微波冷冻干燥技术的简要介绍
微波冷冻干燥技术的发展及关键技术研究
微波冷冻干燥技术的发展及关键技术研究微波冷冻干燥是一种比传统冷冻干燥更加快速和高效的干燥技术。
与传统的冷冻干燥相比，微波冷冻干燥具有更短的干燥时间和更高的干燥效率，并且可以保持更好的产品质量和更低的能源消耗。
本文将探讨微波冷冻干燥技术的发展历程以及其中的关键技术研究。
微波技术在冷冻干燥中的应用可以追溯到上世纪60年代。
最初，人们尝试使用微波对食品进行加热和干燥，但是由于微波的渗透深度有限，导致内部的水分不能有效地加热和蒸发。
然而，当与冷冻技术相结合时，微波可以通过冰晶形成的空隙传递到食材内部，从而实现对食材的快速干燥。
微波冷冻干燥技术在20世纪80年代开始得到广泛研究和应用。
在这一时期，研究人员发展了一种名为“凝冻晶”的冻结方式，即在微波场作用下，食材内的水分首先形成冰晶，然后该冰晶在冷冻过程中间断地快速融化和重新冻结，从而加速了食材的冷冻速度和干燥过程。
这种凝冻晶的冷冻方式不仅可以提高干燥速度，还可以减少因长时间冷冻而产生的冰晶晶点的大小和均匀性差异，从而保持了干燥产品的质量。
此外，还有其他一些关键技术对微波冷冻干燥技术的发展起到了重要作用。
首先是微波传输技术，即如何将微波能量有效地传输到食材内部。
研究人员通过改变微波场的频率和功率，以及优化食材的形态和组织结构，提高微波在食材中的渗透和传输效果。
其次，还有冷冻技术的改进。
传统的冷冻技术需要较长的时间来冻结食材，这会导致冷冻过程中产生大的冰晶晶点，影响干燥产品的品质。
为了解决这个问题，人们发展了一种名为“快速冷冻”的技术，即通过将食材迅速冷却到较低温度，从而减小冷冻过程中冰晶晶点的大小和均匀性。
此外，还有一些辅助技术和设备的创新，例如微波天平，可以实时监测食材的湿度和质量变化；微波加热装置，可以实现微波能量的均匀和高效输送；自动控制系统，可以根据产品的需要调整微波功率和时间等参数。
总之，微波冷冻干燥技术是一种快速、高效的干燥技术，在食品、药品、生物制品等领域具有很大的应用潜力。
冷冻干燥技术原理
冷冻干燥技术原理
冷冻干燥技术，又称为冻干技术或冷冻脱水技术，是一种将水分从物质中移除的方法。
其原理基于物质在低温条件下转变为冰的特性，通过控制温度和压力，将冰从物质中直接转变为气态，从而使物质得以干燥。
冷冻干燥技术一般包括三个步骤：冷冻、真空和加热。
具体来说，冷冻干燥技术的原理如下：
1. 冷冻：将物质放置在低温环境中，通常是在-40°C以下的温
度下。
在低温下，物质中的水分会凝结成冰。
这个步骤的目的是使物质中的水分转变为固态，以便后续的干燥过程。
2. 真空：在低温环境中形成的冰被加热，同时施加低压。
在低压的作用下，冰的固态转变为气态，即直接从固态转变为水蒸气，而跳过了液态的过程。
这个步骤被称为升华(sublimation)。
真空的作用是提供一个低压环境，使水分从冰的固态直接蒸发为气态，而不是通过液态。
3. 加热：在真空中，将物质加热，以加快水分的升华速度，并确保将所有的水分从物质中完全移除。
加热还有助于恢复物质的原始形态和性质，避免水分的再吸收。
通过冷冻干燥技术，物质中的水分可以有效地被移除，同时保持物质的结构和性质。
这项技术广泛应用于食品、药品、化妆品、生物制品等领域，能够延长物质的保质期，并保持其原始特性。
食品的微波干燥技术
食品的微波干燥技术(一)微波干燥特点和机制食品物料因储存、运输或其他目的常需要干燥脱水。
微波干燥方法可分为常压微波干燥、微波真空干燥和微波冷冻干燥。
微波干燥的特点主要有以下几个方面：1.由内向外干燥微波干燥过程中首先在物料内层形成干燥层，然后由里层向外扩展，这主要是因为微波能透人物料内部被吸收，其微波能量瞬时转为热能，使物料整体升温(包括里层物料及其所含有的水分温度)。
