微波干燥技术文献综述

综述

微波干燥技术

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微波干燥技术

Xxx

（广东xxxx职业学院制药工程学院广州510520）

【摘要】通过分析微波干燥的应用、机理特点，以及与传统干燥方法的比较，提出微波干燥与常规干燥方法相互配合使用，可更好的发挥不同干燥方法的优势，达到优化节能的目的。

【关键词】微波干燥；应用；机理

Microwave drying technology

[Abstract]Through the analysis of the application of microwave drying mechanism, characteristics, and the comparison of the traditional drying methods, and puts forward the microwave drying and conventional drying methods used in conjunction, can better play to the advantages of different drying methods to optimize the purpose of saving energy.

[Key words] Microwave drying;The application of microwave drying

微波能穿透到物料内部，使物料表里同时产生热能，不会产生外焦内生现象。随着物料表面水分不断蒸发，物料表面温度将略低于里层温度，形成的温度梯度由内指向外，与加热过程中伴随发生的蒸汽压的迁移方向与热量迁移方向一致。据物料干燥理论，这种加热状态是极有利于物料干燥的。

1微波干燥的原理

1.1原理

微波是一种波长极短的电磁波，它和无线电波、红外线、可见光一样，都属于电磁波，微波的频率范围从300MHz到300KMHz，即波长从1毫米到1米的范围。微波加热干燥是利用微波在快速变化的高频电磁场中与物质分子相互作用，被吸收而产生热效应，把微波能量直接转换为介质热能，微波被物体吸收后，物体自生发热，加热从物体内部、外部同时开始，能做到里外同时加热，不同的物质吸收微波的能力不同，其加热效果也各不相同，这主要取决于物质的介质损耗[1]。水是吸收微波很强烈的物质，一般含有水分的物质都能用微波来进行加热，快速均匀，达到很好效果。

1.2微波的产生

微波能通常由直流或50MHz交流电通过一特殊的器件来获得。可以产生微波的器件有许多种，但主要分为两大类：半导体器件和电真空器件。电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，或称之为电子管。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管，多腔速调管，微波三、四极管，行波管等。在目前微波加热领域特别是工业应用中使用的主要是磁控管及速调管[2]。

1.3微波干燥系统的组成

微波干燥系统主要由微波发生器、电源、波导装置、加热器、冷却系统、传

动系统、控制系统等组成[3] (图一)。用于加热干燥的微波管主要是速调管和磁控管。速调管常用于高频率或大功率的场合。微波管产生的微波通过波导装置传输给加热器。加热器主要有箱式、极板式和波导管式等类型。

1.4微波干燥的特点

干燥速度快、干燥均匀、质量好、效率高。

流水线作业，操作环境好。

微波具有很强的穿透性。

防霉、杀菌、保鲜

微波干燥样品晶粒更小,结晶度更高,并能阻止粒子聚集,具有较好的分散性。

设备能即开即用,没有常规热力干燥的热惯性,操作灵活方便,微波功率可调,传输速度从零开始连续可调,便于操作。

2常规干燥与微波干燥的比较

2.1常规方法

如:蒸汽干燥、电热干燥、热风干燥等，由10%含水量脱至1%以下需十几个小时，采用微波干燥仅需十几分钟；由5%含水量脱至1%以下常规方法需六至七小时，采用微波干燥仅需几分钟；由30%-20%含水量脱至1%以下，常规方法需二十几小时，采用微波干燥仅用二十分钟左右。常规热力干燥往往在环境及设备上存在热损失，室内环境温度高。而微波是直接对物料进行作用，因而没有额外的热能耗损,微波干燥处理均无以上现象。

2.2与常规方法相比

微波设备不需要锅炉、复杂的管道系统，煤场和运输车辆，只要具备水，电基本条件即可。相比而言，一般可节电30％-50％。改善劳动条件，节省占地面积.设备的工作环境低、噪音小，极大地改善了劳动条件，整套微波设备的操作只需2-3人。微波干燥设备可以与上料机、出料输送机、振动筛、包装机等设备连接，组成一条流水生产线，这样大大提高了劳动生产力，车间里没有粉尘飞扬状况发生，符合国家GMP生产标准。为解决传统加热干燥条件下形成的纳米微粒粒径大小不一、颗粒偏大、形状不规则、团聚严重等问题，欧阳志强、刘桂华[4]在微波介电加热干燥条件下，用TiCl4直接水解的方法制备Ti02微粒。结果表明，微波加热干燥方法可以解决上述缺点，并且具有清洁、快速、均匀、高效、环境友好等优点,适用于工业化生产，推广应用前景良好。

3微波干燥技术的应用

3.1果蔬微波干燥技术

果蔬微波干燥法与其他干燥方法相比具有很大的优越性,主要体现在对果蔬的外观、微结构及营养成分的保持等方面。英国的Khraisheh等[5]研究了分别利用微波和热风对流干燥马铃薯片,观察马铃薯质量及质地结构的变化。研究发现,经过微波干燥的马铃薯片比热风对流干燥马铃薯片的维生素C含量高两倍。马铃薯体积的收缩系数与含水量的减少系数间成线性关系,在对流热风干燥过程中两者间曲线的斜率保持不变,即随着含水量的降低,马铃薯片体积匀速收缩。而在微波干燥下,马铃薯体积收缩系数与水分含量减少系数间的关系曲线被分为两段直线,前段斜率较小,也就是随者含水量的降低,体积缓缓收缩,而后段斜率较大,表明随着含水量的减少,马铃薯体积快速的收缩。

3.2微波板栗干燥技术

微波焙烤[6]是将被加热物料本身作为发热体，微波的焙烤作用可以瞬时深入到物料内部，使物料内外同时受热，不需要热传导的过程，所以温升极快，大大缩短了加热时间，所需时间一般为常规方法的1/4左右。微波能焙烤干果香脆可口、颗粒膨化饱满、色泽自然、外形美观、而且具有杀虫灭菌作用，微波设备还可极大地改善处产环境，是企业实现文明生产、产品上档次的理想选择。

3.3地板微波干燥杀虫灭菌技术

地板微波干燥杀虫灭菌的方法，其特征在于：由微波源将电能转化为微波能，通过微波馈线将微波能输送给微波辐射器，由微波辐射器将微波能辐射到木地板地毯，使木地板地毯等介质暴露在高强度微波辐射下，使其内部的极性分子如水分子以及细胞内的有机大分子等偶极子快速振荡而迅速升温。水分含量高的部位温度升高快速，使得水分迅速扩散而得到干燥，从而达到干燥除霉杀菌的目的。在微波的热效应以及微波的生物效应双重作用下，可导致生物体DNA、核酸、酶等重要的生物活性成分、细胞膜等重要的细胞结构出现不可修复的结构性或功能