關于微波干燥設備的特點及應用

王志偉

（河南勃達微波設備有限責任公司，河南 鄭州450001）

0 前言

微波頻率為 300～300000MHz，其波長為 0.001～1m，屬于一種高頻電磁波。微波具備電場所特有的振蕩周期短、穿透能力強、與物質相互作用可產生特定效應等特點。國外發(fā)達國家微波工業(yè)技術的研發(fā)與應用已有50多年的時間，但我國在這方面還處于起步階段，主要應用在化工、木材、造紙、食品等領域。我國的微波干燥設備仍然存在設計技術不夠完善，自動化水平不高的問題，仍然具有很大的市場潛力。

1 微波干燥設備的工作原理及工作特點

1.1 微波干燥設備的物理原理

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動，這些高分子互相磨擦產生極大的熱量，可以方便的干燥物料。物體吸收微波能量轉化成熱量后，物體溫度升高，物體內含的水分蒸發(fā)，脫水，干燥；若適當地控制脫水速度，在對物料進行干燥時就能讓物體的結構松疏，膨化。在這個過程中，也可以控制調高加熱溫度，使物體處于烘烤狀態(tài)。微波干燥設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內不停的轉換正負兩極，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向外快速淅出，并且最有效保留轉換的能量。

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，微波能直接作用于介質分子轉換成熱能，由于微波具有穿透性能使介質內外同時加熱，不需要熱傳導，所以加熱速度非?？欤瑢吭?0%以下的食品，干燥速度可縮短數百倍。同時不管物體任何形狀，由于物體的介質內外同時加熱，物料的內外溫差小，加熱均勻，不會產生常規(guī)加熱中出現外焦內生的狀況，使干燥質量大大提高。因此它具有干燥速率大、節(jié)能、生產效率高、干燥均勻、清潔生產、易實現自動化控制和提高產品質量等優(yōu)點，因而在干燥的各個領域越來越受到重視。

1.2 微波干燥設備的使用特點

微波干燥設備具有高效節(jié)能的特點。常規(guī)加熱是憑借物料自身的熱傳導特性進行加熱的，所以需要較長的時間才能夠達到所需要干燥的溫度。但由于微波能夠深入到物料內部，而不是靠物料本身的熱傳導進行加熱。所以，微波加熱速度快，干燥時間可以縮短50%或更多。另外，常規(guī)加熱往往要通過環(huán)境或傳熱介質的加熱，才能把熱量傳至物料。而微波加熱時，物料直接吸收微波而發(fā)熱，設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。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，然而隨之容易產生物料外焦內生的負面現象。但采用微波加熱時，不論物料形狀如何，熱量都能均勻滲透，并可產生明顯的膨化效果，有利于粉碎。同時不同性質的物料對微波的吸收不同，而水分子對微波的吸收最大。因此，物料內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；并且微波干燥技術不影響被干燥物料的色、香、味及組織結構，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。

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

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

2 微波干燥設備的具體應用和使用前景

2.1 微波干燥設備的具體應用

早在20世紀60年代國外就對微波干燥技術的應用和理論進行了大量研究，在近幾十年又得到了進一步的發(fā)展。我國微波干燥技術研究起步較晚，雖然也取得了不錯的成績，也有許多研究與應用成果，但與國外相比仍有一定的差距。我國微波干燥技術現已用于食品工業(yè)、材料化工、醫(yī)藥工業(yè)、礦產開采業(yè)、陶瓷工業(yè)、實驗室分析、濕天然橡膠加工等方面。干燥過程幾乎涉及國民經濟的所有部門，廣泛應用于生產和生活中。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、運輸和貯藏等。一般的干燥方法有機械法、化學法和加熱(冷凍)法。這些方法要么設備龐大、干燥費用高，要么干燥速度慢、處理量小。隨著科學技術的發(fā)展，如生物制品、新型材料(多相復合材料、納米材料、智能材料和生物醫(yī)學材料等)、高級陶瓷、新型高級食品和新型藥物制品等新產品的出現，傳統(tǒng)的干燥技術和干燥器已經很難適應這種需求。微波干燥技術和微波干燥器已在輕工業(yè)、化工材料工業(yè)、食品與農產品加工業(yè)等行業(yè)得到了廣泛應用并表現出了顯著的優(yōu)越性。微波干燥無疑是適應新產品要求的一項新技術。

2.2 微波干燥設備的使用前景

微波干燥的適用范圍極為廣泛，現在它在大多數領域都屬空白。開發(fā)新的應用領域，完善現有設備性能，提高自動化控制技術的應用水平，是現今相關企業(yè)加速發(fā)展的內在要求。

推廣微波干燥技術符合建設節(jié)約型社會、保護環(huán)境的基本國策，同時隨著我國人民生活質量的不斷提高，對相關產品提出了更高的要求，這也促使市場逐步淘汰不適應新需求的設備，而轉向微波干燥技術。

微波干燥技術呈現出與其他干燥方法相結合的趨勢，如微波熱風干燥、微波真空干燥、微波冷凍干燥、微波紅外聯合干燥等，這些技術份的發(fā)展，是提高效率，降低成產成本，提高產品品質的需要。

3 結語

綜上所述，微波干燥設備具有明顯的技術優(yōu)勢和成本優(yōu)勢，有效降低了生產成本，更重要的是保證了產品的質量，必將成為干燥領域的優(yōu)先選擇。微波干燥設備將會越來越受到市場的重視。雖然我國的研究應用起步較晚，但是我們相信在相關從業(yè)人士的共同努力下，我國的微波干燥技術必將取得迅速的發(fā)展，定會在技術研究方面取得不錯的成果。

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