食品微波干燥技術(shù)及裝備

微波干燥技術(shù)從理論上來說，其可以解決一切干燥要求，它的出現(xiàn)解決了許多干燥難題，如小水分干燥，粘稠物料干燥，胚體、制件干燥，濾餅干燥，均勻干燥，深度干燥，快速干燥，節(jié)能干燥等一系列高要求干燥。因?yàn)槲⒉ň哂写┩肝锪夏芰?，所以微波干燥技術(shù)區(qū)別于熱傳導(dǎo)干燥是整體干燥方式，其干燥速度極快，產(chǎn)品品質(zhì)好，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)，設(shè)備占地面積小，高效環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)，正不斷替代傳統(tǒng)干燥技術(shù)。

微波干燥設(shè)備的特點(diǎn)

1、均勻徹底:含水量高的部分，吸收的微波多，產(chǎn)生的熱量大，反之，則越少;同時(shí)產(chǎn)品是內(nèi)外整體加熱，沒有熱慣性，沒有熱能的傳遞損耗，干燥速度快。微波直接穿透產(chǎn)品，激化水分子，產(chǎn)生熱量，內(nèi)部溫度還略高于外部溫度，能盡量避免溫度梯度而產(chǎn)生"外殼"而水分蒸發(fā)慢缺點(diǎn)。

2、控制簡(jiǎn)單:由于微波功率可快速調(diào)整及無慣性的特點(diǎn)，結(jié)合PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)及時(shí)控制，便于工藝參數(shù)的調(diào)整和確定。

3、提高品質(zhì):在低溫?zé)o氧的環(huán)境中干燥，更能保證產(chǎn)品的品質(zhì)。

4、保持原色:由于微波干燥時(shí)間短，解決了傳統(tǒng)干燥時(shí)間長(zhǎng)、濕度大易導(dǎo)致產(chǎn)品變顏色，特別對(duì)貴重藥材、中藥提取物、海鮮產(chǎn)品等，是一種理想的干燥方法、

5、節(jié)能環(huán)保:與常規(guī)電熱加熱干燥方式相比，微波干燥一般可以省點(diǎn)50%，設(shè)備采用的是微波輻射傳能，是介質(zhì)整體加熱。無需其他傳熱媒介。避免了真空條件下熱傳導(dǎo)慢的缺點(diǎn)，所以速度快，效率高，干燥周期大大縮短，能耗降低。沒有噪音，沒有毒害氣體和液體排放，屬于環(huán)保干燥技術(shù)。

我國(guó)微波干燥技術(shù)研究起步較晚，與國(guó)外相比有一定的差距，但也取得了不錯(cuò)的成績(jī)，也有許多研究與應(yīng)用成果。我國(guó)微波干燥技術(shù)現(xiàn)已用于食品工業(yè)、材料化工、醫(yī)藥工業(yè)、礦產(chǎn)開采業(yè)、陶瓷工業(yè)、實(shí)驗(yàn)室分析、濕天然橡膠加工等方面。

微波是一種高頻電磁波，頻率為300兆赫~30萬兆赫，其波長(zhǎng)為1毫米~1米。微波具備電場(chǎng)所特有的振蕩周期短、穿透能力強(qiáng)、與物質(zhì)相互作用可產(chǎn)生特定效應(yīng)等特點(diǎn)。

傳統(tǒng)干燥方法，如火焰、熱風(fēng)、蒸氣、電加熱等，均為外部加熱干燥，物料表面吸收熱量后，經(jīng)熱傳導(dǎo)，熱量滲透至物料內(nèi)部，隨即升溫干燥。而微波干燥則完全不同，它是一種內(nèi)部加熱的方法。濕物料處于振蕩周期極短的微波高頻電場(chǎng)內(nèi)，其內(nèi)部的水分子會(huì)發(fā)生極化并沿著微波電場(chǎng)的方向整齊排列，而后迅速隨高頻交變電場(chǎng)方向的交互變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，并產(chǎn)生劇烈的碰撞和摩擦(每秒鐘可達(dá)上億次)，結(jié)果一部分微波能轉(zhuǎn)化為分子運(yùn)動(dòng)能，并以熱量的形式表現(xiàn)出來，使水的溫度升高而離開物料，從而使物料得到干燥。也就是說，微波進(jìn)入物料并被吸收后，其能量在物料電介質(zhì)內(nèi)部轉(zhuǎn)換成熱能。因此，微波干燥是利用電磁波作為加熱源、被干燥物料本身為發(fā)熱體的一種干燥方式。

微波干燥設(shè)備的核心是微波發(fā)生器，目前微波干燥的頻率主要為2450兆赫，多用于化工、食品、農(nóng)副產(chǎn)品、木材類、建材類、紙品等行業(yè)的干燥，也可用于食品、農(nóng)副產(chǎn)品等的殺菌。

