微波流化床干燥技术和设备的开发及应用

摘要

微波流化床干燥技术与传统的干燥方式相比，具有干燥速率快、节能生产效率高、干燥均匀、清洁生产、易实现自动化控制和提高产品质量等优点，因而在生产中越来越受到重视。本课题实验前期是以茶叶作为干燥对象，研究了茶叶的干燥特性、动力学模型、品质特性。后期以厚朴酚为主要有效成分的小药丸作为干燥对象，将热风干燥(HAD)、微波干燥(MD)、微波流化床干燥(MFBD)、微波流化床联合微波干燥(MFBD+MD)应用于药丸干燥，深入研究了不同干燥技术对药丸的干燥特性，建立了药丸不同干燥技术的动力学模型，研究了温度、微波功率、空气流速与干燥时间、失水量之间的关系，并研究了不同干燥技术对药丸品质特性的影响，确定了药丸的最佳干燥工艺。
　　 1、将微波干燥和热风干燥应用于金萱茶叶的干燥，研究了温度或功率与干燥时间、失水量之间的关系，同时还考察了茶叶中有效成分含量的变化、干茶叶的复水性。实验得出，与热风干燥相比，微波干燥的时间明显缩短，干燥后的茶叶具有很好的复水性，但干燥后茶叶中茶多酚总量和儿茶素类化合物含量少于热风干燥。这两种方法的茶叶干燥动力学模型均满足Page方程。
　　 2、利用设计的第二代微波流化床干燥设备进行微波干燥、微波流化床干燥、微波流化床联合微波干燥实验。通过研究药丸热风干燥、微波干燥、微波流化床干燥、微波流化床联合微波干燥等4种不同干燥技术的干燥特性，获得药丸在干燥过程中的水分变化规律：(1)热风干燥过程中，随着温度的升高，干燥所需要的时间缩短；微波干燥、微波流化床干燥、微波流化床联合微波干燥过程中，随着功率的升高，干燥所需要的时间缩短；微波流化床干燥过程中，随着空气流速的增加，干燥所需要的时间变长；(2)四种干燥方式中，干燥时间的长短：热风干燥>>微波流化床干燥>微波干燥>微波流化床联合微波干燥。
　　 3、上述四种干燥方式均满足Page方程：MR=exp(-ktN)。微波辅助干燥方式(MD、MFBD、MFBD+MD)的干燥速率常数k均明显大于热风干燥，且功率越大k越大。利用HPLC测定干燥后药丸中厚朴酚与和厚朴酚的含量探究干燥药丸的品质特性，得出总酚(厚朴酚与和厚朴酚)的保留值：热风干燥>微波流化床干燥>微波流化床联合微波干燥>微波干燥。复水特性上，微波流化床干燥>微波流化床联合微波干燥>微波干燥>热风干燥。外观上，微波干燥后的样品有烧焦味，其他三种干燥后药丸外形美观。
　　 4、综合干燥时间、厚朴酚保留值、复水特性及外观品质，表明微波流化床干燥和微波流化床联合微波干燥在药丸干燥上有明显的优势，且功率600W是最佳选择。