微波干燥技術(shù)文獻(xiàn)綜述

1、<p><b>　　綜述</b></p><p><b>　　微波干燥技術(shù)</b></p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　班 別

2、 </p><p>　　專 業(yè) 名 稱 </p><p>　　所 屬 系 </p><p>　　指 導(dǎo) 老 師 </p><p>　　綜述提交日期 </p><p&

3、gt;<b>　　微波干燥技術(shù)</b></p><p><b>　　Xxx</b></p><p>　?。◤V東xxxx職業(yè)學(xué)院 制藥工程學(xué)院 廣州510520）</p><p>　　【摘要】通過分析微波干燥的應(yīng)用、機(jī)理特點(diǎn)，以及與傳統(tǒng)干燥方法的比較，提出微波干燥與常規(guī)干燥方法相互配合使用，可更好的發(fā)揮不同干燥方法的優(yōu)勢(shì)，達(dá)

4、到優(yōu)化節(jié)能的目的。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】微波干燥；應(yīng)用；機(jī)理</p><p>　　Microwave drying technology</p><p>　　[Abstract] Through the analysis of the application of microwave drying mechanism, characteristics, a

5、nd the comparison of the traditional drying methods, and puts forward the microwave drying and conventional drying methods used in conjunction, can better play to the advantages of different drying methods to optimize th

6、e purpose of saving energy.</p><p>　　[Key words] Microwave drying; The application of microwave drying</p><p>　　微波能穿透到物料內(nèi)部，使物料表里同時(shí)產(chǎn)生熱能，不會(huì)產(chǎn)生外焦內(nèi)生現(xiàn)象。隨著物料表面水分不斷蒸發(fā)，物料表面溫度將略低于里層溫度，形成的溫度梯度由內(nèi)指向外，與加熱過程中伴

7、隨發(fā)生的蒸汽壓的遷移方向與熱量遷移方向一致。據(jù)物料干燥理論，這種加熱狀態(tài)是極有利于物料干燥的。</p><p><b>　　1微波干燥的原理</b></p><p><b>　　1.1原理</b></p><p>　　微波是一種波長極短的電磁波，它和無線電波、紅外線、可見光一樣，都屬于電磁波，微波的頻率范圍從300MHz到

8、300KMHz，即波長從1毫米到1米的范圍。微波加熱干燥是利用微波在快速變化的高頻電磁場中與物質(zhì)分子相互作用，被吸收而產(chǎn)生熱效應(yīng)，把微波能量直接轉(zhuǎn)換為介質(zhì)熱能，微波被物體吸收后，物體自生發(fā)熱，加熱從物體內(nèi)部、外部同時(shí)開始，能做到里外同時(shí)加熱，不同的物質(zhì)吸收微波的能力不同，其加熱效果也各不相同，這主要取決于物質(zhì)的介質(zhì)損耗[1]。水是吸收微波很強(qiáng)烈的物質(zhì)，一般含有水分的物質(zhì)都能用微波來進(jìn)行加熱，快速均勻，達(dá)到很好效果。</p>

9、<p><b>　　1.2微波的產(chǎn)生</b></p><p>　　微波能通常由直流或50MHz交流電通過一特殊的器件來獲得?？梢援a(chǎn)生微波的器件有許多種，但主要分為兩大類：半導(dǎo)體器件和電真空器件。電真空器件是利用電子在真空中運(yùn)動(dòng)來完成能量變換的器件，或稱之為電子管。在電真空器件中能產(chǎn)生大功率微波能量的有磁控管，多腔速調(diào)管，微波三、四極管，行波管等。在目前微波加熱領(lǐng)域特別是工業(yè)應(yīng)用中

10、使用的主要是磁控管及速調(diào)管[2]。</p><p>　　1.3微波干燥系統(tǒng)的組成</p><p>　　微波干燥系統(tǒng)主要由微波發(fā)生器、電源、波導(dǎo)裝置、加熱器、冷卻系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成[3] (圖一)。用于加熱干燥的微波管主要是速調(diào)管和磁控管。速調(diào)管常用于高頻率或大功率的場合。微波管產(chǎn)生的微波通過波導(dǎo)裝置傳輸給加熱器。加熱器主要有箱式、極板式和波導(dǎo)管式等類型。</p>