此时，里层水蒸气压力骤升，驱动水蒸气向物料表层排出。
因此，物料里层首先出现干燥层，并逐渐向外层扩展。
而一般干燥方法是食品外部首先受热，食品表面先干燥，然后是次外层受热、干燥。
微波加热是内部加热，物品的最内层首先干燥，最内层水分蒸发迁移至次内层或次内层的外层，这样就使得外层的水分越来越多，所以随着干燥过程的进行，其外层的传热系数不仅没有下降，反而有所提高。
因此在微波干燥过程中，水分由内层向外层的迁移速度很快，即干燥速度比一般的干燥速度快很多。
2.脱水后期干燥在低含水量(小于5％)的物料干燥过程中，微波干燥较常规干燥方法效率高。
微波干燥尤其适用于一般干燥脱水的后期干燥处理。
3.微波干燥节能采用微波加热技术对物料加热时，物料吸收微波能的量远大于微波加热区设备部件(箱体)对微波能的吸收。
因此，物料温升远大于箱体，即意味着微波加热设备能量利用率远大于常规加热设备。
(二)微波真空干燥技术及应用微波真空干燥技术是以微波加热为加热方式的真空干燥。
对于一些热敏性材料，宜在低温下干燥，采用微波真空干燥不仅可以降低干燥温度，而且还可大大缩短干燥时间，有利于产品质量的进一步提高。
微波真空干燥主要用于对果汁、谷物和种子的干燥。
草莓、木莓采用微波真空干燥时，其维生素C的保存率高于90％；对于果汁中的挥发性风味物质的保存情况，微波真空干燥的效果好于喷雾干燥和冷冻干燥，因为喷雾干燥温度较高，而冷冻干燥时问较长。
微波真空干燥技术除了用于浓缩果汁以外，还可以对蔬菜、水果进行低温干燥，较好的保持了蔬菜水果的色泽、风味和维生素成分。
微波干燥的工作原理及优化设计
微波干燥的工作原理及优化设计微波干燥是一种利用微波能量进行物料干燥的技术。
与传统的热风干燥相比，微波干燥具有速度快、效率高、质量好等优势。
本文将介绍微波干燥的工作原理，并探讨如何进行优化设计，以提高干燥效果和经济效益。
一、微波干燥的工作原理微波干燥是一种将微波能量直接传输到物料内部，以内部加热方式进行干燥的技术。
其工作原理可归纳为以下两个方面：1. 微波能量的传输和吸收当微波能量通过物料时，其传输会发生两种现象：穿透和吸收。
物料的吸收取决于物料的介电性能，即介电常数和介电损耗因子。
在微波场作用下，如果物料的介电损耗因子较大，即对微波能量的吸收较强，干燥效果会更好。
2. 热传导和传质微波干燥同时包括热传导和传质两个过程。
物料在微波辐射下产生的热量会通过传导传递到物料的内部，并通过传质作用将物料内的水分蒸发出来。
传质速率取决于物料表面的水分蒸发速率和物料内部的传质速率。
通过合理控制微波功率和传质条件，可以实现快速而均匀的干燥效果。
二、微波干燥的优化设计为了提高微波干燥的效果和经济效益，需要进行优化设计。
以下几个方面是值得考虑的：1. 微波功率和频率的选择微波功率和频率是微波干燥的重要参数。
合理选择微波功率可以实现快速干燥，但过高的功率会引起物料的热过量，导致干燥不均匀。
频率的选择也应根据物料的特性进行调整，以提高微波能量的吸收效果。
2. 干燥温度和时间的控制干燥温度和时间直接影响微波干燥的效果。
过高的温度会导致物料变质，而过长的干燥时间则会增加生产成本。
因此，需要根据物料的特性和需求来选择合适的温度和时间参数，以实现高效的干燥效果。
3. 微波干燥设备的设计微波干燥设备的设计也是优化的重要环节。
合理设计微波辐射系统和传质系统，可以实现微波能量的均匀传递和物料内部的快速传质。
同时，设备的结构设计应方便清洁和维护，提高生产效率和设备的使用寿命。
4. 过程监控和控制通过实时监测干燥过程中的物料温度、湿度和微波功率等参数，可以及时调整微波干燥设备的工作状态，实现高效的控制。
微波干燥技术
微波干燥技术一、概述微波干燥技术是指利用微波辐射作为能量源，将物料内部分子发生振动并摩擦产生热能，从而实现干燥的一种方法。
