關(guān)于微波干燥設(shè)備的特點(diǎn)及應(yīng)用

王志偉

（河南勃達(dá)微波設(shè)備有限責(zé)任公司，河南 鄭州450001）

0 前言

微波頻率為 300～300000MHz，其波長(zhǎng)為 0.001～1m，屬于一種高頻電磁波。微波具備電場(chǎng)所特有的振蕩周期短、穿透能力強(qiáng)、與物質(zhì)相互作用可產(chǎn)生特定效應(yīng)等特點(diǎn)。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家微波工業(yè)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用已有50多年的時(shí)間，但我國(guó)在這方面還處于起步階段，主要應(yīng)用在化工、木材、造紙、食品等領(lǐng)域。我國(guó)的微波干燥設(shè)備仍然存在設(shè)計(jì)技術(shù)不夠完善，自動(dòng)化水平不高的問(wèn)題，仍然具有很大的市場(chǎng)潛力。

1 微波干燥設(shè)備的工作原理及工作特點(diǎn)

1.1 微波干燥設(shè)備的物理原理

微波是一種高頻電磁波波，工業(yè)上采用的頻率是915MHz和2450GHz。以常用的2450MHz為例，電磁波以每秒24億次的速度變換，可以引起極性分子的高速振蕩運(yùn)動(dòng)，這些高分子互相磨擦產(chǎn)生極大的熱量，可以方便的干燥物料。物體吸收微波能量轉(zhuǎn)化成熱量后，物體溫度升高，物體內(nèi)含的水分蒸發(fā)，脫水，干燥；若適當(dāng)?shù)乜刂泼撍俣龋趯?duì)物料進(jìn)行干燥時(shí)就能讓物體的結(jié)構(gòu)松疏，膨化。在這個(gè)過(guò)程中，也可以控制調(diào)高加熱溫度，使物體處于烘烤狀態(tài)。微波干燥設(shè)備可以充分利用微波能的穿透性，使水分子或極性分子在其磁場(chǎng)內(nèi)不停的轉(zhuǎn)換正負(fù)兩極，從而使分子與分子間高頻的摩擦升溫，讓水份從物料中由內(nèi)向外快速淅出，并且最有效保留轉(zhuǎn)換的能量。

微波干燥是一種新型的干燥方式。與傳統(tǒng)干燥方式相比，干燥時(shí)，微波能直接作用于介質(zhì)分子轉(zhuǎn)換成熱能，由于微波具有穿透性能使介質(zhì)內(nèi)外同時(shí)加熱，不需要熱傳導(dǎo)，所以加熱速度非常快，對(duì)含水量在30%以下的食品，干燥速度可縮短數(shù)百倍。同時(shí)不管物體任何形狀，由于物體的介質(zhì)內(nèi)外同時(shí)加熱，物料的內(nèi)外溫差小，加熱均勻，不會(huì)產(chǎn)生常規(guī)加熱中出現(xiàn)外焦內(nèi)生的狀況，使干燥質(zhì)量大大提高。因此它具有干燥速率大、節(jié)能、生產(chǎn)效率高、干燥均勻、清潔生產(chǎn)、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，因而在干燥的各個(gè)領(lǐng)域越來(lái)越受到重視。

1.2 微波干燥設(shè)備的使用特點(diǎn)

微波干燥設(shè)備具有高效節(jié)能的特點(diǎn)。常規(guī)加熱是憑借物料自身的熱傳導(dǎo)特性進(jìn)行加熱的，所以需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能夠達(dá)到所需要干燥的溫度。但由于微波能夠深入到物料內(nèi)部，而不是靠物料本身的熱傳導(dǎo)進(jìn)行加熱。所以，微波加熱速度快，干燥時(shí)間可以縮短50%或更多。另外，常規(guī)加熱往往要通過(guò)環(huán)境或傳熱介質(zhì)的加熱，才能把熱量傳至物料。而微波加熱時(shí)，物料直接吸收微波而發(fā)熱，設(shè)備本身不吸收或只吸收極少能量，又起到了節(jié)約能源的效果。

微波干燥具有干燥均勻的特點(diǎn)。在傳統(tǒng)的干燥工藝環(huán)境下，為了提高干燥的速度，需要升高外界環(huán)境的溫度，以加大溫差梯度，然而隨之容易產(chǎn)生物料外焦內(nèi)生的負(fù)面現(xiàn)象。但采用微波加熱時(shí)，不論物料形狀如何，熱量都能均勻滲透，并可產(chǎn)生明顯的膨化效果，有利于粉碎。同時(shí)不同性質(zhì)的物料對(duì)微波的吸收不同，而水分子對(duì)微波的吸收最大。因此，物料內(nèi)含水量較高的部位吸收微波多于含水量較低的部位。所以，在微波作用下，物料的干燥速率趨于一致，加熱均勻；并且微波干燥技術(shù)不影響被干燥物料的色、香、味及組織結(jié)構(gòu)，有效成分也不易被分解、破壞，這能充分發(fā)揮材料的優(yōu)秀性質(zhì)。

