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微波干燥的原理 微波真空干燥原理图

返回列表 发布日期: 18-09-06

微波是一种电磁波,可产生高频电磁场。介质材料由极性分子和非极性分子组成,在电磁场作用下,极性分子从原来的随机分布状态转向依照电场的极性排列取向,在高频电磁场作用下造成分子的运动和相互摩擦从而产生能量使得介质温度不断提高。因为电磁场的频率极高,极性分子振动的频率很大,所以产生的热量很高。当微波加热应用于食品工业时,在高频电磁场作用下,食品中的极性分子(水分子)吸取微波能产生热量,使食品迅速加热、干燥。水和一般湿介质在一定的介质分压作用下,对应一定的饱和温度,真空度越大,湿物料所含的水或湿介质对应的饱和温度越低,即沸点温度低,越易汽化逸出而使物料干燥,真空干燥就是根据这一热物理特性,在真空条件下将气相中的低压水蒸气及空气等含量较少的不凝结气体,借真空泵的抽吸而除去。

微波干燥的原理 微波真空干燥原理图

真空干燥时物料的脱水是依靠热传导将外来热量传递给被干燥物料的,而在低气压环境下,用对流方式进行热传递速度较慢,妨碍了真空干燥优点的发挥。微波干燥是利用介电加热原理,依靠高频电磁振荡来引发分子运动,使被加热物发热,加热方式有别于传统的对流、传导与辐射,系微波直接对物体进行加热,传热这一限制因素被打破。微波真空干燥把微波干燥和真空干燥两项技术结合起来,充分发挥各自优势,在一定的真空度下水分扩散速率加快,可以在低温条件下对物料进行干燥,较好地保持了物料的营养成分。微波可为真空干燥提供热源,克服了真空状态下常规热传导速率慢的缺点,因而大大缩短了干燥时间,提高了生产效率。

微波真空干燥的特点:

1、干燥均匀快速。

2、能很好地保持食品的营养成分和风味。

3、具有防霉、杀菌、保鲜的作用。

4、节能高效、安全环保。

5、易于控制及实现连续化生产。

微波干燥的原理 微波真空干燥原理图

几个重要因素对微波真空干燥效果的影响

(1)物料的种类和大小

由于物料种类和状态千差万别,微波真空干燥工艺并非固定不变。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,一般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。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,而是一个整体,需要特别注意料层的内外温差。一般当物料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,但反效果是延长了干燥时间。

(2)真空度

压力越低,水的沸点温度越低,物料中水分扩散速度加快。微波真空谐振腔内真空度的大小主要受限于击穿电场强度,因为在真空状态下,气体分子易被电场电离,而且空气、水汽的击穿场强随压力而降低;电磁波频率越低,气体击穿场强越小。气体击穿现象最容易发生在微波馈能耦合口以及腔体内场强集中的地方。击穿放电的发生不仅会消耗微波能,而且会损坏部件并产生较大的微波反射,缩短磁控管使用寿命。如果击穿放电发生在食品表面,则会使食品焦糊,一般20kV/m的场强就可击穿食品(介电常数不同)。所以正确选择真空度大小非常重要,真空度并非越高越好,过高的真空度不仅能耗增大,而且击穿放电的可能性增大。

(3)微波功率

微波有对物质选择性加热的特性。水是分子极性非常强的物质,较易受到微波作用而发热,因此含水量愈高的物质,愈容易吸取微波,发热也愈快;当水分含量降低,其吸取微波的能力也相应降低。一般在干燥前期,物料中水分含量较高,输入的微波功率可图1 微波功率对干燥效果的影响高些,可采用连续微波加热,这时大部分微波能被水吸取,水分迅速迁移和蒸发;在等速和减速干燥期间,随着水分的减少,需要的微波能也少,可采用脉冲间隙式微波加热。

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