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微波加热技术是利用电磁波把能量传播到被加热物体内部,加热达到生产所需求的一种新技术。常用的微波频率有915MHz和2450MHz。由于具有高频特性,它以每秒数十亿次的惊人速度进行周期变化物料中的极性分子(典型的如水分子、蛋白质、核酸、脂肪、碳水化合物等)吸收了微波能以后,他们在微波的作用下呈方向性排列的趋势,改变了其原有的分子结构。当电场方向发生变化时,亦以同样的速度做电场极性运动,就会引起分子的转动,致使分子间频繁碰撞而产生了大量的摩擦热,以热的形式在物料内表现出来,从而导致物料在短时间内温度迅速升高、加热或熟化。 与此同时,在微波的作用下,物料中的有害菌、虫害等微生物受到无极性热运动和极性转动两方面的作用而改变其排列组合状态及运动规律,即使得生物体因蛋白质的变性而失活,并使细胞中核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的若干氢键松弛、断裂或重组,干扰或破坏其正常的新陈代谢、遗传和增殖,抑制或致死菌体及害虫的生长,达到杀虫、灭菌、保鲜的效果。
(1)加热速度快 常规加热(如火焰、热风、电热、蒸汽等)都是利用热传导、对流、热辐射将热量首先传递给被加热物的表面,再通过热传导逐步使中心温度升高(既常称的外部加热)。它要使中心部位达到所需的温度,需要一定的热传导时间,而对热传导率差的物体所需的时间就更长。微波加热则属内部加热方式,电磁能直接作用于介质分子转换成热,且透射使介质内外同时受热,不需要热传导,故可在短时间内达到均匀加热。(2)均匀加热 用外部加热方式加热时,为提高加热速度,就需升高外部温度,加大温差梯度。然而随之就容易产生外焦内生现象。微波加热时不论形状如何,微波都能均匀渗透,产生热量,因此均匀性大大改善。(3)节能高效 不同物料对微波有不同吸收率,含有水份的物质容易吸收微波能。玻璃、陶瓷、聚丙烯、聚乙烯、氟塑料等则很少吸收微波,金属将反射电波,这些物质都不能被微波加热。微波加热时,被加热物料一般都是放在用金属制成的加热室内,加热室对电磁波来说是个封闭的腔体,电磁波不能外泄,只能被加热物体吸收,加热室内的空气与相应的容器都不会被加热,所以热效率高。同时工作场所的环境温度也不会因此而升高,生产环境明显改善。(4)易于控制 微波功率的控制是由开关、旋钮调节,即开既用,无热惯性,功率连续可调,易于自动化。 (5)清洁卫生 对食品、药品等加工干燥时,微波热效应与生物效应能在较低的温度下迅速杀虫灭均,能最大限度的保持营养成分和原色泽,所以微波加热在食品工业中得到广泛的应用。(6)选择性加热 不同性质的物料对微波的吸收损耗不同,既选择性加热的特点,这对干燥过程有利。因为水分子对微波的吸收损耗最大,所以含水量高的部位,吸收微波功率多于含水量较低的部位,从而干燥速率趋一致。但有些物质呈负温度系数,温度愈高,εr和tgδ将增大,吸收愈好,造成正反馈使这一部分的温度急剧上升。对这类物质进行微波加热就要注意合理制定加工工艺。(7)安全无害 通常微波能是在金属制成的封闭加热室、波道管内传输。公司集多年加工经验和技术装备,采用先进设计,使进出料口、观察窗、炉门等处的微波泄漏严格控制在国家安全标准指标内,大大低于国家制定的安全标准。而且微波不属于放射性射线、又无有害气体排放,是一种十分安全的加热技术。微波加热干燥方法与通常加热方法(如热空气、火焰、电热器、煤气炉、红外线、高频感应加热等)相比,具有许多特点。主要是:不需热量由表及里的传递,直接加热物体内部,且热常场温度分布均匀;温度可瞬时控制,准确控制加热时间;所需加热时间短;产品质量、产量及劳动生产率得到提高;适合生产过程自动化;无公害、污染问题。
一、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。二、微波干燥特点: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。