食品微波干燥技术及装备

微波干燥技术从理论上来说，其可以解决一切干燥要求，它的出现解决了许多干燥难题，如小水分干燥，粘稠物料干燥，胚体、制件干燥，滤饼干燥，均匀干燥，深度干燥，快速干燥，节能干燥等一系列高要求干燥。因为微波具有穿透物料能力，所以微波干燥技术区别于热传导干燥是整体干燥方式，其干燥速度极快，产品品质好，实现连续化工业生产，设备占地面积小，高效环保节能的特点，正不断替代传统干燥技术。

微波干燥设备的特点

1、均匀彻底:含水量高的部分，吸收的微波多，产生的热量大，反之，则越少;同时产品是内外整体加热，没有热惯性，没有热能的传递损耗，干燥速度快。微波直接穿透产品，激化水分子，产生热量，内部温度还略高于外部温度，能尽量避免温度梯度而产生"外壳"而水分蒸发慢缺点。

2、控制简单:由于微波功率可快速调整及无惯性的特点，结合PLC自动控制系统及时控制，便于工艺参数的调整和确定。

3、提高品质:在低温无氧的环境中干燥，更能保证产品的品质。

4、保持原色:由于微波干燥时间短，解决了传统干燥时间长、湿度大易导致产品变颜色，特别对贵重药材、中药提取物、海鲜产品等，是一种理想的干燥方法、

5、节能环保:与常规电热加热干燥方式相比，微波干燥一般可以省点50%，设备采用的是微波辐射传能，是介质整体加热。无需其他传热媒介。避免了真空条件下热传导慢的缺点，所以速度快，效率高，干燥周期大大缩短，能耗降低。没有噪音，没有毒害气体和液体排放，属于环保干燥技术。

我国微波干燥技术研究起步较晚，与国外相比有一定的差距，但也取得了不错的成绩，也有许多研究与应用成果。我国微波干燥技术现已用于食品工业、材料化工、医药工业、矿产开采业、陶瓷工业、实验室分析、湿天然橡胶加工等方面。

微波是一种高频电磁波，频率为300兆赫~30万兆赫，其波长为1毫米~1米。微波具备电场所特有的振荡周期短、穿透能力强、与物质相互作用可产生特定效应等特点。

传统干燥方法，如火焰、热风、蒸气、电加热等，均为外部加热干燥，物料表面吸收热量后，经热传导，热量渗透至物料内部，随即升温干燥。而微波干燥则完全不同，它是一种内部加热的方法。湿物料处于振荡周期极短的微波高频电场内，其内部的水分子会发生极化并沿着微波电场的方向整齐排列，而后迅速随高频交变电场方向的交互变化而转动，并产生剧烈的碰撞和摩擦(每秒钟可达上亿次)，结果一部分微波能转化为分子运动能，并以热量的形式表现出来，使水的温度升高而离开物料，从而使物料得到干燥。也就是说，微波进入物料并被吸收后，其能量在物料电介质内部转换成热能。因此，微波干燥是利用电磁波作为加热源、被干燥物料本身为发热体的一种干燥方式。

微波干燥设备的核心是微波发生器，目前微波干燥的频率主要为2450兆赫，多用于化工、食品、农副产品、木材类、建材类、纸品等行业的干燥，也可用于食品、农副产品等的杀菌。

在传统的干燥工艺中，为提高干燥速度，需升高外部温度，加大温差梯度，然而随之容易产生物料外焦内生的现象。但采用微波加热时，不论物料形状如何，热量都能均匀渗透，并可产生膨化效果，利于粉碎。

在微波作用下，物料的干燥速率趋于一致，加热均匀。并且，微波干燥技术不影响被干燥物料的色、香、味及组织结构，有效成分也不易被分解、破坏。有关研究机构正在着手采用微波干燥替代传统的烘房干燥，以解决采用传统干燥方法干燥川中药材时易产生干燥不均匀等问题。

微波设备配套设施少、占地少、操作方便、可连续作业，便于自动化生产和企业管理(可通过PLC编程控制、温度可调)。

微波干燥工艺的能源利用率较高，这是因为微波的热量直接产生于湿物料内部，热损失少，热效率高无环境和噪音污染，可大大改善工作环境。

干燥过程几乎涉及国民经济的所有部门，广泛应用于生产和生活中。干燥的目的是除去某些原料、半成品及成品中的水分或溶剂，以便于加工、使用、运输和贮藏等。一般的干燥方法有机械法、化学法和加热(冷冻)法。这些方法要么设备庞大、干燥费用高，要么干燥速度慢、处理量小。随着科学技术的发展，如生物制品、新型材料(多相复合材料、纳米材料、智能材料和生物医学材料等)、高级陶瓷、新型高级食品和新型药物制品等新产品的出现，传统的干燥技术和干燥器不一定都适应。微波干燥技术和微波干燥器已在轻工业、化工材料工业、食品与农产品加工业等行业得到了广泛应用并表现出了显著的优越性。微波干燥无疑是适应新产品要求的一项新技术。