相比传统的热风干燥技术，微波干燥具有快速、高效、节能等优点，在食品、化工、医药等行业得到广泛应用。
二、微波干燥原理微波是指频率在300MHz至300GHz之间的电磁波，其特点是在介质中传播时会被吸收，并通过分子振动转化为热能。
在微波干燥过程中，物料置于微波场中，吸收微波后内部分子振动加剧，并摩擦产生大量热能，从而使物料快速升温和脱水。
三、微波干燥设备1. 微波发生器：是产生微波辐射的关键设备，常见的有管式和固态两种。
2. 微波传输装置：将微波辐射传输到物料处，常见的有空气传输装置和导轨式传输装置。
3. 微波反射装置：将微波辐射反射到物料表面，常见的有金属板反射器和金属网反射器。
4. 微波干燥腔体：是进行微波干燥的空间，常见的有单向进出口和双向进出口两种。
四、微波干燥优点1. 快速：微波干燥速度快，通常只需几分钟至十几分钟即可完成。
2. 高效：微波能量直接作用于物料内部，无需通过传导或对流传递热量，因此能量利用率高。
3. 节能：由于微波能量直接作用于物料内部，因此无需加热大量空气进行传导或对流传递热量，节省了大量能源。
4. 保持品质：由于微波干燥速度快，因此可以在较短时间内完成干燥过程，从而避免了长时间暴露在高温下对物料造成的损伤。
五、微波干燥应用1. 食品行业：如蔬菜、水果、肉制品等。
2. 化工行业：如药材、化工原料等。
3. 医药行业：如中药材、药物等。
4. 其他行业：如木材、纸张等。
六、微波干燥注意事项1. 物料应均匀分布在微波场中，避免局部过热或过干。
2. 物料应先进行预处理，如切片、切块、薄片等，以便于微波辐射的穿透和吸收。
3. 微波干燥时应注意控制温度和湿度，避免过高或过低的温度和湿度对物料造成损伤。
4. 微波干燥设备应定期进行维护和清洁，以保证设备的正常运转和使用寿命。
微波干燥的原理
微波干燥的原理
微波干燥是一种常见的食品加工技术，它利用微波能量将水分从食品中蒸发出去，从而达到干燥的目的。
微波干燥的原理是通过微波与被干燥物质之间的相互作用，使被干燥物质内部的水分受热蒸发，从而实现干燥的目的。
下面将详细介绍微波干燥的原理。
首先，微波是一种电磁波，其频率在300MHz至300GHz之间。
微波能够穿透
食品并迅速被吸收，这是因为水分子对微波有很强的吸收能力。
当微波通过食品时，水分子会受到微波的作用而产生热量，导致水分子内部的热运动增加，从而使水分子蒸发。
其次，微波干燥的原理是利用微波与被干燥物质之间的相互作用，使被干燥物
质内部的水分受热蒸发。
在微波场的作用下，被干燥物质中的水分子会不断受热并蒸发，从而实现干燥的目的。
与传统的热风干燥相比，微波干燥具有更快的干燥速度和更高的能量利用率。
此外，微波干燥的原理还包括非均匀加热和内部加热。
微波在被干燥物质中的
传播是非均匀的，因此会导致被干燥物质内部的温度分布也是非均匀的。
这种非均匀加热会导致被干燥物质内部产生温度梯度，从而促进水分子的迁移和蒸发。
另外，由于微波能够直接作用于被干燥物质的内部，因此可以实现内部加热，从而提高干燥速度和均匀度。
综上所述，微波干燥的原理是通过微波与被干燥物质之间的相互作用，使被干
燥物质内部的水分受热蒸发，从而实现干燥的目的。
微波干燥具有干燥速度快、能量利用率高、内部加热等优点，因此在食品加工领域有着广泛的应用前景。
希望通过本文的介绍，读者对微波干燥的原理有了更深入的了解。
微波干燥技术研究及应用
微波干燥技术研究及应用近年来，随着工业化程度不断提高，它给人类带来的便利也十分巨大。
但是人们使用越来越多的化学品，给自然环境造成了极大的破坏。
为了适应环保要求，节约能源等方面的要求，人们开始利用微波干燥技术。
本文将介绍微波干燥技术的原理、特点及应用现状。
一、微波干燥技术的原理微波干燥技术是利用微波在物料中产生骚分子运动和分子振动热作用，从而达到干燥物料之目的。
