微波真空干燥技术.
微波真空干燥技术的探讨
科技资讯 ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
６３
工 业 技 术
科技资讯 ２０１２ ＮＯ．０３
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
应力
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０ 应变
图 ３ 高碳钢拉伸应力—应变图
同时由于压力迁移动力的存在是微波干燥具有由内向外干燥的特点即对物料整体而言首先从内部干燥克服了在常规干燥中因物料外层首先干燥二形成硬壳板结阻碍内部水分继续外移的缺点
工 业 技 术
科技资讯 ２０１２ ＮＯ．０３
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
微波真空干燥技术的探讨①源自楼海军 韦小红 （ 上海海事大学商船学院 上海 ２ ０ １ ３ ０ ６ ）
微波加热是使被加热物体本身成为发 热体,故 称 之 为 内 部 加 热 方 式 。这 种 方 式 不 需 要 热 传 导 的 过 程 ,电 磁 波 从 周 围 或 特 定 的 方 向 穿 过 物 料 ,使 得 物 料 内 各 部 分 在 同 一 瞬 间 获 得 热 能 而 升 温 ,因 此 能 在 短 时 间 内 达 到 均 匀 加 热 。此 时,由 于 物 料 表 面 水 份 蒸发,致使表面温度降低,从而造成一个内 高 外 低 的 温 度 梯 度 ,这 个 梯 度 的 方 向 正 好 与水份蒸发的方向一致,使得蒸发加快,所 以 效 率 极 高 。同 时 由 于 内 部 产 生 热 量,以 致 于内部蒸汽迅速产生,形成压力梯度,如果 物 料 的 初 始 含 水 率 很 高 ,物 料 的 内 部 压 力 非 常 快 的 升 高 ,水 分 会 在 压 力 梯 度 的 作 用 下 从 物 料 排 除 。在 干 燥 的 过 程 中 能 量 转 化 经 过 了 两 个 步 骤 ,先 是 电 磁 能 转 化 为 有 序 运 动 的 分 子 动 能 ,然 后 通 过 碰 撞 转 化 为 热 能。
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。
食品微波真空干燥技术研究进展
食品微波真空干燥技术研究进展一、本文概述随着科技的不断进步，食品干燥技术也在持续革新，其中，食品微波真空干燥技术作为一种新型的食品干燥方式，近年来受到了广泛关注。
本文旨在全面综述食品微波真空干燥技术的研究进展，以期能为食品工业的发展提供有益的参考。
本文将首先介绍微波真空干燥技术的基本原理和特点，阐述其在食品干燥中的应用优势，包括干燥速度快、产品品质高、节能环保等。
接着，文章将回顾食品微波真空干燥技术的研究历程，包括国内外在该领域的研究现状和取得的重要成果。
然后，将重点讨论食品微波真空干燥技术在不同类型食品中的应用，以及应用过程中遇到的关键问题和解决策略。
文章将展望食品微波真空干燥技术的未来发展趋势，以期为食品工业的技术升级和产业发展提供新的思路和方向。
通过本文的综述，我们期望能够加深对食品微波真空干燥技术的理解，推动其在食品工业中的广泛应用，也为食品科技工作者和研究者提供有益的参考和启示。
二、微波真空干燥技术的基本原理微波真空干燥技术结合了微波加热和真空干燥两种技术的优势，其基本原理在于利用微波能量直接作用于物料内部的极性分子，使其在高频电磁场的作用下快速振动并产生热能，从而达到加热干燥的目的。
在微波真空干燥过程中，物料被放置在微波谐振腔内，受到微波电磁场的作用。
微波能量穿透物料，直接作用于物料内部的极性分子，如水分子的偶极子。
这些偶极子在微波电磁场的作用下快速旋转和振动，摩擦产生热能，使物料温度升高。
同时，由于真空环境的存在，物料表面水蒸气压力降低，水的沸点也随之降低，从而实现了在较低温度下对物料的干燥。
微波真空干燥技术的基本原理决定了其具有加热均匀、热效率高、干燥速度快、能耗低等优点。
由于微波加热是内部加热方式，物料内外受热均匀，避免了传统干燥方法中的热传导和热对流引起的温度梯度，从而减少了物料干燥过程中的变形和开裂现象。
然而，微波真空干燥技术也存在一些局限性，如对于某些非极性物料或含水量较低的物料，微波加热效果可能不佳；微波加热可能会引起某些物料的热敏性成分发生变化，从而影响其品质。
微波真空干燥全解
微波加热主要特点
加热迅速 微波加热与传统加热方式完全不同。它是使被加热 物料本身成为发热体，不需要热传导的过程。因此， 尽管是热传导性较差的物料，也可以在极短的时间 内达到加热温度。
