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走近微波干燥器
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用微波能對食用菌袋裝培養(yǎng)基進行殺菌試驗，以替代傳統(tǒng)的高壓濕熱滅菌工藝。找出微波功率、微波作用時間以及培養(yǎng)基與微波原距離的變化對其殺菌效果的影響，為微波技術(shù)在食用菌生產(chǎn)中的開發(fā)應(yīng)用提供了依據(jù)。
微波干燥殺菌主要適合于高含水量產(chǎn)品的干燥。由于水的汽化熱很高，因此需要相當大的能量才能有效干燥，所以，只在常規(guī)干燥不太有效區(qū)段利用，微波能才比較經(jīng)濟合理。在含水量大的物料中，盡可能先用機械方法（如吸水、擠壓或離心手段）去除水分，然后使用常規(guī)熱風干燥爐，用熱風吹過物料表面來提供所需的汽化熱。微波干燥殺菌技術(shù)的效率，隨著干燥的進行而下降。主要是因為表面蒸發(fā)速率越過物料內(nèi)部水分向表面的遷移速率。于是出現(xiàn)外干內(nèi)潮的現(xiàn)象。加之一般干燥物料導(dǎo)熱低，因而干燥過程變得十分緩慢。結(jié)果使得干燥爐有效長度增加、占地增大，而且由于干燥爐體熱損失引起能量的浪費。
在干燥速率開始下降的低含水干燥區(qū)段，利用微波能的滲透加熱特性，可使物料內(nèi)部的殘留水份很快地向表面遷移蒸發(fā)。此外，常常也向微波干燥器中鼓入熱風，以便更有效地排出水汽‘獲得更好的經(jīng)濟效益。
食用菌作為一種傳統(tǒng)的副食品，在人類三大食物來源(植物食品、動物食品、菌類食品)中占有重要地位。菌類食品具有營養(yǎng)豐富、生物效率高等特點，在河南省，食用菌生產(chǎn)的產(chǎn)值僅次于糧、棉、油、果、菜、位于第6位，成為一個出口創(chuàng)匯的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。隨著人民生活水平的提高和食用菌深加工技術(shù)的日臻完善，其市場需求量將不斷增長。但是，目前食用菌的產(chǎn)量較低，嚴重較低，嚴重影響了食用菌的經(jīng)濟效益。針對當前存在的問題，一個較主要的原因就是原始培養(yǎng)基的滅菌周期過長。傳統(tǒng)的高壓蒸汽殺菌，在溫度為121℃的條件下，需要保持2h 以上才能達到滅菌效果。采用Whirlpool T120XS 小型家用微波對食用菌生產(chǎn)用培養(yǎng)基進行殺菌試驗，結(jié)果表明，只需很短的時間就能達到良好的滅菌效果。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
滅菌設(shè)備為機械控制的頻率為2450MHz、輸出功率為850W的微波滅菌器。培養(yǎng)基采用優(yōu)化的傳統(tǒng)配方，棉籽殼、蔗糖、尿素、硫酸鎂、水的比例為20：1：0.2：0.1：40。因各種微生物的生理特性不同，其微波作用效果也不一樣。試驗微生物為細菌、霉菌、酵母菌、放線菌。細菌菌落總數(shù)測定方法可參照GB/T4789.2-2003.