微波干燥具有操作方便，易于管理的特點(diǎn)。微波干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，配套設(shè)施少、占地少（僅為傳統(tǒng)干燥設(shè)備占地面積的 20%～30%），并且操作方便，還可連續(xù)作業(yè)，可通過(guò)PLC編程控制及通過(guò)監(jiān)視器觀察干燥的全過(guò)程，在40°～100℃之間任意調(diào)節(jié)溫度，便于自動(dòng)化生產(chǎn)和企業(yè)管理。

微波干燥技術(shù)具有殺菌環(huán)保的特點(diǎn)。微波干燥由于輻射頻率很高，它的快速致熱效應(yīng)使物料中的各種蟲(chóng)卵、病菌等有害微生物無(wú)法抵御高溫而被徹底殺滅，有利于保護(hù)物料，尤其是食品的“綠色”性質(zhì)。微波干燥設(shè)備由于是在專業(yè)的微波工廠設(shè)計(jì)制造的，因此設(shè)工藝完善，屏蔽效果好。它的泄漏很小，對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生的干擾和破壞較小。因此，微波干燥技術(shù)被認(rèn)為是目前最“綠色”的無(wú)污染干燥技術(shù)。

2 微波干燥設(shè)備的具體應(yīng)用和使用前景

2.1 微波干燥設(shè)備的具體應(yīng)用

早在20世紀(jì)60年代國(guó)外就對(duì)微波干燥技術(shù)的應(yīng)用和理論進(jìn)行了大量研究，在近幾十年又得到了進(jìn)一步的發(fā)展。我國(guó)微波干燥技術(shù)研究起步較晚，雖然也取得了不錯(cuò)的成績(jī)，也有許多研究與應(yīng)用成果，但與國(guó)外相比仍有一定的差距。我國(guó)微波干燥技術(shù)現(xiàn)已用于食品工業(yè)、材料化工、醫(yī)藥工業(yè)、礦產(chǎn)開(kāi)采業(yè)、陶瓷工業(yè)、實(shí)驗(yàn)室分析、濕天然橡膠加工等方面。干燥過(guò)程幾乎涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的所有部門，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中。干燥的目的是除去某些原料、半成品及成品中的水分或溶劑，以便于加工、使用、運(yùn)輸和貯藏等。一般的干燥方法有機(jī)械法、化學(xué)法和加熱(冷凍)法。這些方法要么設(shè)備龐大、干燥費(fèi)用高，要么干燥速度慢、處理量小。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如生物制品、新型材料(多相復(fù)合材料、納米材料、智能材料和生物醫(yī)學(xué)材料等)、高級(jí)陶瓷、新型高級(jí)食品和新型藥物制品等新產(chǎn)品的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的干燥技術(shù)和干燥器已經(jīng)很難適應(yīng)這種需求。微波干燥技術(shù)和微波干燥器已在輕工業(yè)、化工材料工業(yè)、食品與農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用并表現(xiàn)出了顯著的優(yōu)越性。微波干燥無(wú)疑是適應(yīng)新產(chǎn)品要求的一項(xiàng)新技術(shù)。

2.2 微波干燥設(shè)備的使用前景

微波干燥的適用范圍極為廣泛，現(xiàn)在它在大多數(shù)領(lǐng)域都屬空白。開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域，完善現(xiàn)有設(shè)備性能，提高自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用水平，是現(xiàn)今相關(guān)企業(yè)加速發(fā)展的內(nèi)在要求。

推廣微波干燥技術(shù)符合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策，同時(shí)隨著我國(guó)人民生活質(zhì)量的不斷提高，對(duì)相關(guān)產(chǎn)品提出了更高的要求，這也促使市場(chǎng)逐步淘汰不適應(yīng)新需求的設(shè)備，而轉(zhuǎn)向微波干燥技術(shù)。

微波干燥技術(shù)呈現(xiàn)出與其他干燥方法相結(jié)合的趨勢(shì)，如微波熱風(fēng)干燥、微波真空干燥、微波冷凍干燥、微波紅外聯(lián)合干燥等，這些技術(shù)份的發(fā)展，是提高效率，降低成產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品品質(zhì)的需要。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，微波干燥設(shè)備具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)，有效降低了生產(chǎn)成本，更重要的是保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，必將成為干燥領(lǐng)域的優(yōu)先選擇。微波干燥設(shè)備將會(huì)越來(lái)越受到市場(chǎng)的重視。雖然我國(guó)的研究應(yīng)用起步較晚，但是我們相信在相關(guān)從業(yè)人士的共同努力下，我國(guó)的微波干燥技術(shù)必將取得迅速的發(fā)展，定會(huì)在技術(shù)研究方面取得不錯(cuò)的成果。

［1］郭梅.食品微波干燥殺菌技術(shù)及其發(fā)展[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),2009(10)：56-58.

［2］王成芝.谷物干燥原理與谷物干燥機(jī)設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱出版社,2009：1-10.

［3］劉博文.谷物干燥原理和谷物干燥機(jī)設(shè)計(jì)淺析[J].農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2009，3（6）：57-59.