微波是在高频场中以电磁波的形式传播，具有直接加热、快速节能、无污染等优点。
微波干燥技术主要由微波发生器、微波炉、温度控制装置和物料输送装置及干燥室组成。
微波炉中有一个微波反射盘，在微波照射下，物料产生温度升高，使水分分子渐渐从物料中挥发出来，从而使物料变干。
二、微波干燥技术的特点1.微波干燥技术具有直接加热的特点，即不需要使用其它传热介质，直接将微波照射到物料上，使物料中的水分迅速挥发。
以食品为例，其原理是使原料（如土豆片、水果、蔬菜）中的水分分子震荡摩擦，并产生热量，从而使食品得以干燥。
2.微波干燥技术采用了补充锅炉、减小锅炉、混合成形机和压力机，有效地减少了设备占地面积，并降低了净能消耗。
3.微波干燥技术的干燥时间非常短，从几秒钟到几分钟。
在传统干燥中，水分的挥发需要数小时，而微波干燥可以将干燥时间缩短到几分钟内。
4.微波干燥技术安全可靠，微波炉采用了高质量的材料，所有的电器部件都经过安全测试，使用起来非常方便。
三、微波干燥技术的应用现状1.食品行业：微波干燥技术成功地应用于食品加工的干燥，特别是水果类产品，如苹果、香蕉、葡萄干等。
微波干燥后的水果干柴爽口，外观良好。
2.化工行业：在化学行业中，微波干燥可以用于合成物的制备和有机试验中，可以用来干燥高分子溶液和涂料等。
3.医药行业：微波干燥技术在医药行业中用于生产硝酸甘油贴、风湿膏等制剂时，具有快速干燥、高效率、省时省功、精度高、质量好等优点。
4.纺织行业：微波干燥技术在纺织行业中广泛应用，可以用来干燥各种纺织品，如裤子、毛衫、睡衣等。
冷冻干燥技术原理讲解
冷冻干燥技术原理讲解冻干技术，也被称为冷冻干燥或低温干燥，是一种将含水物质从冰冻状态直接转变成气态的方法。
在这个过程中，水分被移除，而保持原始材料的化学和物理特性。
冷冻干燥广泛应用于食品、医药、化妆品等领域，其原理和过程如下：1.冷冻：冻干过程的第一步是将待处理的物质冰冻。
通常使用低温冷冻器将物质温度降至约-40°C至-50°C，并使其成为坚硬的固体。
这是因为当物质处于冰冻状态时，水分分子在固体水晶结构中密集排列，防止它们与其他物质发生反应。
2.减压：冷冻后，物质被转移到真空容器中以进行减压处理。
减压对于冷冻干燥至关重要，它使水从固体状态转变为气态，跳过液态阶段，这个过程称为升华。
减压减少了水分为过渡态液体的机会，从而降低其对物质的影响。
3.升温：在减压处理期间，温度逐渐升高。
由于压强的减小，水分分子会从冻结状态升华为水蒸气，同时继续保持物质的原始形态。
升温过程的控制很重要，它能够确保水分分子从物质中顺利移除，而不会对结构和性质产生不可逆的影响。
4.封闭：升温过程完成后，将干燥物质封闭于真空容器中。
这一步骤主要为了防止局部水分的重新吸收。
由于温度较高，容器内的蒸汽也会显著增加，所以需要设立一个回收系统来回收水分并避免对环境产生负面影响。
1. Sublimation（升华）：尽管温度上升，但减压的存在使水分分子从固态转化为气态，从而避免物质的液态阶段。
这就是为什么冷冻干燥被称为“桥接”过程，因为它直接将物质从冰冻状态转化为气态，而不是经过液相。
2. Desorption（解吸）：物质在冷冻过程中被冻结，并在减压期间解吸出水分。
由于较低的温度和压力，水分分子能够轻松地从物质中移动，从而保持物质的结构和特性不受影响。
3. Diffusion（扩散）：在冷冻干燥期间，物质的温度逐渐升高，水分分子从物质中扩散到环境中。
这是通过通过真空系统中的气流或较高温度的热辐射实现的。
总的来说，冷冻干燥技术通过将待处理物质冷冻、减压、升温和封闭，使水分分子从固态直接升华为水蒸气。
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微波冷冻干燥技术的简要介绍
彭晨1，李楚鑫2
