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微波真空干燥技术

　　微波属于电磁波，具有干涉、衍射、透射、反射等一系列的电磁波波动特性。微波能量藉电磁波来传输，对于处在微波场中的物质，微波会产生反射、吸收和穿透现象。由磁控管射出的微波，经激励腔和波导进入装载着被加热物的微波谐振腔，在谐振腔内来回振荡，从而加热物料。

　　微波与传统加热工艺的不同之处，在于依靠高频电磁振荡来引发分子运动，使物料整体加热。由于外部水分的蒸发，或与外部介质的热交换，外部温度比内部低。从而形成一个由内向外的温度梯度，水分在物料中总是倾向于从高温处向低温处运动。

　　水分的蒸发是一个从内向外迁移的过程，因此物料内部的传质与传热是同向的，这一特性使微波成为ji佳的干燥热源。在食品工业中，热敏型物质需要进行低温快速干噪，而微波技术与真空技术的结合，就成为ji具应用价值的新技术。

　　干燥时间：

　　微波真空干燥时间的选择十分重要，也受着许多因素的影响。

　　1、系统的微波功率应与物料量相匹配。即根据蒸发量要求配应适当大小的系统装置。

　　2、物料本身的干燥难易程度。即物料分子与水分子或相应溶剂的亲和水平。

　　3、对成品含水率的要求。如一般干燥成品，含水率可以控制在3~5%，如要求低至1%或以下、干燥时间需相应地延长。

　　4、溶利种类。不同的溶剂所需的干燥时间及难易程度各有不同，而某些溶剂可能需要配合相应的回收系统。

　　物料的尺寸及特性：

　　微波具有穿透性，可以干燥相对较大的物料，但所需的干燥时间也因而有所改变。事实上，在微波真空干燥过程中，物料内部逐渐形成疏松多孔状，其内部的导热性开始减弱，即物料逐渐变成不良的热导体。

　　随着微波真空干燥过程的进行，内部温度会高于外部，物料体积愈大，其内外温度梯度就愈大，内部的热传导不能平衡微波所产生的温差，使温度梯度达到不能接受的水平。因此，除非有特殊理由，否则应预先把物料处理到较小的粒状或片状，以改进干燥的效果。

　　当物料必须以较大的形式出现时，需在物料接近减速干燥期时，降低微波功率，从而有效减少其内外温差，但相对的反效果是延长了干燥时间。根据不同大小物料的干燥数据，减速干燥时间将从10~15分钟延长至25~40分钟，在大多数情况下，这一数据是可以接受的。

　　粉末状产品在微波干燥时具有其独特性。当它们被堆积在一起时，不应看成是许多小颗粒，而是一个大的整体，此时需要特别注意料层的内外温差。

　　微波加热的均匀性：

　　微波加热的均匀性影响各部分物料的干燥速度，以及干燥后成品质量的均一性。

　　对单个物料而言，微波是整体加热的，不存在外部先受热，然后内部逐渐升温的情况，从而体现热均匀性的一面;然而，当观察整个加热腔内的物料，微波以多个模式在腔内形成谐振。

　　微波形成的模式愈多，加热情况就愈均匀，但所形成的模式数目受腔体尺寸、形式、耦合口的位置和数量、物料多少等诸多因素影响。对这些条件的#化，能够改善微波加热的均匀性，然而却不可能做到完全一致的加热温度。因为微波在谐振腔内来回反射，无论怎样改良，仍存在波峰与波节相对密集的区域，电场能量不会完全一致。要取得一致的干燥效果，除非物料本身处于运动状态，有助微波谐振模式的改变，从而改善热均匀性。

　　物料混合干燥：

　　不同特性的物料或不同含水率的相同物料，不宜放在一起干燥。一般建议每次只干燥一种物料，因为不同产品的介电常数有异，不同含水率物质蒸发的速率也有区别，要在Z终达到同样的干燥效果显然是很困难的。

　　当然也有例外的情况，如干燥两种混和了的不同粉体时，粉体处于ji细致并充分混合的情况下，可看作是同一种物质。这种原理也能应用到液体或膏状物质里。

　　干燥的效率及经济性：

　　效率是微波干燥法Z显著的#势，用冷冻干燥法处理可能需要20-30小时，但换上微波真空干燥法，只须1-2小时便可，大大地提高了效率及与之相关的综合效益。值得一提的是，一些含酒精或其他溶剂的物料一根本是不能被冻结的。

　　同时，微波真空干燥法在能源节约上也有一定的#势，通过大量实践及综合计算，可以提供一个近似的能耗值，每蒸发1千克水分，耗电量约1.6度。对于较高附加值的产品，这显然是可以接受，而对一些附加值相对较低的产品，则需要从综合成本计算。

　　此外，对于水果、蔬菜、及农副产品等含水率高达90~95%的产品，如果一开始便用微波将全部水分脱去是不经济的，也会降低效率。正确的程序是预先将产品水分含量降至30~60%，才用微波真空干燥法脱去剩余水分。

　　系统的安全性：

　　要注意的是，系统不能空载运行，即加热腔内必须盛有负载物。如果腔内无物料，微波经多次反射后会折返耦合口，从而在耦合口附近产生电场的叠加，形成很高的驻波。另一方面，腔内也不应有金属物体，因为金属物体会扰乱腔内的场强分布，可能引起不谐振和扩大驻波。

　　另一个必须注意的要点是，要严格防止微波泄漏。系统的进出口与外界相通的部位，均需要考虑微波的屏蔽或衰减，并确保微波不会干扰到其他探测元件的工作。