同国外相比，我国在微波干燥技术的应用研究方面起步较晚，虽然取得了不少成果，但微波干燥技术的应用研究领域较窄，大多停留在实验阶段或小规模生产阶段，复合微波干燥技术的研究有待于拓展，微波干燥的瞬间传质传热理论研究还不够，与微波干燥技术配套的设备及仪器开发尚需加强。另外，虽然微波干燥在天然橡胶干燥方面的应用理论研究已取得了很大进步，但其规模化、连续化及自动化还有很多问题有待解决，微波干燥对橡胶分子结构、非橡胶组分以及制品工艺性能等方面的影响还需进一步研究。这些都是我们今后的研究重点。

微波是一种高频波，以每秒24亿次的速度变换，引起水分子的高速度轮摆运动，它们互相磨擦产生极大的热量，可以方便的干燥物料。

物体吸收微波能量转化成热量后，物体温度升高，物体内含的水分蒸发，脱水，干燥;若适当地控制脱水速度，在对物料进行干燥时就能让物体的结构松疏，膨化。在这个过程中，也可以控制调高加热温度，使物体处于烘烤状态。

微波干燥不同于传统干燥方式，其热传导方向与水分扩散方向相同。与传统干燥方式相比，具有干燥速率大、节能、生产效率高、干燥均匀、清洁生产、易实现自动化控制和提高产品质量等优点，因而在于燥的各个领域越来越受到重视。早在上世纪60年代国外就对微波干燥技术的应用和理论进行了大量研究，在近几十年又得到了进一步的发展。我国微波干燥技术研究起步较晚，与国外相比有一定的差距，但也取得了不错的成绩，也有许多研究与应用成果。我国微波干燥技术现已用于食品工业、材料化工、医药工业、矿产开采业、陶瓷工业、实验室分析、湿天然橡胶加工等方面。

干燥过程几乎涉及国民经济的所有部门，广泛应用于生产和生活中。干燥的目的是除去某些原料、半成品及成品中的水分或溶剂，以便于加工、使用、运输和贮藏等。一般的干燥方法有机械法、化学法和加热(冷冻)法。这些方法要么设备庞大、干燥费用高，要么干燥速度慢、处理量小。随着科学技术的发展，如生物制品、新型材料(多相复合材料、纳米材料、智能材料和生物医学材料等)、高级陶瓷、新型高级食品和新型药物制品等新产品的出现，传统的干燥技术和干燥器不一定都适应。微波干燥技术和微波干燥器已在轻工业、化工材料工业、食品与农产品加工业等行业得到了广泛应用并表现出了显著的优越性。微波干燥无疑是适应新产品要求的一项新技术。

同国外相比，我国在微波干燥技术的应用研究方面起步较晚，虽然取得了不少成果，但微波干燥技术的应用研究领域较窄，大多停留在实验阶段或小规模生产阶段，复合微波干燥技术的研究有待于拓展，微波干燥的瞬间传质传热理论研究还不够，与微波干燥技术配套的设备及仪器开发尚需加强。另外，虽然微波干燥在天然橡胶干燥方面的应用理论研究已取得了很大进步，但其规模化、连续化及自动化还有很多问题有待解决，微波干燥对橡胶分子结构、非橡胶组分以及制品工艺性能等方面的影响还需进一步研究。这些都是我们今后的研究重点。

是一个微波谐振腔，是把微波能变为热能对物料进行加热的空间。为了使炉腔内的物料均匀加热，工业微波炉就做成隧道式样，物料在输送带上连续运转。

炉门的设置在工业微波炉当中主要是为了便于清扫炉腔内的卫生而设计的。为了防止微波的泄漏，工业微波炉的开关系统由多重安全联锁微动开关装置组成。炉门没有关好，就不能使工业微波炉工作，微波炉不工作，也就谈不上有微波泄漏的问题了。为了防止在工业微波炉炉门关上后微波从炉门与腔体之间的缝隙中泄漏出来，在微波炉的炉门四周安有抗流槽结构，或装有能吸收微波的材料，如由硅橡胶做的门封条，能将可能泄漏的少量微波吸收掉。抗流槽是在门内设置的一条异型槽结构，它具有引导微波反转相位的作用。在抗流槽入口处，微波会被它逆向的反射波抵销，这样微波就不会泄漏了。

抗流槽结构是从微波辐射的原理上得到的防止微波泄漏的稳定可靠的方法。现在少部分公司采用的是国际上最先进的抗流槽结构和生产工艺，加上新开发的多重防微波泄漏技术，使微波泄漏控制技术达到国际先进水平。

有易于控制、安全稳定、修理维护简洁等优势，可以调控功率，满足不同的物料的需求，而且也节约能源，绿色环保。

磁控管是微波炉的心脏，微波能就是由它产生并发射出来的。磁控管工作时需要很高的脉动直流阳极电压和约 3~ 4V 的阴极电压。由工业微波电源的调控工作为磁控管提供了满足上述要求的工作电压。

微波炉一般有两种定时方式，即机械式定时和电脑定时。基本功能是选择设定工作时间，设定时间过后，定时器自动切断微波炉主电路。

功率分配器用来调节磁控管的平均工作时间(即磁控管断续工作时， "工作"、"停止"时间的比例)，从而达到调节微波炉平均输出功率的目的。

联锁微动开关是工业微波炉的一组重要安全装置。它有多重联锁作用，均通过炉门的开门按键或炉门把手上的开门按键加以控制。当炉门未关闭好或炉门打开时，断开电路，使微波炉停止工作。

热断路器是用来监控磁控管或炉腔工作温度的元件。当工作温度超过某一限值时，热断路器会立即切断电源，使微波炉停止工作。