1.2 滅菌試驗
將袋裝培養(yǎng)基放入微波滅菌器中進行照射，然后取樣、制菌懸液、涂平板，進行菌落計數(shù)，考察不同處理條件滅菌效果。根據(jù)食用菌種類的不同，分別以細菌、霉菌、放線菌和酵母菌的殘留數(shù)量作為評價指標。然而，在試驗中發(fā)現(xiàn)，由于細菌的耐熱性較強，當細菌被殺死時，霉菌、放線菌、酵母菌等其他菌類都已經(jīng)被殺死了。因此，無論種植那一類食用菌，其滅菌效果都可以培養(yǎng)基內(nèi)有無細菌生長為主要指標進行評價。試驗中，每個殺菌功率條件下各設(shè)定5個照射時間(X值)，根據(jù)各照射時間存活菌數(shù)(cfu/ml)的對數(shù)值(Y值)，求出直線回歸方程，并計算其D10值。D10值為殺滅90%微生物所需時間，是表示各種理化因子殺菌速度的重要指標。每組試驗重復(fù)5次，取其平均值 。
2 試驗結(jié)果分析
2.1 微波輸出功率對殺菌效果的影響
以裝量為225g、含濕率為55%的聚乙烯塑料袋裝培養(yǎng)基進行殺菌試驗，分別在400W、600W、850W的功率下，對固體培養(yǎng)物料用微波照射不同的時間，所得結(jié)果如圖1。
-
100-
80 -
致 60 - 400W
死 40 - 600W
率 20 - 850W
% 0 ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183; ＆#183;
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
時間 min
中藥材對干燥機的要求可以說是苛刻的，微波中藥干燥設(shè)備該設(shè)備適用于各種中藥材的干燥殺菌殺蟲。采用微波干燥設(shè)備可較大限度的保留中藥材中的有效藥成分。微波還可以殺死藥材中的各種霉菌和蟲卵，防止儲存過程中產(chǎn)生的霉變和蟲蛀。設(shè)備參數(shù)微波輸出功率：≥40KW 設(shè)備視在功率：≤50KW 微波頻率：2450MHz 傳送帶速：0.5-5米/分鐘,連續(xù)可調(diào) 外形尺寸：長×寬×高; 12000×1100×2000mm 設(shè)備較大提水量：40kg/小時較大殺菌產(chǎn)量：500kg/小時設(shè)備特點： 人機界面、進口PLC自動化控制，溫濕度傳感器控制物料溫度和排氣濕度。 物料加熱均勻，干燥迅速。 大開口尺寸 設(shè)備易于操作，維護方便。 注：微波設(shè)備一般需要根據(jù)物料狀況和產(chǎn)量要求
圖1 不同功率下不同時間的細菌致死率
由圖1可知，微波功率為400W和600W時，細菌的致死率起初緩慢上升，2min后，致死率呈急劇上升趨勢。在接下來的1min的時間內(nèi)，細菌的致死率可由原來的20%左右，上升到90%以上。但繼續(xù)延長微波照射時間，細菌的致死率變化卻不明顯。這可能是由于此時物料中細菌基數(shù)變小，另一方面也可能是由于某些抗性細菌，如枯草芽孢桿菌存在的緣故。若將微波照射延長到一定程度，也可以達到100%的致死率。在850W的功率下，0～1.5mm之內(nèi)，細菌的致死率一直呈快速上升趨勢1.5mm后，上升趨勢。此時的致死率可達 95%。微波不僅對細菌的致死作用顯著，而且致死速度快。由圖1可知，在400W、600W和850W的功率下，完全滅菌所需的時間分別為3.5min、3.0mm和1.8mm。
測定微波對細菌殺滅的D10值，實驗結(jié)果表明，D10值隨功率的增大而降低，見表1。在實驗過程中，用半導(dǎo)體點式溫度計測培養(yǎng)基的溫度。在微波功率不變的情況下，控制滅菌時間，發(fā)現(xiàn)隨著時間 的延長溫升不大，而且較終溫度均不超過100。這是由于食用菌培養(yǎng)基的水料比為1.2：1，含濕率大于50%。水分子是極性分子，所以水的存在對于微波殺菌具有重大意義。
袋的位置到波源的距離cm 原始菌數(shù)cfu/ml 照射后的菌數(shù)cfu/ml 致死率 %
1 174 0 100.00
11 173 40 76.88
22 238 150 36.98
表1 不同微波功率對細菌殺滅的D10值 表2 培養(yǎng)基袋的位置對微波殺菌效果的影響
微波輸出功率 回歸方程 相關(guān)系數(shù) D10值
850W Y=9.3597－5.8812X -0.9753 1.5
600W Y=13.3089－5.5854X -0.9887 2.5
400W Y=8.6203－2.8909X -0.9689 3.0
由表1可以看出，在物料到微波源的距離一定的情況下，微波的功率對殺菌效果有很大的影響。微波功率越大，則D10值越小，即達到相同殺菌效果所用的時間越短。
2.2 培養(yǎng)基位置對微波殺菌效果的影響
試驗采用Whirpool T120XS小型家具微波爐，摘取轉(zhuǎn)盤，將袋裝培養(yǎng)基平行波源放置，在850W功率下照射2min。試驗結(jié)果表明，靠微波源較近一端的殺滅率較之遠的一端要高，見表2。
由表2 可知，致死率隨著培養(yǎng)基到微波源距離的增大而減小，這是由于微波功率密度在空間分布的不均勻性所致。隨著至微波源距離的增大，微波功率密度越來越小，故滅菌的效果隨著與微波源距離的增大而越來越差。
2.3 聚乙烯塑料袋對微波殺菌效果的影響
仍以每袋225g、含濕率為55%的固體培養(yǎng)基做殺菌試驗，只改變包裝材料，其他條件都不變。實驗結(jié)果見表3。
表3 聚乙烯塑料袋對微波殺菌效果的影響
包裝材料 滅菌前細菌數(shù) cfu/ml 滅菌后細菌數(shù) cfu/ml
聚乙烯塑料袋包裝 1.76＆#215;104 1
直接殺菌 不用包裝 1.76＆#215;104 0
實驗結(jié)果表明，聚乙塑料袋包裝對殺菌效果幾乎無影響。這是因為聚乙烯塑料為低耗介質(zhì)，微波在其中傳播的損耗極小，不影響微波對培養(yǎng)基的殺菌結(jié)果.
