運用微波技術實現蠶蛹快速烘干

秦勇　陶遇春

【摘 要】本文介紹了發展蠶蛹烘干技術的重要性，蠶蛹烘干技術的現狀，采用微波加熱技術實現蠶蛹快速烘干原理及特點，微波烘蛹設備的原理、結構設計及特點。

【關鍵詞】微波加熱；蠶蛹烘干；微波烘蛹

0 前言

我國桑蠶養殖和繭絲綢加工量均為世界第一，我國每年繅絲廠產出的濕蠶蛹就有幾十萬噸。在干的蠶蛹中，含有25%-29%的蠶蛹油，以及51%-59%的蛋白質，還含有多種氨基酸和維生素。蠶蛹的綜合利用大有可為，可以簡單加工成飼料和肥料，深加工成保健品和藥品。每個繅絲廠每天都有大批量的鮮濕蛹下腳料產出，這些鮮濕蛹必須要及時烘干打包好，否則就會發臭變質腐爛，不僅失去寶貴的利用價值，隨意丟棄還會滋生病菌污染環境，所以發展蠶蛹烘干技術是很有前景和必要的。

那目前我國繅絲廠濕蠶蛹烘干技術怎樣呢？很多地方還是采用原始的攤開自然晾曬來曬干蠶蛹，這種方法占地大、干燥時間長、效率極低，雖然省了設備成本，但是人工成本很高。另一種是常見的土磚烘干房，通過然燒柴火或者煤炭產生熱量來烘干，這種方法烘干效率不高還要消耗大量的木材或煤炭，由于烘房溫度不均勻，烘出的干蛹干燥程度不好控制。比較先進一點的就是采用紅外熱風烘干設備來烘干蠶蛹，它依靠大功率的紅外發光絲發熱，配合風機提高蒸發效率，它是能提高烘蛹效率，但大批量烘干蠶蛹速度不夠快，耗電能也大。所以我們要尋求更加高效節能的蠶蛹烘干方法，開發可以生產線式大批量快速烘干蠶蛹的設備。

本文介紹一種采用微波加熱技術來烘干蠶蛹的方法，可以實現大批量蠶蛹快速烘干，烘干過程要盡量機械自動化，更加節能高效。

1 微波烘蛹的實現方法

1.1 微波原理

微波是一種高頻率的頻率范圍約在300MHZ～300000MHZ電磁波，微波量子的能量為199×10-25j～1.99×10-22j，它具有波動性、高頻性、熱特性和非熱特性四大基本特性。微波的基本性質通常呈現為穿透、反射、吸收三個特性。對于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對于水和食物等就會吸收微波而使自身發熱。而對金屬類東西，則會反射微波。微波能夠透射到生物組織內部使偶極分子和蛋白質的極性側鏈以極高的頻率振蕩，引起分子的電磁振蕩等作用，增加分子的運動，導致熱量的產生。物質吸收微波的能力，主要由其介質損耗因數來決定。介質損耗因數大的物質對微波的吸收能力就強，相反，介質損耗因數小的物質吸收微波的能力也弱，吸收微波越多物資發熱量就越大。

可以產生微波的器件有許多種，但主要分為兩大類：半導體器件和電真空器件。電真空器件是利用電子在真空中運動來完成能量變換的器件，或稱之為電子管。在電真空器件中能產生大功率微波能量的有磁控管、多腔速調管、微波三、四極管、行波管等。在微波加熱領域特別是工業應用中使用的主要是磁控管及速調管。如今微波加熱技術應用已經很成熟，它的顯著特點是加熱效率高，設備成本低，最常見的微波加熱設備就是我們家家戶戶用的微波爐。

鮮濕蠶蛹的烘干，就是要烘除其表面和體內的水分。水分子屬極性分子，介電常數較大，其介質損耗因數也很大，對微波具有強吸收能力；而蛹體本身蛋白質、碳水化合物等的介電常數相對較小，其對微波的吸收能力比水小得多。因此，利用微波對物體的選擇加熱特性，可以針對性的對濕蠶蛹進行加熱烘干，而且這種微波有目的性的體內加熱要比紅外熱風外部加熱快速節能很多。另外微波加熱還有很好的滅菌效果，微波殺菌是利用了電磁場的熱效應和生物效應的共同作用的結果。微波對細菌的熱效應是使蛋白質變化，使細菌失去營養，繁殖和生存的條件而死亡。這樣運用微波技術烘干的蠶蛹就等于有了一次徹底的滅菌處理，更加有利于干蠶蛹后期的存儲運輸不變質。

1.2 微波烘干設備的設計

如上圖：微波烘蛹設備示意圖，濕蛹由喂料機均勻的鋪到傳送帶上，經由傳送帶勻速送入烘干箱，經過多級的微波陣列加熱和排風陣列除濕，出烘干箱的蠶蛹已經烘干，干蛹由傳送帶送入出料桶。這樣運用微波技術來實現蠶蛹快速烘干，整個烘干過程實現機械自動化。此設備主要由烘干箱、控制主機、喂料機、傳送帶、出料桶組成，下面具體闡述。

烘干箱：它是整個烘干設備最主要部分，負責蠶蛹的微波加熱和排風抽濕，它由多個微波陣列和排風陣列一節一級串聯組成；每一級陣列有三組磁控管來發生微波，由三個抽風機來排風對流；每一級陣列的微波發生功率和排風功率可以獨立程序調控，每一級陣列都有溫濕度檢測裝置以自動計算蠶蛹溫濕度，這個陣列的級數多少根據設備的烘蛹產量及速度要求來配比。

控制主機：它是整個烘干系統控制核心，可編程邏輯控制器、變頻器、觸摸屏、數據采集模塊、繼電器組、空開組的等電路模塊都安放在這里；所以整個系統的數據采集、數據運算、控制命令解析、人機數據交換等都是在這完成的。它也是烘蛹設備操作人員的控制臺，操作員就是在這里配置烘蛹參數、監控烘蛹實時狀態、控制烘蛹設備運行的。操作員配置好烘蛹參數后，主機可以根據每一級陣列的溫濕度自動控制微波加熱量和排風量、傳送帶的傳送速度、喂料機的下料速度等來實現整個蠶蛹烘干過程的自動控制。

傳送帶：它貫穿烘干箱，負責整個烘干過程的蠶蛹運送，傳送帶的傳送速度是主機實時變頻可調的，以實現主機的自動控制及人工實時可調。

喂料機：負責將濕蛹均勻的鋪在傳送帶上，它是由電機來回震蕩實現自動喂料，它的喂料速度應是實時可調的，以實現主機的自動控制及人工實時可調。

出料桶：負責接裝傳送帶從烘干箱送出的干蠶蛹，它應設計有利于干蠶蛹的快速打包，以適應烘蛹設備生產線式不間斷工作。

2 總結

綜上所述，微波加熱技術可以在蠶蛹烘干中運用，且這種細胞體內部精準加熱比自然晾曬、紅外熱風加熱等外部熱輻射方式加熱要節能高效，并且有更好的滅菌效果。本文所述的微波烘蛹設備可以實現大批量蠶蛹快速烘干，整個烘干過程實現機械自動控制，生產線式不間斷作業；微波烘蛹設備相對于紅外熱風烘干設備，它的烘干速度更快，更加節約電能，設備自動化程度更高，人員操作更簡化，更適合生產線式大批量烘蛹作業。

【參考文獻】

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[責任編輯：王楠]