在傳統(tǒng)的干燥工藝中，為提高干燥速度，需升高外部溫度，加大溫差梯度，然而隨之容易產(chǎn)生物料外焦內(nèi)生的現(xiàn)象。但采用微波加熱時(shí)，不論物料形狀如何，熱量都能均勻滲透，并可產(chǎn)生膨化效果，利于粉碎。

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(shù)不影響被干燥物料的色、香、味及組織結(jié)構(gòu)，有效成分也不易被分解、破壞。有關(guān)研究機(jī)構(gòu)正在著手采用微波干燥替代傳統(tǒng)的烘房干燥，以解決采用傳統(tǒng)干燥方法干燥川中藥材時(shí)易產(chǎn)生干燥不均勻等問題。

微波設(shè)備配套設(shè)施少、占地少、操作方便、可連續(xù)作業(yè)，便于自動(dòng)化生產(chǎn)和企業(yè)管理(可通過PLC編程控制、溫度可調(diào))。

微波干燥工藝的能源利用率較高，這是因?yàn)槲⒉ǖ臒崃恐苯赢a(chǎn)生于濕物料內(nèi)部，熱損失少，熱效率高無環(huán)境和噪音污染，可大大改善工作環(huán)境。

干燥過程幾乎涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的所有部門，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)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(yùn)輸和貯藏等。一般的干燥方法有機(jī)械法、化學(xué)法和加熱(冷凍)法。這些方法要么設(shè)備龐大、干燥費(fèi)用高，要么干燥速度慢、處理量小。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如生物制品、新型材料(多相復(fù)合材料、納米材料、智能材料和生物醫(yī)學(xué)材料等)、高級(jí)陶瓷、新型高級(jí)食品和新型藥物制品等新產(chǎn)品的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的干燥技術(shù)和干燥器不一定都適應(yīng)。微波干燥技術(shù)和微波干燥器已在輕工業(yè)、化工材料工業(yè)、食品與農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用并表現(xiàn)出了顯著的優(yōu)越性。微波干燥無疑是適應(yīng)新產(chǎn)品要求的一項(xiàng)新技術(shù)。

同國(guó)外相比，我國(guó)在微波干燥技術(shù)的應(yīng)用研究方面起步較晚，雖然取得了不少成果，但微波干燥技術(shù)的應(yīng)用研究領(lǐng)域較窄，大多停留在實(shí)驗(yàn)階段或小規(guī)模生產(chǎn)階段，復(fù)合微波干燥技術(shù)的研究有待于拓展，微波干燥的瞬間傳質(zhì)傳熱理論研究還不夠，與微波干燥技術(shù)配套的設(shè)備及儀器開發(fā)尚需加強(qiáng)。另外，雖然微波干燥在天然橡膠干燥方面的應(yīng)用理論研究已取得了很大進(jìn)步，但其規(guī)模化、連續(xù)化及自動(dòng)化還有很多問題有待解決，微波干燥對(duì)橡膠分子結(jié)構(gòu)、非橡膠組分以及制品工藝性能等方面的影響還需進(jìn)一步研究。這些都是我們今后的研究重點(diǎn)。

微波是一種高頻波，以每秒24億次的速度變換，引起水分子的高速度輪擺運(yùn)動(dòng)，它們互相磨擦產(chǎn)生極大的熱量，可以方便的干燥物料。

物體吸收微波能量轉(zhuǎn)化成熱量后，物體溫度升高，物體內(nèi)含的水分蒸發(fā)，脫水，干燥;若適當(dāng)?shù)乜刂泼撍俣?，在?duì)物料進(jìn)行干燥時(shí)就能讓物體的結(jié)構(gòu)松疏，膨化。在這個(gè)過程中，也可以控制調(diào)高加熱溫度，使物體處于烘烤狀態(tài)。

微波干燥不同于傳統(tǒng)干燥方式，其熱傳導(dǎo)方向與水分?jǐn)U散方向相同。與傳統(tǒng)干燥方式相比，具有干燥速率大、節(jié)能、生產(chǎn)效率高、干燥均勻、清潔生產(chǎn)、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，因而在于燥的各個(gè)領(lǐng)域越來越受到重視。早在上世紀(jì)60年代國(guó)外就對(duì)微波干燥技術(shù)的應(yīng)用和理論進(jìn)行了大量研究，在近幾十年又得到了進(jìn)一步的發(fā)展。我國(guó)微波干燥技術(shù)研究起步較晚，與國(guó)外相比有一定的差距，但也取得了不錯(cuò)的成績(jī)，也有許多研究與應(yīng)用成果。我國(guó)微波干燥技術(shù)現(xiàn)已用于食品工業(yè)、材料化工、醫(yī)藥工業(yè)、礦產(chǎn)開采業(yè)、陶瓷工業(yè)、實(shí)驗(yàn)室分析、濕天然橡膠加工等方面。

