

优选地，包括：机架；输送带架设于机架顶面上。

优选地，微波窑式烘干机包括：微波段；干燥排湿箱设置于微波段内。

优选地，输送带的第一端为进料段设置于微波段外。

优选地，输送带的第一端上设置料斗。

优选地，输送带的第二端设置于微波段另一端外；输送带的第二端外侧设置集料桶。

优选地，微波窑式烘干机包括：磁控管安装箱和布线夹层；磁控管安装箱设置于干燥排湿箱顶面上；布线夹层设置于磁控管安装箱顶面上；布线夹层内设置供电电线并分别与各磁控管电连接。

优选地，磁控管按每个干燥排湿箱内安装20根设置。

优选地，包括：多个排湿总管；一个排湿总管分别与3个干燥排湿箱侧壁设置的排湿管相连通；排湿总管上设置离心风机。

本申请能产生的有益效果包括：

1)本申请所提供的草果微波干燥方法，采用隧道窑微波干燥设备，并在微波段内设置多个罩设于传送带上的干燥排湿箱，各干燥排湿箱内分别安装多根磁控管产生微波对通过微波段的草果物料进行连续的干燥处理，同时配合抽湿管和离心风机将箱体内的湿气抽走，从而有效改善干燥后草果细胞壁层叠形态，避免过度干燥导致草果细胞壁坍塌严重，保证干燥后草果的储存时长的同时，保持草果复水使用的吸水性能和内部物质析出性能。

2)本申请所提供的草果微波干燥方法，采用窑式微波干燥机，能使得微波场在草果干燥过程中依据介电参数与含水量的关系更多的能量将集中并且集中消耗在含水量高/介电参数较高的物料所在区域；而对于物料含水量较低/介电参数较低的区域，能量分配较少。在微波加热过程中，能量的分配随着不同区域含水量/介电参数的高低智能化调节，提高干燥后草果中心核区域的含水量外溢效果，能避免草果外部发生烤焦的情况的同时，实现对草果内部水分含量的有效降低。

3)本申请所提供的草果微波干燥方法，该方法微波干燥过程物料处于相对静态，仅随输送带移动，移动过程中无粉尘产生、环境友好，无需设置收尘系统，整体占地面积降低；微波干燥设备具有良好的复制性，设备不存在放大效应，系统组合灵活，便于扩产；微波干燥能源单一、清洁，无需辅助能源；微波干燥取消了蒸汽燃煤锅炉，避免了燃煤带来的二氧化硫、氮氧化物等环境污染，无环境压力。

附图说明

图1为现有技术中草果烘干方法，其中a)为现有烘干装置照片；b)为自然晾晒现场照片；

图2为本申请提供的草果微波干燥装置主视结构示意图；

图3为本申请实施例中烘干前后草果截断面电镜扫描图；a)为烘干前的草果横截面电镜扫描图；b)为采用本申请提供方法烘干后草果的横截面电镜扫描图；c)为采用现有家用微波炉烘干后草果局部的横截面扫描电镜图；

图例说明：

1、输送带；2、机架；3、微波段；31、干燥排湿箱；4、磁控管安装箱；5、布线夹层；6、料斗；7、进料段。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

并不用于解决本申请技术问题的技术特征，均按现有技术中常用方法设置或安装，在此不累述。

参见图2～3，本申请提供的草果微波干燥方法，包括以下步骤：

将待烘干草果平铺设置于输送带1上，输送带1上草果铺设层数为2层，输送进入微波窑式烘干机内，在烘干机内草果颗粒表面温度升高为175～300℃后，草果烘干处理后离开烘干机；微波窑式烘干机内各磁控管功率为3～9KW；干燥后草果的含水量为14％；

当微波发生管的功率为3KW、进料速度为0.12m/min–0.144m/min时，烘干处理时间为25min–30min；

当微波发生管的功率为6KW、进料速度为0.171m/min–0.257m/min时，烘干处理时间为14min～21min；

当微波发生管的功率为9KW进料速度为0.24m/min–0.36m/min时，烘干处理时间为10min–15min；

微波窑式烘干机包括：多个串联的干燥排湿箱31和非接触远红外测温仪；干燥排湿箱31罩设于输送带1顶面上；干燥排湿箱31的相对侧上分别设置通孔，物料穿过通孔；

干燥排湿箱31的第三侧壁上部开设排湿口，各干燥排湿箱31的排湿口分别与离心风机管路连通；

干燥排湿箱31顶面设置敞口内部容纳设置多根磁控管；

非接触远红外测温仪设置于微波窑式烘干机中段的干燥排湿箱31内，并斜向草果表面探测设置。

采用该装置进行草果的烘干干燥，可实现连续化生产，生产中草果在输送带1上移动，无需搅拌，不会产生灰尘，无需设置除尘设备。干燥后草果内部的含水泡状结构干瘪后，细胞壁层状结构明显搭接后，实现较彻底的干燥，干燥后，草果内细胞壁坍塌不严重，能较好维持复水性能。

