由農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所肖宏儒等四位發(fā)表的<
茶葉微波加工技術(shù)及設(shè)備的研究>提出了:
一、 微波技術(shù)用于茶葉殺青、干燥的可行性
自1945年人們發(fā)現(xiàn)微波熱效應(yīng)以來(lái),微波加熱的應(yīng)用日益廣泛。由于茶葉中含有水分,水分子在微波電磁場(chǎng)中被極化,具有偶極子特性,并隨著電磁場(chǎng)的頻率不斷地改變極性方向,分子作高速振動(dòng),產(chǎn)生摩擦熱,使茶葉從內(nèi)部深層升溫,并且各處溫度一致。利用微波加熱的這一特性,能使茶葉快速升溫,達(dá)到鈍化酶的臨界點(diǎn)溫度,加速茶葉結(jié)構(gòu)水的遷移,非常適合于綠茶殺青工藝和茶葉后期干燥作業(yè)。日本、韓國(guó)將微波用于茶葉加工,制成的綠茶有效營(yíng)養(yǎng)成分能基本不損失,而且色、香、味均好于傳統(tǒng)的加工方法。由此可見(jiàn),微波技術(shù)用于茶葉的殺青和后期干燥是一種比較理想的方式,應(yīng)用的關(guān)鍵是如何匹配微波頻率、功率、物料運(yùn)行速度、微波加熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)及研究出微波技術(shù)用于茶葉殺青、干燥工藝的技術(shù)規(guī)范等。
二、 茶葉微波殺青、
干燥機(jī)理
微波殺青、干燥是微波發(fā)生器將微波輻射到殺青、干燥的物料并穿透到內(nèi)部,誘使物料的水等極性分子隨之同步旋轉(zhuǎn),例如采用915MHz微波干燥蔬菜類(lèi)物料制品,其體內(nèi)極性分子每秒鐘旋轉(zhuǎn)9.15億次。如此高速旋轉(zhuǎn)的結(jié)果,使物料瞬時(shí)產(chǎn)生摩擦熱,導(dǎo)致物料表面與內(nèi)部同時(shí)升溫,且內(nèi)部溫度高于物料表面溫度,使大量的水分子從物料中逸出而被蒸發(fā)帶走,達(dá)到殺青、干燥目的。這種殺青、干燥方法的特點(diǎn)是加熱時(shí)間短,內(nèi)外溫度一致,其熱傳遞方向從內(nèi)向外與濕傳遞方向也一致,不同于常規(guī)加熱方式需要一定時(shí)間才能將熱量從外部加熱到物料內(nèi)部,存在內(nèi)外溫度差和濕、熱傳遞方向相反的問(wèn)題。微波能透入物料內(nèi)部加熱以及無(wú)需高溫?zé)峤橘|(zhì)的特點(diǎn),當(dāng)應(yīng)用于茶葉加工時(shí),從根本上改變了依賴(lài)高溫介質(zhì)和熱傳導(dǎo)方式加熱升溫的常規(guī)加熱方式,同時(shí)由于微波電磁場(chǎng)在殺青、干燥過(guò)程中具有非熱效應(yīng),大大縮短了加工時(shí)間,顯示出微波的*優(yōu)勢(shì)。
三、 茶葉微波殺青、干燥機(jī)的設(shè)計(jì)
1. 機(jī)型形式的選擇 微波技術(shù)是比較成熟的技術(shù),就目前國(guó)內(nèi)情況而言,微波殺青干燥機(jī)可供選擇的形式主要有箱式(又稱(chēng)微波爐)
微波干燥機(jī)機(jī)、行波場(chǎng)導(dǎo)式微波干燥器、輻射型微波干燥器、慢波型微波干燥器等幾種形式。根據(jù)以上各種微波干燥器的特點(diǎn)、形式,綜合考慮設(shè)備加工、操作、維護(hù)、物料等因素,我們采用連續(xù)式多諧振腔式微波干燥器形式為茶葉殺青、干燥機(jī)基本設(shè)計(jì)機(jī)型,其優(yōu)點(diǎn)為:通過(guò)單個(gè)諧振腔的疊加組合,可得到理論設(shè)計(jì)所需功率,便于茶葉殺青、干燥工藝的研究和確定,即微波功率大小在設(shè)定的范圍內(nèi)可按需調(diào)節(jié);可簡(jiǎn)化整機(jī)設(shè)計(jì),板塊形式,組合安裝,加工、運(yùn)輸、維修方便;用戶(hù)使用既可小批量生產(chǎn),又可連續(xù)不斷大批量生產(chǎn);防微波泄漏性能好;設(shè)備制造成本相對(duì)較低等。
2.茶葉微波殺青干燥機(jī)工作頻率的選定 我國(guó)目前用于工業(yè)加熱zui廣泛使用的微波頻率是915MHz和2450MHz,兩者的特點(diǎn)對(duì)比。由于茶葉葉片較薄,同時(shí)考慮到茶葉加工企業(yè)生產(chǎn)名優(yōu)茶的批量不會(huì)太大的實(shí)際,結(jié)合兩種微波頻率的特點(diǎn),本設(shè)計(jì)選擇頻率為2450MHz的微波用于茶葉的殺青和干燥作業(yè)。
3. 殺青所需功率、時(shí)間的選擇 不同季節(jié)、不同品種、不同時(shí)間采摘的茶葉,其初始含水量、鮮嫩程度等均有所不同,因而將微波功率、殺青時(shí)間等均設(shè)計(jì)成可調(diào)式,從而使各種茶葉均能達(dá)到理想的殺青效果。
筆者將研制的微波設(shè)備,對(duì)不同季節(jié)、不同嫩度的茶葉作殺青、干燥應(yīng)用試驗(yàn),對(duì)試驗(yàn)中產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行研究,并對(duì)設(shè)計(jì)的設(shè)備作必要的改進(jìn),從而滿足了加工工藝的要求,取得了較好的殺青和干燥效果。試驗(yàn)表明,與傳統(tǒng)的燃煤方式相比,微波殺青、干燥的綜合成本可降低8.5個(gè)百分點(diǎn),而且加工出的茶葉售價(jià)要高出30%。用電能取代燃煤、燃柴的供能方式,無(wú)噪聲,無(wú)煙霧、無(wú)灰塵之害,加上微波有較強(qiáng)的殺菌作用,茶葉產(chǎn)品衛(wèi)生安全。同時(shí)微波技術(shù)改變了制茶工人的勞作方式,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,對(duì)茶葉加工技術(shù)的進(jìn)步有著一定的推動(dòng)作用。微波技術(shù)應(yīng)用于茶葉加工,目前才剛剛起步,但它的*性已經(jīng)顯示出來(lái),無(wú)論是經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益還是社會(huì)效益,都預(yù)示著很好的前景。