11、<p>　　1.4微波干燥的特點(diǎn)</p><p>　　干燥速度快、干燥均勻、質(zhì)量好、效率高。</p><p>　　流水線作業(yè)，操作環(huán)境好。</p><p>　　微波具有很強(qiáng)的穿透性。</p><p><b>　　防霉、殺菌、保鮮</b></p><p>　　微波干燥樣品晶粒更小,結(jié)晶度更

12、高,并能阻止粒子聚集,具有較好的分散性。</p><p>　　設(shè)備能即開即用,沒有常規(guī)熱力干燥的熱慣性,操作靈活方便,微波功率可調(diào),傳輸速度從零開始連續(xù)可調(diào),便于操作。</p><p>　　2常規(guī)干燥與微波干燥的比較</p><p><b>　　2.1常規(guī)方法</b></p><p>　　如:蒸汽干燥、電熱干燥、熱風(fēng)干燥

13、等，由10%含水量脫至1%以下需十幾個(gè)小時(shí)，采用微波干燥僅需十幾分鐘；由5%含水量脫至1%以下常規(guī)方法需六至七小時(shí)，采用微波干燥僅需幾分鐘；由30%-20%含水量脫至1%以下，常規(guī)方法需二十幾小時(shí)，采用微波干燥僅用二十分鐘左右。常規(guī)熱力干燥往往在環(huán)境及設(shè)備上存在熱損失，室內(nèi)環(huán)境溫度高。而微波是直接對(duì)物料進(jìn)行作用，因而沒有額外的熱能耗損,微波干燥處理均無以上現(xiàn)象。</p><p>　　2.2與常規(guī)方法相比</

14、p><p>　　微波設(shè)備不需要鍋爐、復(fù)雜的管道系統(tǒng)，煤場和運(yùn)輸車輛，只要具備水，電基本條件即可。相比而言，一般可節(jié)電30％-50％。改善勞動(dòng)條件，節(jié)省占地面積.設(shè)備的工作環(huán)境低、噪音小，極大地改善了勞動(dòng)條件，整套微波設(shè)備的操作只需2-3人。微波干燥設(shè)備可以與上料機(jī)、出料輸送機(jī)、振動(dòng)篩、包裝機(jī)等設(shè)備連接，組成一條流水生產(chǎn)線，這樣大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)力，車間里沒有粉塵飛揚(yáng)狀況發(fā)生，符合國家GMP生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。為解決傳統(tǒng)加熱干燥

15、條件下形成的納米微粒粒徑大小不一、顆粒偏大、形狀不規(guī)則、團(tuán)聚嚴(yán)重等問題，歐陽志強(qiáng)、劉桂華[4]在微波介電加熱干燥條件下，用TiCl4直接水解的方法制備Ti02微粒。結(jié)果表明，微波加熱干燥方法可以解決上述缺點(diǎn)，并且具有清潔、快速、均勻、高效、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),適用于工業(yè)化生產(chǎn)，推廣應(yīng)用前景良好。</p><p>　　3微波干燥技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　3.1果蔬微波干燥技術(shù)</p&

16、gt;<p>　　果蔬微波干燥法與其他干燥方法相比具有很大的優(yōu)越性,主要體現(xiàn)在對(duì)果蔬的外觀、微結(jié)構(gòu)及營養(yǎng)成分的保持等方面。英國的Khraisheh等[5]研究了分別利用微波和熱風(fēng)對(duì)流干燥馬鈴薯片,觀察馬鈴薯質(zhì)量及質(zhì)地結(jié)構(gòu)的變化。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過微波干燥的馬鈴薯片比熱風(fēng)對(duì)流干燥馬鈴薯片的維生素c含量高兩倍。馬鈴薯體積的收縮系數(shù)與含水量的減少系數(shù)間成線性關(guān)系,在對(duì)流熱風(fēng)干燥過程中兩者間曲線的斜率保持不變,即隨著含水量的降低,馬鈴