优选地，包括：机架2；输送带1架设于机架2顶面上。

优选地，微波窑式烘干机包括：微波段3；干燥排湿箱31设置于微波段3内。

优选地，输送带1的第一端为进料段7设置于微波段3外。

优选地，输送带1的第一端上设置料斗6。用于草果下落后自动铺设于输送带1表面上，随输送带1移动。

优选地，输送带1的第二端设置于微波段3另一端外；输送带1的第二端外侧设置集料桶。草果完成烘干后从输送带1移动至集料桶进行烘干物料的回收。

优选地，微波窑式烘干机包括：磁控管安装箱4和布线夹层5；磁控管安装箱4设置于干燥排湿箱31顶面上；布线夹层5设置于磁控管安装箱4顶面上；布线夹层5内设置供电电线并分别与各磁控管电连接。按此设置实现供电。

优选地，磁控管按每个干燥排湿箱31内安装20根设置。按此设置能实现对通过箱体内的草果的全面干燥。

优选地，包括：多个排湿总管；一个排湿总管分别与3个干燥排湿箱31侧壁设置的排湿管相连通；排湿总管上设置离心风机。按此设置能保证各箱体内含湿空气的充分全面排出。

实施例

以下实施例中所用物料如无特殊说明，均为商业渠道获得。

实验原料

实验所用原料来自云南怒江某草果生产区，草果颗粒饱满完整，大小一致。草果含水量的测定依照GB5009.3-2010《食品中水分的测定》方法。通过上述方法测出本批草果的湿基含水量约为73.42％。

实施例1

包括以下步骤：

将待烘干草果平铺设置于输送带1上，输送带1上草果铺设层数为2层，输送进入微波窑式烘干机内，在烘干机内草果颗粒表面温度升高为175℃后，草果烘干处理后离开烘干机；微波窑式烘干机内各磁控管功率为3KW；干燥后草果的含水量为14％；

当微波发生管的功率为3KW、进料速度为0.12m/min时，烘干处理时间为25min；

微波窑式烘干机包括：多个串联的干燥排湿箱31和非接触远红外测温仪；干燥排湿箱31罩设于输送带1顶面上；干燥排湿箱31的相对侧上分别设置通孔，物料穿过通孔；

干燥排湿箱31的第三侧壁上部开设排湿口，各干燥排湿箱31的排湿口分别与离心风机管路连通；

干燥排湿箱31顶面设置敞口内部容纳设置多根磁控管；

非接触远红外测温仪设置于微波窑式烘干机中段的干燥排湿箱31内，并斜向草果表面探测设置。

采用该装置进行草果的烘干干燥，可实现连续化生产，生产中草果在输送带1上移动，无需搅拌，不会产生灰尘，无需设置除尘设备。干燥后草果内部的含水泡状结构干瘪后，细胞壁层状结构明显搭接后，实现较彻底的干燥，干燥后，草果内细胞壁坍塌不严重，能较好维持复水性能。

包括：机架2；输送带1架设于机架2顶面上。

微波窑式烘干机包括：微波段3；干燥排湿箱31设置于微波段3内。

输送带1的第一端为进料段7设置于微波段3外。

输送带1的第一端上设置料斗6。用于草果下落后自动铺设于输送带1表面上，随输送带1移动。

输送带1的第二端设置于微波段3另一端外；输送带1的第二端外侧设置集料桶。草果完成烘干后从输送带1移动至集料桶进行烘干物料的回收。

微波窑式烘干机包括：磁控管安装箱4和布线夹层5；磁控管安装箱4设置于干燥排湿箱31顶面上；布线夹层5设置于磁控管安装箱4顶面上；布线夹层5内设置供电电线并分别与各磁控管电连接。按此设置实现供电。