微波干燥殺菌設(shè)備主要用于橡膠制品的連續(xù)硫化。由于橡膠熱傳導(dǎo)極差，采用常規(guī)加熱硫化往往需要很長時間，才能使制品整個斷面達到所需的硫化溫度。而且，常出現(xiàn)表面過硫化或中心欠硫化的缺陷。由于微波干燥殺菌設(shè)備微波能的體積加熱特性，可在很短時間內(nèi)將橡膠制品整個斷面加熱到所需的溫度，然后進入一個常規(guī)加熱的保溫通道，其主要目的是防止橡膠在發(fā)生硫化反應(yīng)前冷卻，在保溫通道中沒有熱量轉(zhuǎn)移至橡膠中，其效率可由表面的熱損耗來控制。在理想情況下，微波干燥殺菌設(shè)備系統(tǒng)中產(chǎn)品所需的全部熱量都可由微波能提供，但在實際連續(xù)生產(chǎn)中，由于擠壓速度，橡膠種類和截面積等都變化很大，所以，在某些情況下，只能有大部分能量是由微波提供，而熱的平衡仍用常規(guī)方法。
3 結(jié)果與討論
3.1 結(jié)論
(1) 微波功率越大，則D10值越小。也就是說，微波功率越大，達到徹底滅菌所需的時間越短，滅菌效果越好。
(2) 距離也是對微波殺菌的一個很重要的影響因素。隨著物料與微波功率距離的增大，其功率密度急劇減少，從而殺菌效果也越來越差。
(3) 聚乙烯塑料袋(生產(chǎn)食用菌的培養(yǎng)基包裝袋)適合于微波殺菌，并且對微波殺菌的效果沒有影響。 正規(guī)廠家生產(chǎn)的高效沸騰干燥機在制作過程中都會給設(shè)備覆蓋一層保護層，這樣能夠減緩高效沸騰干燥機被腐蝕的程度。在現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)水平，給高效沸騰干燥機做保護層一般都是做金屬保護層和非金屬保護層兩種。 給高效沸騰干燥機做金屬保護層，主要就是采用電鍍、噴涂、化學鍍等方法，利用合金金屬給高效沸騰干燥機做抗振動流化床干燥機裝配工作要掌握好的環(huán)節(jié)： 1、振動流化床裝配工作必須按照嚴格的標準和工藝來進行，裝配操作中的每一工作步驟實施時，零件搭配、溫度、壓力、緊固順序及轉(zhuǎn)矩等，都必須嚴格按有關(guān)的標準和工藝規(guī)范要求進行，不能隨心所欲，避免在裝配中出現(xiàn)漏裝、錯裝和多裝等情況； 2、振動流化床裝配過程熱風循環(huán)烘箱在科技的發(fā)展設(shè)計中出來了許多新型的像高溫烘箱、工業(yè)烘箱等許多新型的化工烘箱，它們在我們的生活和生產(chǎn)中扮演了中要的角色，幫助我們來提高生活質(zhì)量，而我們需要了解這些烘箱化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理能幫助我們維護和使用它們。 工業(yè)烘箱箱體結(jié)構(gòu): 設(shè)計完美，箱體采用數(shù)控機 抗壓強度：為保證震動流化床干燥機長期性、平穩(wěn)、安全性地運作，務(wù)必確保全部零配件有充足的抗壓強度。 密封性：化工廠干躁生產(chǎn)制造的原材料大多數(shù)是易燃性、易燃易爆、有害和腐蝕強的物質(zhì)，假如因為流化床干燥機密封性關(guān)不緊而導(dǎo)致泄露，將會造成點燃發(fā)生爆炸、燒灼、中毒熱風循環(huán)烘箱的加熱方式是利用熱傳導(dǎo)，加熱管是分布在內(nèi)膽的四周的，而且是由四周向中心輻射的加熱原理。如果密封系統(tǒng)較好的話，在完全負壓的狀態(tài)下是無法打開門的，只有通過打開進氣閥才能充入空氣，正常打開門。若是真空烘箱的密封圈損壞的話會直接影響到密封性。熱風循環(huán)烘箱相比較于其他烘箱的設(shè)計特點在設(shè)計方面有著很
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