17、薯片體積勻速收縮。而在微波干燥下,馬鈴薯體積收縮系數(shù)與水分含量減少系數(shù)間的關(guān)系曲線被分為兩段直線,前段斜率較小,也就是隨者含水量的降低,體積緩緩收縮,而后段斜率較大,表明隨著含水量的減少,馬鈴薯體積快速的收縮。</p><p>　　3.2微波板栗干燥技術(shù)</p><p>　　微波焙烤[6]是將被加熱物料本身作為發(fā)熱體，微波的焙烤作用可以瞬時(shí)深入到物料內(nèi)部，使物料內(nèi)外同時(shí)受熱，不需要熱傳導(dǎo)的

18、過程，所以溫升極快，大大縮短了加熱時(shí)間，所需時(shí)間一般為常規(guī)方法的1/4左右。微波能焙烤干果香脆可口、顆粒膨化飽滿、色澤自然、外形美觀、而且具有殺蟲滅菌作用，微波設(shè)備還可極大地改善處產(chǎn)環(huán)境，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)、產(chǎn)品上檔次的理想選擇。</p><p>　　3.3地板微波干燥殺蟲滅菌技術(shù)</p><p>　　地板微波干燥殺蟲滅菌的方法，其特征在于：由微波源將電能轉(zhuǎn)化為微波能，通過微波饋線將微波能

19、輸送給微波輻射器，由微波輻射器將微波能輻射到木地板地毯，使木地板地毯等介質(zhì)暴露在高強(qiáng)度微波輻射下，使其內(nèi)部的極性分子如水分子以及細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)大分子等偶極子快速振蕩而迅速升溫。水分含量高的部位溫度升高快速，使得水分迅速擴(kuò)散而得到干燥，從而達(dá)到干燥除霉殺菌的目的。在微波的熱效應(yīng)以及微波的生物效應(yīng)雙重作用下，可導(dǎo)致生物體DNA、核酸、酶等重要的生物活性成分、細(xì)胞膜等重要的細(xì)胞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可修復(fù)的結(jié)構(gòu)性或功能性損傷而迅速死亡，從而殺死生活或躲藏在

20、木地板地毯中的害蟲、塵螨、病原菌等有害生物。地板的干燥使得有害生物的生存環(huán)境變得極為不利，從而達(dá)到相對(duì)較長的除害目的。</p><p>　　張文輝[7]通過厚木材微波干燥的對(duì)比實(shí)驗(yàn),探索了干燥工藝；測(cè)定并分析了兩種微波腔內(nèi)的場強(qiáng)分布情況和制熱效率,同頻率不同功率、不同間歇時(shí)間下厚木材干燥過程的溫度、干燥速率和含水率的變化規(guī)律,對(duì)“正熱源”的形成和臨界干燥溫度的確定作了進(jìn)一步的探討。溫控下的厚木材微波干燥不僅避免了

21、“溫度失控現(xiàn)象”,而且干燥效率也較高。</p><p>　　3.4陶瓷微波干燥技術(shù)</p><p>　　蜂窩陶瓷由于具有機(jī)械強(qiáng)度高、易于再生、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐熱性好、孔道分布均勻等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景，并被廣泛應(yīng)用于化工。由于多孔材料成型時(shí)含水分較多，孔襲多，且坯體內(nèi)孔壁特別薄，用傳統(tǒng)的方法因加熱不均勻，極難干燥，加之這些多孔材料導(dǎo)熱系數(shù)差，其干燥過程要求特別嚴(yán)格，特別是用于環(huán)保汽車等

22、方面的蜂窩陶瓷，干燥過程控制不好，易變形，形象孔隙率及比表面積。微波干燥技術(shù)已成功的應(yīng)用多孔陶瓷的干燥，其能很容易地把坯體的水分從18%-25%降低到3%以下，降水率達(dá)到0.7-1.5KG[8]，大大縮短干燥時(shí)間、提高成品率。我們亦把微波干燥應(yīng)用于劈開磚的溫坯干燥，效果亦非常明顯。 </p><p>　　山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計(jì)院唐竹新[9]用WB7-2型微波爐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以研究微波能、有機(jī)粘合劑對(duì)蜂窩陶瓷快速穩(wěn)定干燥

