运用微波技术实现蚕蛹快速烘干

秦勇　陶遇春

【摘 要】本文介绍了发展蚕蛹烘干技术的重要性，蚕蛹烘干技术的现状，采用微波加热技术实现蚕蛹快速烘干原理及特点，微波烘蛹设备的原理、结构设计及特点。

【关键词】微波加热；蚕蛹烘干；微波烘蛹

0 前言

我国桑蚕养殖和茧丝绸加工量均为世界第一，我国每年缫丝厂产出的湿蚕蛹就有几十万吨。在干的蚕蛹中，含有25%-29%的蚕蛹油，以及51%-59%的蛋白质，还含有多种氨基酸和维生素。蚕蛹的综合利用大有可为，可以简单加工成饲料和肥料，深加工成保健品和药品。每个缫丝厂每天都有大批量的鲜湿蛹下脚料产出，这些鲜湿蛹必须要及时烘干打包好，否则就会发臭变质腐烂，不仅失去宝贵的利用价值，随意丢弃还会滋生病菌污染环境，所以发展蚕蛹烘干技术是很有前景和必要的。

那目前我国缫丝厂湿蚕蛹烘干技术怎样呢？很多地方还是采用原始的摊开自然晾晒来晒干蚕蛹，这种方法占地大、干燥时间长、效率极低，虽然省了设备成本，但是人工成本很高。另一种是常见的土砖烘干房，通过然烧柴火或者煤炭产生热量来烘干，这种方法烘干效率不高还要消耗大量的木材或煤炭，由于烘房温度不均匀，烘出的干蛹干燥程度不好控制。比较先进一点的就是采用红外热风烘干设备来烘干蚕蛹，它依靠大功率的红外发光丝发热，配合风机提高蒸发效率，它是能提高烘蛹效率，但大批量烘干蚕蛹速度不够快，耗电能也大。所以我们要寻求更加高效节能的蚕蛹烘干方法，开发可以生产线式大批量快速烘干蚕蛹的设备。

本文介绍一种采用微波加热技术来烘干蚕蛹的方法，可以实现大批量蚕蛹快速烘干，烘干过程要尽量机械自动化，更加节能高效。

1 微波烘蛹的实现方法

1.1 微波原理

微波是一种高频率的频率范围约在300MHZ～300000MHZ电磁波，微波量子的能量为199×10-25j～1.99×10-22j，它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。微波能够透射到生物组织内部使偶极分子和蛋白质的极性侧链以极高的频率振荡，引起分子的电磁振荡等作用，增加分子的运动，导致热量的产生。物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱，吸收微波越多物资发热量就越大。

可以产生微波的器件有许多种，但主要分为两大类：半导体器件和电真空器件。电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，或称之为电子管。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管、多腔速调管、微波三、四极管、行波管等。在微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管。如今微波加热技术应用已经很成熟，它的显著特点是加热效率高，设备成本低，最常见的微波加热设备就是我们家家户户用的微波炉。

鲜湿蚕蛹的烘干，就是要烘除其表面和体内的水分。水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力；而蛹体本身蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多。因此，利用微波对物体的选择加热特性，可以针对性的对湿蚕蛹进行加热烘干，而且这种微波有目的性的体内加热要比红外热风外部加热快速节能很多。另外微波加热还有很好的灭菌效果，微波杀菌是利用了电磁场的热效应和生物效应的共同作用的结果。微波对细菌的热效应是使蛋白质变化，使细菌失去营养，繁殖和生存的条件而死亡。这样运用微波技术烘干的蚕蛹就等于有了一次彻底的灭菌处理，更加有利于干蚕蛹后期的存储运输不变质。

1.2 微波烘干设备的设计

如上图：微波烘蛹设备示意图，湿蛹由喂料机均匀的铺到传送带上，经由传送带匀速送入烘干箱，经过多级的微波阵列加热和排风阵列除湿，出烘干箱的蚕蛹已经烘干，干蛹由传送带送入出料桶。这样运用微波技术来实现蚕蛹快速烘干，整个烘干过程实现机械自动化。此设备主要由烘干箱、控制主机、喂料机、传送带、出料桶组成，下面具体阐述。

烘干箱：它是整个烘干设备最主要部分，负责蚕蛹的微波加热和排风抽湿，它由多个微波阵列和排风阵列一节一级串联组成；每一级阵列有三组磁控管来发生微波，由三个抽风机来排风对流；每一级阵列的微波发生功率和排风功率可以独立程序调控，每一级阵列都有温湿度检测装置以自动计算蚕蛹温湿度，这个阵列的级数多少根据设备的烘蛹产量及速度要求来配比。

控制主机：它是整个烘干系统控制核心，可编程逻辑控制器、变频器、触摸屏、数据采集模块、继电器组、空开组的等电路模块都安放在这里；所以整个系统的数据采集、数据运算、控制命令解析、人机数据交换等都是在这完成的。它也是烘蛹设备操作人员的控制台，操作员就是在这里配置烘蛹参数、监控烘蛹实时状态、控制烘蛹设备运行的。操作员配置好烘蛹参数后，主机可以根据每一级阵列的温湿度自动控制微波加热量和排风量、传送带的传送速度、喂料机的下料速度等来实现整个蚕蛹烘干过程的自动控制。

传送带：它贯穿烘干箱，负责整个烘干过程的蚕蛹运送，传送带的传送速度是主机实时变频可调的，以实现主机的自动控制及人工实时可调。

喂料机：负责将湿蛹均匀的铺在传送带上，它是由电机来回震荡实现自动喂料，它的喂料速度应是实时可调的，以实现主机的自动控制及人工实时可调。

出料桶：负责接装传送带从烘干箱送出的干蚕蛹，它应设计有利于干蚕蛹的快速打包，以适应烘蛹设备生产线式不间断工作。

2 总结

综上所述，微波加热技术可以在蚕蛹烘干中运用，且这种细胞体内部精准加热比自然晾晒、红外热风加热等外部热辐射方式加热要节能高效，并且有更好的灭菌效果。本文所述的微波烘蛹设备可以实现大批量蚕蛹快速烘干，整个烘干过程实现机械自动控制，生产线式不间断作业；微波烘蛹设备相对于红外热风烘干设备，它的烘干速度更快，更加节约电能，设备自动化程度更高，人员操作更简化，更适合生产线式大批量烘蛹作业。

【参考文献】

[1]董金明，邓辉.微波技术[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2]赵克玉，许福永.微波原理与技术[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]陈清爱.蚕蛹功能及应用[J].桑蚕通报，2010，41（2）：42-43.

[责任编辑：王楠]