关于微波干燥设备的特点及应用

王志伟

（河南勃达微波设备有限责任公司，河南 郑州450001）

0 前言

微波频率为 300～300000MHz，其波长为 0.001～1m，属于一种高频电磁波。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。国外发达国家微波工业技术的研发与应用已有50多年的时间，但我国在这方面还处于起步阶段，主要应用在化工、木材、造纸、食品等领域。我国的微波干燥设备仍然存在设计技术不够完善，自动化水平不高的问题，仍然具有很大的市场潜力。

1 微波干燥设备的工作原理及工作特点

1.1 微波干燥设备的物理原理

微波是一种高频电磁波波，工业上采用的频率是915MHz和2450GHz。以常用的2450MHz为例，电磁波以每秒24亿次的速度变换，可以引起极性分子的高速振荡运动，这些高分子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。微波干燥设备可以充分利用微波能的穿透性，使水分子或极性分子在其磁场内不停的转换正负两极，从而使分子与分子间高频的摩擦升温，让水份从物料中由内向外快速淅出，并且最有效保留转换的能量。

微波干燥是一种新型的干燥方式。与传统干燥方式相比，干燥时，微波能直接作用于介质分子转换成热能，由于微波具有穿透性能使介质内外同时加热，不需要热传导，所以加热速度非常快，对含水量在30%以下的食品，干燥速度可缩短数百倍。同时不管物体任何形状，由于物体的介质内外同时加热，物料的内外温差小，加热均匀，不会产生常规加热中出现外焦内生的状况，使干燥质量大大提高。因此它具有干燥速率大、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，因而在干燥的各个领域越来越受到重视。

1.2 微波干燥设备的使用特点

微波干燥设备具有高效节能的特点。常规加热是凭借物料自身的热传导特性进行加热的，所以需要较长的时间才能够达到所需要干燥的温度。但由于微波能够深入到物料内部，而不是靠物料本身的热传导进行加热。所以，微波加热速度快，干燥时间可以缩短50%或更多。另外，常规加热往往要通过环境或传热介质的加热，才能把热量传至物料。而微波加热时，物料直接吸收微波而发热，设备本身不吸收或只吸收极少能量，又起到了节约能源的效果。

微波干燥具有干燥均匀的特点。在传统的干燥工艺环境下，为了提高干燥的速度，需要升高外界环境的温度，以加大温差梯度，然而随之容易产生物料外焦内生的负面现象。但采用微波加热时，不论物料形状如何，热量都能均匀渗透，并可产生明显的膨化效果，有利于粉碎。同时不同性质的物料对微波的吸收不同，而水分子对微波的吸收最大。因此，物料内含水量较高的部位吸收微波多于含水量较低的部位。所以，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，这能充分发挥材料的优秀性质。

微波干燥具有操作方便，易于管理的特点。微波干燥设备结构紧凑，配套设施少、占地少（仅为传统干燥设备占地面积的 20%～30%），并且操作方便，还可连续作业，可通过PLC编程控制及通过监视器观察干燥的全过程，在40°～100℃之间任意调节温度，便于自动化生产和企业管理。

微波干燥技术具有杀菌环保的特点。微波干燥由于辐射频率很高，它的快速致热效应使物料中的各种虫卵、病菌等有害微生物无法抵御高温而被彻底杀灭，有利于保护物料，尤其是食品的“绿色”性质。微波干燥设备由于是在专业的微波工厂设计制造的，因此设工艺完善，屏蔽效果好。它的泄漏很小，对周围环境产生的干扰和破坏较小。因此，微波干燥技术被认为是目前最“绿色”的无污染干燥技术。

2 微波干燥设备的具体应用和使用前景

2.1 微波干燥设备的具体应用

早在20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，虽然也取得了不错的成绩，也有许多研究与应用成果，但与国外相比仍有一定的差距。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已经很难适应这种需求。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。

2.2 微波干燥设备的使用前景

微波干燥的适用范围极为广泛，现在它在大多数领域都属空白。开发新的应用领域，完善现有设备性能，提高自动化控制技术的应用水平，是现今相关企业加速发展的内在要求。

推广微波干燥技术符合建设节约型社会、保护环境的基本国策，同时随着我国人民生活质量的不断提高，对相关产品提出了更高的要求，这也促使市场逐步淘汰不适应新需求的设备，而转向微波干燥技术。

微波干燥技术呈现出与其他干燥方法相结合的趋势，如微波热风干燥、微波真空干燥、微波冷冻干燥、微波红外联合干燥等，这些技术份的发展，是提高效率，降低成产成本，提高产品品质的需要。

3 结语

综上所述，微波干燥设备具有明显的技术优势和成本优势，有效降低了生产成本，更重要的是保证了产品的质量，必将成为干燥领域的优先选择。微波干燥设备将会越来越受到市场的重视。虽然我国的研究应用起步较晚，但是我们相信在相关从业人士的共同努力下，我国的微波干燥技术必将取得迅速的发展，定会在技术研究方面取得不错的成果。

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