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。國外發達國家微波工業技術的研發與應用已有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，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。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，所以加熱速度非常快，對含水量在30%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能的特點。常規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，常規加熱往往要通過環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熱，設備本身不吸收或只吸收極少能量，又起到了節約能源的效果。

微波干燥具有干燥均勻的特點。在傳統的干燥工藝環境下，為了提高干燥的速度，需要升高外界環境的溫度，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，這能充分發揮材料的優秀性質。

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（僅為傳統干燥設備占地面積的 20%～30%），并且操作方便，還可連續作業，可通過PLC編程控制及通過監視器觀察干燥的全過程，在40°～100℃之間任意調節溫度，便于自動化生產和企業管理。

微波干燥技術具有殺菌環保的特點。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、材料化工、醫藥工業、礦產開采業、陶瓷工業、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、化工材料工業、食品與農產品加工業等行業得到了廣泛應用并表現出了顯著的優越性。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，是現今相關企業加速發展的內在要求。

推廣微波干燥技術符合建設節約型社會、保護環境的基本國策，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勢和成本優勢，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展，定會在技術研究方面取得不錯的成果。

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