马铃薯(Potato),茄科草本植物,含有丰富的碳水化合物、蛋白质以及各种人体必需微量元素。随着现代人们对果蔬种类需求的提高,市面上出现了类似于芒果干、草莓干、土豆干等果蔬干制产品,其优点是携带方便、易保存且风味丰富。对于马铃薯的干燥技术,微波干燥由于其特殊的加热机理能保证其较高的干燥效率和较优的产品质量如今已得到广泛应用。值得注意的是,温度和微波功率作为两个关键的微波干燥工艺参数仍然存在很大的优化和改善空间。本文以马铃薯为原料,基于一个物料温度和含水率可在线检测、微波功率输出实时可调的微波干燥系统,将影响物料微波吸收能力的关键参数“介电特性”引入上位机控制程序中,指导系统微波功率输出和温度控制。通过比较多种干燥方案的能耗、产品品质、干燥效率,寻找优良的马铃薯微波干燥工艺。本课题的具体工作内容和结论如下:(1)运用数据分析软件Matlab建立介电特性(介电常数与介电损耗因子)与温度、含水率的二元方程。同时分析了在预设温度下马铃薯片介电特性随时间的变化规律;计算频率在2450 MHz时马铃薯片的微波穿透深度为加热均匀性提供参考。研究表明:马铃薯片微波干燥过程中介电常数与损耗因子受温度、湿基变化情况不尽相同。微波干燥前中期,穿透深度较稳定,干燥中后期由于介电常数的显著下降会造成穿透深度的大量提高。(2)研究在有无温度控制的情况下马铃薯片微波干燥特性及产品品质差异,比较不同预设温度下不同干燥时期温度控制偏差、干燥速率和产品品质差异。运用递延平均法建立物料可吸收功率与含水率(时间)的关系。研究表明:固定功率无温度控制方案会在干燥后期发生温度急速升高现象,导致产品炭化和产品质量的损伤。微波干燥过程中的输出功率的调整有助于物料温度的稳定和控制。基于预定含水率-功率曲线分布的可变微波功率与反馈温度控制相结合的干燥方案可以得到较佳的温度控制效果和产品品质质量。与传统固定功率控温干燥方案相比,由于功率水平的降低可以使系统整个干燥过程节约37%左右的能耗。(3)基于马铃薯片干燥过程介电特性的变化规律,研究了三阶段不同功率温度控制方案和介电损耗因子反馈微波功率(变开/关频率)干燥方案的优缺点及应用前景。研究表明:三阶段变功率控温干燥在干燥初期功率水平较高,中后期功率水平较低趋于稳定可以很好保证物料的加热均匀性。损耗因子反馈微波功率输出的干燥方案有助于干燥中期物料温度的稳定和控制。对于马铃薯片来说,当含水率下降到湿基为17%左右时,损耗因子反馈的功率可以降低物料的温度,最终产品也会显示出较优的品质质量。并且改变不同时间段的开/关比例可以进一步优化干燥过程,由于在干燥过程中不需加入温度反馈控制,对于大型工业微波加工农产品干燥方案的选用和设定具有一定的指导作用和现实意义。