干燥過程幾乎涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的所有部門，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)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(yùn)輸和貯藏等。一般的干燥方法有機(jī)械法、化學(xué)法和加熱(冷凍)法。這些方法要么設(shè)備龐大、干燥費(fèi)用高，要么干燥速度慢、處理量小。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如生物制品、新型材料(多相復(fù)合材料、納米材料、智能材料和生物醫(yī)學(xué)材料等)、高級(jí)陶瓷、新型高級(jí)食品和新型藥物制品等新產(chǎn)品的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的干燥技術(shù)和干燥器不一定都適應(yīng)。微波干燥技術(shù)和微波干燥器已在輕工業(yè)、化工材料工業(yè)、食品與農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用并表現(xiàn)出了顯著的優(yōu)越性。微波干燥無疑是適應(yīng)新產(chǎn)品要求的一項(xiàng)新技術(shù)。

同國(guó)外相比，我國(guó)在微波干燥技術(shù)的應(yīng)用研究方面起步較晚，雖然取得了不少成果，但微波干燥技術(shù)的應(yīng)用研究領(lǐng)域較窄，大多停留在實(shí)驗(yàn)階段或小規(guī)模生產(chǎn)階段，復(fù)合微波干燥技術(shù)的研究有待于拓展，微波干燥的瞬間傳質(zhì)傳熱理論研究還不夠，與微波干燥技術(shù)配套的設(shè)備及儀器開發(fā)尚需加強(qiáng)。另外，雖然微波干燥在天然橡膠干燥方面的應(yīng)用理論研究已取得了很大進(jìn)步，但其規(guī)?；?、連續(xù)化及自動(dòng)化還有很多問題有待解決，微波干燥對(duì)橡膠分子結(jié)構(gòu)、非橡膠組分以及制品工藝性能等方面的影響還需進(jìn)一步研究。這些都是我們今后的研究重點(diǎn)。

是一個(gè)微波諧振腔，是把微波能變?yōu)闊崮軐?duì)物料進(jìn)行加熱的空間。為了使?fàn)t腔內(nèi)的物料均勻加熱，工業(yè)微波爐就做成隧道式樣，物料在輸送帶上連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

爐門的設(shè)置在工業(yè)微波爐當(dāng)中主要是為了便于清掃爐腔內(nèi)的衛(wèi)生而設(shè)計(jì)的。為了防止微波的泄漏，工業(yè)微波爐的開關(guān)系統(tǒng)由多重安全聯(lián)鎖微動(dòng)開關(guān)裝置組成。爐門沒有關(guān)好，就不能使工業(yè)微波爐工作，微波爐不工作，也就談不上有微波泄漏的問題了。為了防止在工業(yè)微波爐爐門關(guān)上后微波從爐門與腔體之間的縫隙中泄漏出來，在微波爐的爐門四周安有抗流槽結(jié)構(gòu)，或裝有能吸收微波的材料，如由硅橡膠做的門封條，能將可能泄漏的少量微波吸收掉。抗流槽是在門內(nèi)設(shè)置的一條異型槽結(jié)構(gòu)，它具有引導(dǎo)微波反轉(zhuǎn)相位的作用。在抗流槽入口處，微波會(huì)被它逆向的反射波抵銷，這樣微波就不會(huì)泄漏了。

抗流槽結(jié)構(gòu)是從微波輻射的原理上得到的防止微波泄漏的穩(wěn)定可靠的方法?，F(xiàn)在少部分公司采用的是國(guó)際上最先進(jìn)的抗流槽結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，加上新開發(fā)的多重防微波泄漏技術(shù)，使微波泄漏控制技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

有易于控制、安全穩(wěn)定、修理維護(hù)簡(jiǎn)潔等優(yōu)勢(shì)，可以調(diào)控功率，滿足不同的物料的需求，而且也節(jié)約能源，綠色環(huán)保。

磁控管是微波爐的心臟，微波能就是由它產(chǎn)生并發(fā)射出來的。磁控管工作時(shí)需要很高的脈動(dòng)直流陽極電壓和約 3~ 4V 的陰極電壓。由工業(yè)微波電源的調(diào)控工作為磁控管提供了滿足上述要求的工作電壓。

微波爐一般有兩種定時(shí)方式，即機(jī)械式定時(shí)和電腦定時(shí)?；竟δ苁沁x擇設(shè)定工作時(shí)間，設(shè)定時(shí)間過后，定時(shí)器自動(dòng)切斷微波爐主電路。

功率分配器用來調(diào)節(jié)磁控管的平均工作時(shí)間(即磁控管斷續(xù)工作時(shí)， "工作"、"停止"時(shí)間的比例)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)微波爐平均輸出功率的目的。

聯(lián)鎖微動(dòng)開關(guān)是工業(yè)微波爐的一組重要安全裝置。它有多重聯(lián)鎖作用，均通過爐門的開門按鍵或爐門把手上的開門按鍵加以控制。當(dāng)爐門未關(guān)閉好或爐門打開時(shí)，斷開電路，使微波爐停止工作。

熱斷路器是用來監(jiān)控磁控管或爐腔工作溫度的元件。當(dāng)工作溫度超過某一限值時(shí)，熱斷路器會(huì)立即切斷電源，使微波爐停止工作。