（1应化1402，2014310200230，****************；2应化1402，2014310200229，
*****************）
摘要:随着技术的发展，干燥技术也有了较大的发展，不仅仅局限于传统的干燥方式，而是将一些融入一些手段，从而提高干燥效率。
近年来，微波冷冻干燥技术方面较为热门。
也是由于微波冷冻干燥技术的发展，为食品产业生产带来了广阔的发展空间。
关键词:微波冷冻干燥技术；原理；特点；食品加工
1.引言
在干燥技术中，真空冷冻干燥技术能够较好地保留物料中的有效成分，但是由于冷冻干燥装置采用的是传统加热方式，冷冻干燥也具有干燥速率低、时间长、能耗高等缺点。
微波冷冻干燥是将高效的微波辐射加热技术和真空冷冻干燥技术相结合的极具应用价值的一项新技术[1]。
微波加热是利用介电加热原理，具有加热迅速、均匀、节能高效、加热质量高、营养破坏少等特点.随着食品产业的发展，食品干燥技术显得尤其重要，特别是利用更新更先进的手段，能够提高其生产效率。
而常用的干燥技术因为各种局限已经不能满足产业高效的需求，因此，微波冷冻干燥技术就得到了较大的发展。
以下主要就其原理、工艺技术特点和其应用效果等三方面作主要陈述。
2. 常用的干燥技术
干燥技术发展到今天，常用的几种技术主要有加热干燥、真空干燥、喷雾干燥、冻结干燥、微波冷冻干燥等主要干燥技术，而微波冷冻干燥技术结合之前的冷冻干燥技术的各项优点将微波作为热源，从而提高效率、降低能耗。
3. 微波冷冻干燥技术的基本原理
微波是一种电磁波，可以产生高频电磁场，介质材料中的极性分子在电磁场中随着电磁场的频率不断改变极性取向，使分子来回振动，产生摩擦热。
由于湿物料中液态水介质耗损较大，便可大量吸收微波能并且能够转变成热能，从而使得物料的温度逐渐升高，并且微波加热能使物体均匀受热[2].并且微波加热升温快，具有非热效应。
冷冻干燥装置主要包括制冷系统、真空系统、捕水系统、以及加热系统。
普通加热方式总是要靠内外温度梯度来传热，因此表面温度高于内部温度，而这样的传热方式传热速度会很慢，所以微波冷冻干燥技术就是利用将微波应用到加热系统中，从提高加热速率。
4. 微波冷冻干燥技术的工艺特点
4.1 优点：
(1)物料不易氧化变质，同时也能抑制一些细菌的活力；
(2)可以较好地保持样品的原有的性状、有效成分等；
(3)干燥速度快、效率高
(4)脱水彻底，适合长途运输和长期保存
4.2缺点：
微波冷冻干燥技术的缺点主要在于其设备的经济成本高，因此还未得到大范围的应用。
5. 微波冷冻干燥技术的应用效果
微波冷冻干燥技术确实具有以上所述的一些优点，但是由于在实际操作方面还有一些关键技术没有得到解决，目前微波冷冻干燥技术存在的主要问题是辉光放电、温度在线检测、干燥终点判别等[3]。
其中最为突出的问题是辉光放电的问题，而为了解决这一问题就必须控制真空度，因为处于真空状态下的气体，在稀释到一定程度的时候，易产生高频放电现象，所以真空度要选择在气体被电离的临界值下。
6. 结束语
总而言之，微波冷冻干燥技术这一块还有较大的发展空间，只要解决了这些局限问题，能让其大范围得到应用的话，那么它将具有空前的市场潜力，其前景也将更加开阔。
参考文献
[1]胡志超,陈有庆,谢焕雄等.微波真空冷冻干燥技术研究及应用现状[J].农机化研究,2009,31(9):6-9.
[2]乔晓玲,闫祝炜,张原飞等.食品真空冷冻干燥技术研究进展[J].食品科学,2008,29(5):469-474.
[3]王传丽,于颖,张利等.微波冷冻干燥技术的发展及关键技术研究[J].广东化工,2012,39(5):86-87,98. 微波加热系统
干燥系统 前处理 冻结装置 后处理设备 干品物料 物料 制冷系统 捕水系统 水蒸汽 放空
真空系统 融冰系统 入库 成品 水
热蒸汽 干空气。