微波干燥原理

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。制作蔬菜干粉末的工艺流程是：将新鲜蔬菜原 料洗净去杂，然后在沸水中浸烫1分钟左右捞起，再浸泡于温水中去涩味，然后切段、离心 脱水。将沥水后的原料在24kW功率、6.6kPa真空状态下干燥-120分钟，然后将功率降至12kW， 再干燥60分钟，使原料含水量降低为30%。紧接着进行热风二次干燥，把原料水分降至7%， 最后经粗磨、细磨，粉碎成粉末。

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告

（学生填表）

学院：农业工程学院 2014年 4 月 18 日

课题名称 自流式无泄漏微波干燥机载荷测控电路的设计研究

学生姓名 蔡飞 专业班级 农电102 课题类型 硬件设计

指导教师 董铁有 职称 教授 课题来源 应用研究

设计（或研究）的依据与意义

微波原理：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。微波加热干燥的原理：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。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。

微波干燥的特点：

1、干燥速度快。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。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、保持物料原色。由于微波干燥不需要热传导，物料自身发热，干燥速度快，接触物料的温度大大低于常规方法，不会造成物料裂变现象。

3、流水线作业，操作环境好。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。

微波烘干设备的工作原理

微波烘干设备是一种利用微波加热的设备，它可以将湿物质中的水分迅速蒸发，实现烘干的目的。其工作原理主要包括微波的产生、传输和吸收三个过程。

一、微波的产生

微波烘干设备通过微波发生器产生微波。微波发生器通常采用磁控管或半导体器件等产生高频电场，然后将电能转化为微波能量。微波能量的频率通常在2.45GHz左右，这是因为水分分子在这个频率下吸收微波的能力较强。

二、微波的传输

产生的微波经过波导管或传输线传输到烘干室中。波导管是一种能够导引微波传输的管道，它通常采用金属材料制成，具有良好的导电性和封闭性。传输线则是一种通过电磁波传输能量的线路，它通常采用同轴电缆或微带线等结构。

三、微波的吸收

微波传输到烘干室后，会被被烘干物质吸收。微波能量会使水分分子发生旋转和碰撞，从而产生热量，使物质温度升高。当物质中的水分蒸发时，微波能量也会被水分吸收，使得水分分子的振动增强，从而加速蒸发速度。

微波烘干设备的工作原理可以通过以下步骤来描述：

1. 开启微波发生器：微波设备开始工作时，先开启微波发生器产生微波能量。

2. 微波传输：微波能量通过波导管或传输线传输到烘干室中。在传输过程中，微波能量不会损失太多，保持较高的能量密度。

3. 微波吸收：微波能量被湿物质吸收，使水分分子发生旋转和碰撞，从而产生热量。湿物质的温度逐渐升高。

4. 水分蒸发：随着温度的升高，湿物质中的水分开始蒸发。微波能量被水分吸收，使水分分子的振动增强，加速蒸发速度。同时，湿物质的温度继续上升。

5. 烘干完成：当湿物质中的水分完全蒸发后，烘干过程完成。此时，微波能量不再被吸收，湿物质的温度趋于稳定。

微波烘干设备的工作原理具有以下优点：

1. 快速高效：微波加热可以快速传递热量，因此烘干速度较快，能够大幅度提高生产效率。

2. 均匀加热：微波能够均匀地加热物质，避免了传统烘干设备中因传导和对流方式引起的温度不均匀问题。

２００７．Ｎｏ．３　陶瓷　・　５　・　

徵液辅助千燥技术的应用进展　

税安泽　王书媚　刘平安　曾令可　王　慧　程小苏　

（华南理工大学材料科学与工程学院　广州　５１０６４０）　

摘要　微波辅助干燥是一种比微波干燥更有优势、应用前景更广阔的干燥技术，它结合了微波干燥和传统干燥技术的　

诸多优点。主要阐述了微波辅助干燥的原理、特点以及在国内外的研究和应用现状，同时对该技术在陶瓷坯体干燥过程　

中的应用进行了分析。　

关键词　微波干燥　微波辅助干燥　陶瓷坯体　

微波是指波长范围为０．００１～ｌ　ｍ、频率范围为０．　

３～３００　ＧＨｚ及具有穿透能力的电磁波。微波技术最早　

运用于通信、广播、电视领域中，使用过程中发现微波　

会引起热效应，进而在世界范围内开始了对微波加热　

的应用研究。微波干燥起源于２０世纪４０年代，到６０　

年代末，微波热能已应用于加热、干燥、杀虫、医疗等工　

业项目上。微波干燥以干燥速度快、选择性加热、均匀　

加热等优点而见长，但它不只是高度密集的，也是投资　

大、费用高的热处理方法，因而还要结合各种热质传递　

动力的辅助式技术才是具有潜力的。微波辅助干燥即　

将高频电磁场能量应用于不同的干燥阶段，补充干燥　

空气所提供的热量“　。微波辅助干燥技术最早出现在　

６０年代中期，利用微波与空气对流干燥技术干燥物　

料，不仅获得了较好的产品质量，而且干燥耗能和时间　

也大大减少。通过近几十年的研究与发展，微波辅助　

干燥技术凭借其干燥速度非常快，干燥产品质量稳定　

的优势获得了广泛的关注。特别是在国外，微波辅助　

干燥在食品、药品等热敏性物料的干燥研究上取得了　

一定的成果和进展，且一些成果已经应用于工业化生　

产中。而在国内，关于微波辅助干燥技术的研究还比　

较少，只有东南大学的施明恒等　、沈阳航空工业学院　

的卢英林等　、南京航天航空大学的余莉等¨　研究利　

用微波一对流干燥技术干燥物料，以及农业部南京农　

机化研究所的张晓辛等　进行了微波一气流组合干燥