加热均匀 无论物体各部位形状如何，微波加热均可使物体表 里同时均匀渗透电磁波而产生热能。所以加热均匀 性好，不会出现外焦内生的现象。
真空干燥时物料的脱水是依靠热传导将 外来热量传递给被干燥物料的，而在低气 压环境下，用对流方式进行热传递速度较 慢，妨碍了真空干燥优点的发挥。
微波干燥是利用介电加热原理，依靠高频 电磁振荡来引发分子运动，使被加热物发 热，加热方式有别于传统的对流、传导与 辐射，系微波直接对物体进行加热，传热 这一限制因素被打破。
如果击穿放电发生在食品表面，则会 使食品焦糊，一般20kV/m的场强就 可击穿食品(介电常数不同)。
所以正确选择真空度大小非常重要， 真空度并非越高越好，过高的真空度 不仅能耗增大，而且击穿放电的可能 性增大。
3.3微波功率
微波对物质选择性加热的特性。 水是分子极性非常强的物质，较易受到微波作用而
现代食品加工技术
微微波真空干燥原理 二、微波真空干燥的特点 三、几个重要因素对微波真空干燥效果
的影响 四、微波真空干燥在农产品加工中的应
用 五、展望
一、微波真空干燥原理
微波是频率在300兆赫的电磁波。 被加热介质物料中的水分子是极性分子。
它在快速变化的高频电磁场作用下，其极 性取向将随着外电场的变化而变化，造成 分子的运动和相互摩擦效应。 此时微波场的场能转化为介质内的热能， 使物料温度升高，产生热化和膨化等一系 列物化过程而达到微波加热干燥的目的。
部逐渐形成疏松多孔状，其内部的导热性 开始减弱，即物料逐渐变成不良的热导体。
微波真空干燥设备工艺
微波真空干燥设备工艺
微波真空干燥设备工艺是一种新型的干燥技术，它能够在较短时间内将物料中的水分蒸发掉，同时保持物料的原有形态和营养成分。
该工艺的核心是微波辐射和真空干燥技术的结合。
在微波真空干燥设备中，物料首先被放置在真空室内，然后通过微波辐射的方式进行加热和干燥。
微波辐射可以直接将物料内部的水分加热，从而使水分蒸发出去。
同时，真空环境可以降低物料表面的气压，促进水分的挥发和蒸发。
与传统干燥技术相比，微波真空干燥设备具有许多优点。
它可以在较短时间内完成干燥过程，提高生产效率。
由于微波辐射的加热方式，可以保持物料的原有形态和营养成分，避免了传统干燥技术中高温对物料造成的破坏。
由于真空环境的存在，可以避免干燥过程中的氧化反应，保证物料的品质和口感。
微波真空干燥设备工艺是一种高效、节能、环保、保持物料品质的新型干燥技术。
它在食品、化工、医药等领域有着广泛的应用前景。
微波真空干燥技术概述
微波真空干燥设备概述一、概述微波真空干燥设备是微波能技术与真空技术相结合的一种新型微波能应用设备，它兼备了微波及真空干燥的一系列优点，克服了常规真空干燥周期长、效率低的缺点，在一般物料干燥过程中，可比常规方法提高工效4～10倍。
具有干燥产量高、质量好，加工成本低等优点，微波真空干燥设备是一项集电子学、真空学、机械学、热力学、程控学等多种学科为一体的高新技术产品，是在干燥过程中对物质的物理变化、内外热质交换以及真空条件下水分迁移过程的深入研究的基础上，发展起来的一项新技术、新工艺。
工业化大生产中，有许多物品是不能在高温条件下进行干燥处理的，例如一些药品、化学制品、营养食品以及人参、鹿茸等高档中草药材，为了保证产品质量，其干燥处理必须在低于100℃或在室温的条件下进行，众所周知气压降低，水的沸点也降低，如在一个大气压(101.3kpa)下，水的沸点是100℃，而在0.073大气压(7.37kpa)下，水的沸点是40℃。
在真空条件下，加热物体可使物体内部水分在无升温状态下蒸发。
由于真空条件下空气对流传热难以进行，只有依靠热传导的方式给物料提供热能。
常规真空干燥方法传热速度慢，效率低，并且温度控制难度大。
微波加热是一种辐射加热，是微波与物料直接发生作用，使其里外同时被加热，无须通过对流或传导来传递热量，所以加热速度快，干燥效率高，温度控制容易。
国外发达国家在八十年代时已开始进行工业化微波真空干燥设备开发，并在实际应用中取得良好的效果。
法国国际微波公司用微波真空干燥设备加工无籽葡萄干，将传统工艺65℃、24小时热风烘干变为50℃、5小时微波真空干燥，产品质量和产量都大大提高。
九十年代后期我单位在国内率先开始研发微波真空设备，通过几年的努力，在二○○○年完成工业化10KW微波真空干燥设备研制。
为制药工程、生物工程、化工工程、材料工程以及农副产品深加工提供了一种新型、高效的干燥设备。
二、微波真空干燥设备的优点1、高效常规的真空干燥设备都采用蒸汽进行加热，需要从里到外进行加热，加热速度慢需要耗费大量的煤，而微波真空干燥设备采用的是电磁波加热，无需传热媒介，直接加热到物体内部，升温速度快，1千瓦的微波能在3-5分钟内将常温下的水加热到100℃，避免了上述缺点，所以速度快、效率高、干燥周期大大缩短，能耗降低。
