[發明專利]微波凍干過程中水分含量的在線監測方法及微波凍干設備

在審

• 申請號: 201811647629.X
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109490242A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 黃略略;李彬;潘奕;李辰;劉妙玲;邱浩榆
• 申請（專利權）人: 深圳職業技術學院
• 主分類號: G01N21/3581
• 分類號: G01N21/3581
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 李艷麗

本發明提供一種微波凍干過程中水分含量的在線監測方法及微波凍干設備。該在線監測方法包括以下步驟：利用太赫茲波檢測微波凍干倉的倉內太赫茲頻域光譜，作為第一參考信號；將冰塊置于微波凍干倉中進行微波凍干處理，并利用太赫茲波檢測冰塊從升華至解析過程的太赫茲水吸收光譜，作為第二參考信號；將速凍后的待測食品樣品置于微波凍干倉中進行微波凍干處理，并利用太赫茲波檢測待測食品樣品在微波凍干過程中水分的太赫茲頻域光譜，獲得待測食品樣品中水分吸收峰的峰位和強度，并與第一參考信號和第二參考信號對比，獲得待測食品樣品的實時水分含量。本發明利用太赫茲波譜及時獲得微波凍干過程中任意時刻物料的水分含量，保證凍干的品質。

技術領域

本發明屬于微波凍干技術領域，特別涉及一種微波凍干中水分含量的在線監測方法及微波凍干設備。

背景技術

冷凍干燥技術是在將產品進行預先速凍，凍結成固體后在真空環境下加熱使固態水直接升華揮發，物質本身的形態停留在凍結時的冰架結構中。因此，凍干技術是一種低溫干制技術，是目前已知的最能夠保持食品色、香、味、形的方法，對食品營養的保留率高達85％以上，部分甚至可高達90％以上，但是，高能耗限制了凍干食品的大規模應用。近年來，微波凍干作為一種新型的干燥方式被很多科研人員研究，這種干制方式以微波加熱取代傳統的加熱板傳導加熱，使食品處于整體加熱的環境中，熱量的傳遞和質量的傳遞變為同一方向，大大提高了干制效率。根據目前的研究結果，微波冷凍干燥的干制時間比單純的冷凍干燥時間至少縮短30％。

在對微波凍干的研究過程中，我們取得了一些突破，比如采用光纖測溫，可以獲得食品內部物料的實時溫度。但是也遇到一些瓶頸問題，如微波凍干過程中物料的升華界面如何遷移，至今無法得知，均依靠推測，因為微波具有熱效應，它的存在使得一些常規的檢測方法無法正常使用。而不了解微波凍干過程中的水分遷移規律，就無法進一步掌握整個微波干燥過程，這對于微波凍干的產業化相當不利。此外，微波凍干過程中，物料的干制終點目前是依靠經驗或者光纖測溫判斷，準確率低。如果物料已經干燥完成，但由于判斷不準確依然繼續進行干制，就會導致能耗的極大浪費，而如果未達到所需的干燥程度就提前停止干燥，又無法保證食品的微觀形態結構，還會引發其他問題。

發明內容

針對目前微波凍干在食品進行干燥時無法監控物料升華界面的遷移規律、無法精確判斷物料干制點等問題，本發明提供一種微波凍干過程中水分含量的在線監測方法。

另一方面，本發明還提供適用于上述微波凍干過程中水分含量的在線監測方法的一種微波凍干設備。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一種微波凍干過程中水分含量的在線監測方法，包括以下步驟：

利用太赫茲波檢測微波凍干倉的倉內太赫茲頻域光譜，作為第一參考信號；

將冰塊置于所述微波凍干倉中進行微波凍干處理，并利用太赫茲波檢測所述冰塊從升華至解析過程的實時太赫茲水吸收光譜，作為第二參考信號；

將速凍后的待測食品樣品置于所述微波凍干倉中進行微波凍干處理，并利用太赫茲波檢測所述待測食品樣品在微波凍干過程中水分的太赫茲頻域光譜，獲得所述待測食品樣品中水分吸收峰的峰位和強度，并與所述第一參考信號和第二參考信號對比，獲得微波凍干過程中待測食品樣品的實時水分含量，并以此判斷微波凍干程度，及時調整凍干參數。

相應地，一種微波凍干設備，包括微波加熱箱和凍干倉，所述凍干倉安裝于所述微波加熱箱里，所述凍干倉的倉壁上安裝有太赫茲發射光電導天線，所述凍干倉的倉壁上還安裝有太赫茲接收光電導天線，并且所述太赫茲發射光電導天線和所述太赫茲接收光電導天線正相對以使所述太赫茲接收光電導天線接收到所述太赫茲發射光電導天線產生的太赫磁波；