磁控管按每个干燥排湿箱31内安装20根设置。按此设置能实现对通过箱体内的草果的全面干燥。

包括：多个排湿总管；一个排湿总管分别与3个干燥排湿箱31侧壁设置的排湿管相连通；排湿总管上设置离心风机。按此设置能保证各箱体内含湿空气的充分全面排出。

实施例2

与实施例1的区别在于：在烘干机内草果颗粒表面温度升高为180℃；微波窑式烘干机内各磁控管功率为3KW；干燥后草果的含水量为14％；

当微波发生管的功率为3KW、进料速度为0.144m/min时，烘干处理时间为30min。

实施例3

与实施例1的区别在于：在烘干机内草果颗粒表面温度升高为200℃；

当微波发生管的功率为6KW、进料速度为0.171m/min时，烘干处理时间为21min。

实施例4

与实施例1的区别在于：在烘干机内草果颗粒表面温度升高为210℃。

当微波发生管的功率为6KW、进料速度为0.257m/min时，烘干处理时间为21min。

实施例5

与实施例1的区别在于：在烘干机内草果颗粒表面温度升高为230℃。

当微波发生管的功率为9KW进料速度为0.36m/min时，烘干处理时间为15min。

实施例6

与实施例1的区别在于：在烘干机内草果颗粒表面温度升高为175～300℃；

当微波发生管的功率为9KW进料速度为0.24m/min时，烘干处理时间为10min。

分析表明，实验所用鲜草果(含水约73％)液泡饱满扫描电镜图如图3a)，细胞壁蓬松舒展，组织结构呈蜂窝状。

按实施例1中方法进行微波干燥后(功率：3kW，进料速度：0.12m/min，物料量：1kg)，所得草果扫描电镜图如图3b)所示，草果(η

＝9.8％)液泡的蜂窝状结构消失，细胞壁表现为层片状结构；

按对比例1采用家用微波炉进行草果干燥后，所得草果的扫描电镜图可见，细胞壁层片状结构更紧密，细胞壁挤压变形，复水能力较差。

通过对比可知，采用本申请提供方法能实现草果细胞壁的干燥后叠置，含水的泡状结构消失，细胞壁叠置的同时留有复水间隔和通道，有利于干燥后草果的复水。

干燥成本核算：正常条件下，微波干燥产业化示范生产线的维护费用仅来源于磁控管的年度周期性更换费用，假如磁控管的寿命为8000-15000小时，每个磁控管的价格为0.045万元，按年损耗30/％计，年维护费用仅为6.75万元，吨维护费用约为22.5元。

能耗分析：草果微波干燥综合吨耗主要来源于电耗及维护费用，将10吨含水74％的草果干燥至含水14％，吨电耗约为12000kW·h，若单位电价为0.30元/kW·h，所以每干燥一吨草果的电耗约为360元。

社会效益和环境效益：与燃煤干燥相比，微波干燥热效能高、且无热污染源，是一种绿色干燥方法，而且由于微波的选择性加热特性，其加热对象主要是拟脱除的水分，干燥效率极高。通过项目移植性和适应性的研究，能满足云南能投集团草果的干燥需求，而且还可拓展至云南省其农副产品的干燥。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种草果微波干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待烘干草果平铺设置于输送带上，输送带上草果铺设层数为2层，输送进入微波窑式烘干机内，在烘干机内草果颗粒表面温度升高为175～300℃后，草果烘干处理后离开烘干机；微波窑式烘干机内各磁控管功率为3～9KW；干燥后草果的含水量为14％；

当微波发生管的功率为3KW、进料速度为0.12m/min–0.144m/min时，烘干处理时间为25min–30min；

当微波发生管的功率为6KW、进料速度为0.171m/min–0.257m/min时，烘干处理时间为14min～21min；

当微波发生管的功率为9KW进料速度为0.24m/min–0.36m/min时，烘干处理时间为10min–15min；

微波窑式烘干机包括：多个串联的干燥排湿箱和非接触远红外测温仪；干燥排湿箱罩设于输送带顶面上；干燥排湿箱的相对侧上分别设置通孔，物料穿过通孔；

干燥排湿箱的第三侧壁上部开设排湿口，各干燥排湿箱的排湿口分别与离心风机管路连通；

干燥排湿箱顶面设置敞口内部容纳设置多根磁控管；

非接触远红外测温仪设置于微波窑式烘干机中段的干燥排湿箱内，并斜向草果表面探测设置。

2.根据权利要求1所述的草果微波干燥方法，其特征在于，包括：机架；输送带架设于机架顶面上。

3.根据权利要求1所述的草果微波干燥方法，其特征在于，微波窑式烘干机包括：微波段；干燥排湿箱设置于微波段内。

4.根据权利要求3所述的草果微波干燥方法，其特征在于，输送带的第一端为进料段设置于微波段外。

5.根据权利要求4所述的草果微波干燥方法，其特征在于，输送带的第一端上设置料斗。

6.根据权利要求4所述的草果微波干燥方法，其特征在于，输送带的第二端设置于微波段另一端外；输送带的第二端外侧设置集料桶。

7.根据权利要求1所述的草果微波干燥方法，其特征在于，微波窑式烘干机包括：磁控管安装箱和布线夹层；磁控管安装箱设置于干燥排湿箱顶面上；布线夹层设置于磁控管安装箱顶面上；布线夹层内设置供电电线并分别与各磁控管电连接。

8.根据权利要求1所述的草果微波干燥方法，其特征在于，磁控管按每个干燥排湿箱内安装20根设置。

9.根据权利要求1所述的草果微波干燥方法，其特征在于，包括：多个排湿总管；一个排湿总管分别与3个干燥排湿箱侧壁设置的排湿管相连通；排湿总管上设置离心风机。

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