真空微波干燥原理
真空微波干燥原理
真空微波干燥是一种结合了真空技术与微波加热技术的干燥方法。
其原理是利用微波的热效应在真空环境下加热物料，使水分蒸发并快速干燥。
以下是真空微波干燥的原理描述：
1. 真空环境：真空微波干燥使用密封的容器，在真空状态下进行干燥。
通过降低环境中的气压，降低水分的沸点，加速水分的蒸发速度。
2. 微波加热：微波是一种高频电磁波，可以快速穿透物料。
在干燥过程中，微波进入物料中，与物料中的水分分子发生相互作用，使水分分子不断摩擦碰撞、振动并转化为热能。
3. 温度控制：在干燥过程中，通过控制微波功率和干燥时间，可以实现对干燥物料的温度控制。
通过监测干燥物料的温度变化，可以调整微波功率和干燥时间，确保物料受热均匀且不超过其热稳定性范围。
4. 水分蒸发：物料中的水分在受热的作用下迅速蒸发，通过真空环境，水分蒸发出容器并从物料中移除，使物料迅速干燥。
5. 干燥效果：真空微波干燥可以有效控制干燥过程中的温度和湿度，从而实现快速、均匀且高效的干燥效果。
与传统的热风干燥相比，真空微波干燥可以在较低的温度下实现较高的干燥速度，有助于保留物料的品质和营养成分。
总之，真空微波干燥通过结合真空技术和微波加热技术，在真
空环境下对物料进行快速、均匀的干燥。
这种干燥方法具有温度可控、干燥速度快、品质保留等优点，被广泛应用于食品、药品、化工等行业的干燥过程中。
微波真空干燥机的原理
微波真空干燥机的原理
微波真空干燥机是一种采用微波辐射的干燥设备，其工作原理如下：
首先，将待干燥物品放入微波真空干燥腔中，腔体通常是金属材料制成。
然后，通过真空泵将腔体内部抽成低压真空状态。
在真空状态下，微波辐射能更加充分地传递给物品表面。
接下来，通过微波发生器产生和供应微波辐射，微波辐射的频率通常在2.45 GHz左右。
这些微波辐射以无线电波的形式传递，会因为物体的反射、吸收、透射等特性而发生变化。
当微波辐射与物体表面接触时，一部分能量会被物体吸收，转化为热能。
这样，物体内部温度会逐渐升高，水分分子也会逐渐蒸发。
蒸发的水分会通过真空泵抽出腔内，从而实现干燥的目的。
需要注意的是，微波真空干燥机在干燥过程中需要保持恒定的微波功率和较低的压力。
微波功率的控制可以通过微波发生器和功率调节器实现；压力的控制则通过真空泵和控制阀门来实现。
总体而言，微波真空干燥机利用微波辐射的特性，通过真空泵抽出腔内空气和水分，从而将物品中的水分蒸发出来，实现干燥的目的。
这种干燥方法具有快速、均匀、高效的特点，适用于对物品表面和内部进行干燥的应用领域。
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M icrowave vacuum Drying T echnology
微波真空干燥
学生：高田莉 学号：1208321145 指导老师：于江
Hot Tip
什么是微波真空干燥？
用微波辐射作为加热源，在真空条件（极限真空度为 0 . 08MPa）下，进行加热而使物料脱水的过程（工作频率为 ( 2450 50) MH z) 优点（快速、 高效、 低温）
. 微波功率计算 : P =Q( 7)t12 Text in here式中: P ：微波功率 ( kW ); t：干燥时间 ( s);
加热效率 (% ); 2 表示微波转换效率(% ) 1 ：微波
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Eg: 以胡萝卜为例, 初始含水率和终含水率分别为 86% 和 5%, 比热容为 3. 88 kJ kg- 1 K- 1, 物料干燥前的 温度为 25 , 干燥后的温度为 75 , 水的汽化 潜热为 2418. 4 kJ kg- 1, 干燥时间为 3600 s. 所需热量？ Q = m 0 [ 4. 18Xw 1 (T 2 - T 1 ) + c1 ( 1- Xw 1 ) (T 2 - T 1 ) + H r (Xw 1 - Xw2 ) ] . 经计算可得所需的热量 Q 为 8857. 88 kJ. Text in here 一般地, 微波真空干燥机的加热效率 1 为 80% , 微 波转换效率 2 为 80% , 据公式P =Q( 7)t12，则可 求得微波功率为 3. 8KW
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
色泽口感好营养成分保留率高 ↘
• 40以下
微 波 真 空 干 燥
冷 风 干 燥