23、的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：蜂窩陶瓷體在干燥過程中，有機(jī)粘合劑在微波場的作用下產(chǎn)生凝固、收縮，并且在蜂窩陶瓷體內(nèi)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使蜂窩陶瓷體內(nèi)部的應(yīng)力和缺陷得到分散和固定，從而達(dá)到穩(wěn)定干燥的目的；蜂窩陶瓷坯體自身吸收微波能產(chǎn)生的熱量，能夠快速穩(wěn)定干燥；還發(fā)現(xiàn)蜂窩陶瓷坯體的壁厚是影響其干燥速度的重要因素，而與蜂窩陶瓷體的形狀、尺寸沒有很大關(guān)系。</p><p>　　4微波干燥技術(shù)的共性</p><p&g

24、t;　　果蔬微波干燥技術(shù)、微波板栗干燥技術(shù)、地板微波干燥殺蟲滅菌技術(shù)和陶瓷微波干燥技術(shù)的共同優(yōu)勢(shì)是：微波干燥效率高、時(shí)間短能有效降低生產(chǎn)成本和時(shí)間成本；由內(nèi)至外的干燥方式，使物料整體干燥均勻；能實(shí)現(xiàn)低溫干燥殺菌，有利于熱敏性高附加值物料加工處理；烘干滅菌同時(shí)進(jìn)行，節(jié)約生產(chǎn)程序和勞動(dòng)成本；微波真空設(shè)備功率可調(diào)，溫度易控，能掌握生產(chǎn)中的情況；箱體占地面積小，安裝方便，維修成本低。果蔬微波干燥技術(shù)、微波板栗干燥技術(shù)、地板微波干燥殺蟲滅菌技術(shù)和

25、陶瓷微波干燥技術(shù)的不足和發(fā)展前景：木材干燥業(yè)、果蔬干燥業(yè)、板栗干燥業(yè)和陶瓷干燥業(yè)的發(fā)展?jié)摿薮螅桓稍锬芎钠撸瑢?duì)環(huán)境的污染不容忽視。</p><p><b>　　5結(jié)束語</b></p><p>　　早在上世紀(jì)60年代國外就對(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。我國微波干燥技術(shù)研究起步較晚，與國外相比有一定的差距，但也取得了不錯(cuò)的成

26、績，也有許多研究與應(yīng)用成果。我國微波干燥技術(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[10]。河南勃達(dá)微波設(shè)備有限公司成功開發(fā)出國內(nèi)首臺(tái)超大型大功率輥道式微波干燥耐火材料專用生產(chǎn)線、超大型大功率輥道式微波干燥陶瓷材料專用生產(chǎn)線。填補(bǔ)了工業(yè)微波設(shè)備行業(yè)的部分技術(shù)和超大型設(shè)備制造的空白，給相關(guān)使用行業(yè)帶來巨大的科技提升，比傳統(tǒng)工藝節(jié)省能源40%以上，降低生產(chǎn)成本，帶來了企業(yè)無法比擬的核心競

27、爭力，深受用戶的肯定和信賴。</p><p>　　在此誠心感謝廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院制藥工程學(xué)院范文昌老師和馬娟老師的耐心指導(dǎo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]桂江生,應(yīng)義斌.微波干燥技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].農(nóng)機(jī)化研究,2003,04:153-154.</p><p>　　[2]

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29、t;/p><p>　　[5]江寧,劉春泉,李大婧,金邦荃.果蔬微波干燥技術(shù)研究進(jìn)展[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,01:216-219.</p><p>　　[6]曹小紅,常學(xué)東. 板栗的微波干燥特性及其對(duì)干后品質(zhì)的影響[J].食品工業(yè)科技,2005,01:63-65.</p><p>　　[7]張文輝.厚木材微波干燥工藝的研究[J].福建林學(xué)院學(xué)報(bào),2007,27(4

30、):370-375.</p><p>　　[8]唐竹興.微波能、有機(jī)粘合劑對(duì)蜂窩陶瓷快速穩(wěn)定干燥的影響[J].現(xiàn)代技術(shù)陶瓷,1993,Z1:61-67.</p><p>　　[9]李易進(jìn). 微波干燥的特點(diǎn)及其在陶瓷生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].陶瓷,2001,03:44.</p><p>　　[10]《石油化工設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》——《干燥器》分冊(cè)出版發(fā)行[J].化工設(shè)備與管道