基于实时图像控制的微波辅助泡沫干燥膨化动力学优化研究

本研究针对厚度>10 mm的食品泡沫干燥过程中存在的水分分布不均、干燥时间长和结构不稳定等问题，开发了一种结合连续微波功率调节与实时图像膨化控制的新方法。来自未知机构的研究人员以芒果泡沫为对象，发现基于20%初始高度触发的自适应功率控制（800→300 W）在保持产品品质的同时，显著缩短干燥时间18.7%并降低单位能耗19.8%（SEC=121.03±1.24 MJ·kg-1），为工业泡沫干燥提供了质量与能效兼顾的创新解决方案。

　　

针对厚层食品泡沫（>10 mm）干燥过程中易出现的湿度分布不均、干燥周期过长及结构坍塌等问题，研究人员开发了一种融合连续微波功率调控与实时图像监测的膨化控制技术。通过对约20 mm厚芒果泡沫的实验，比较了恒定功率（300-800 W）与在初始高度20%/60%/100%触发自适应功率调节（800→300 W）的效果。膨化行为分别通过时间对数模型和湿度比率高斯模型进行拟合，其中高度-时间关系最优拟合为对数模型（R²=0.92-0.99，RMSE=0.10-4.66 mm），而高度-湿度比率关系则以高斯模型表征最佳（R²=0.90-0.99，RMSE=0.05-6.68 mm）。研究发现较高功率（500-800 W）虽能实现快速膨化，但会导致结构塌陷、褐变加剧和质地劣化；300 W功率虽可维持品质，但需252分钟干燥时间且单位能耗较高（SEC=121.03±1.24 MJ·kg^-1）。采用20%膨化高度的实时图像控制策略，在保持与300 W相当品质的同时，将干燥时间缩短约18.7%，单位能耗降低19.8%，证明该技术可有效平衡工业泡沫干燥中的产品质量与能源效率。