热 其 风 它 时间
干燥温度低 膨化效应 均匀加热 无表面硬化
微波真空干燥过程 的低温，干燥速率 快，低氧，所以与 热风干燥相比，产 品的色、香、 味、 营养素、 热敏性 和易氧化的生物活 性组分能得到更好 地保留
. 微波功率计算 : P =Q( 7)t12 Text in here 式中: P ：微波功率 ( kW ); t：干燥时间 ( s);
加热效率 (% ); 2 表示微波转换效率(% )
1 ：微波
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干燥所需的热量: ↙ ↘ 计算公式: Q = m 0 [ 4. 18Xw 1 (T 2 - T 1 ) + c1 ( 1- Xw 1 ) (T 2 - T 1 ) + H r (Xw 1 - Xw2 ) ]
抽湿系统
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干燥所需的热量: ↙ ↘ 计算公式: Q = m 0 [ 4. 18Xw 1 (T 2 - T 1 ) + c1 ( 1- Xw 1 ) (T 2 - T 1 ) + H r (Xw 1 - Xw2 ) ]
物料温度 物料中水 的升高 分蒸发所 需的热量
式: Q ：干燥物料所需的热量 ( kJ); m 0 ：加载物料的质量（kg); Xw 1： 物料干燥前的初始含水率 (% ); Xw 2：物料干燥后的终含水率 (% ); T 1 ：表示干燥前的物料温度 ( K ); T 2 ：表示干燥后的物料 温 度 ( K); c1 ：表示干物料的比热容 ( kJ kg- 1 K- 1 ); H r ：表示 水的汽化潜热 ( kJ kg- 1 ) .
LOGO
Hot Tip
微波干燥：靠电磁波把能量传播到被加热物 体的内部。 原理： 微波辐射→干燥物料
微波辐射能→有序运动分子动能→热能
微波真空干燥是在微波的基础上，将这些操作局限于真空状态下
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Contents
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Progress Diagram
影响微波真空干燥速率的因素？
物料大小
微波强度
影响微波真空 干燥速率的 因素
物料的形状
真空度
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目前，应用有限：设备投资成本高 技 术难题
排湿困难
加热不均匀 物料尺寸形状有要求
国外---20世纪 70 国内---1987年
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Contents
微波真空干燥包装的四大特点：
1
2 3 4
快速
低温
复水性高
营养价值保留率高
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Diagram
微波真空干燥速度快 干燥温度低 产品复水性高 ↓ ↓ ↘ 薄荷叶干燥至水分的 10%所需时间
微波 馈入 口 真 空 管 回 转 装 置 载 料 盘
微波真空干燥室
微波真空干燥机的结构及原理
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3-D Pie Chart
微波发生器
↓ ↓ 微波加热器 ↙ 细菌发 微波
馈能装置
传输系统 物料 →
物料温度 物料中水 的升高 分蒸发所 需的热量
式: Q ：干燥物料所需的热量 ( kJ); m 0 ：加载物料的质量（kg); Xw 1： 物料干燥前的初始含水率 (% ); Xw 2：物料干燥后的终含水率 (% ); T 1 ：表示干燥前的物料温度 ( K ); T 2 ：表示干燥后的物料 温 度 ( K); c1 ：表示干物料的比热容 ( kJ kg- 1 K- 1 ); H r ：表示 水的汽化潜热 ( kJ kg- 1 ) .
微波真空干燥技术 应用前景广阔
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Diagram
湿基含水率:
Xw = (M w /M ) 100% 式中: Xw 表示湿基含水率; M w、 M 分别表示物料中的水分质量 和物料质量.
Text in here
干基含水率:
X =Mw( 2)M - M w 式中: X 表示干基含水率; M s 表示物料的干物质质量. 干 物质质量测定采用 105 恒重法. Text in here