微波组合干燥技术的研究现状PPT课件
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3.微波组合干燥技术
组合干燥是一种具有广阔发展前景的干燥技
0c59f8ea 工业微波设备
术，它可以发挥各种干燥工艺的长处，克服各自缺 点，借长补短，达到高效率、低能耗、优品质的干 燥目的。由于微波干燥是一种完全不同于其它干燥 方式的干燥技术，所以它也是与其它干燥方式组合 最多的一种干燥技术，同时也是当前国际上研究最 多的一种干燥技术。以下是几种较常见的组合方
3.2.2.变功率微波真空干燥
加拿大食品工程研究所 ChristeneH．等进行 了萝卜片的变功率微波真空干燥，微波的频率为
0c59f8ea 工业微波设备
2450MHz，微波功率 4kW 可调，真空度为 13.3kPa， 萝卜片的终水分为 10％，微波谐振腔为圆筒形， 直径 350mm，长度 500mm，采用的干燥工艺为：干 燥开始后的最初 19min 微波功率为 3kW，中间 4min 为 1kW，最后 10min 为 0.5kW。试验过程研究了颜 色、复水性、密度和胡萝卜素、维生素含量等质量
2.国内外研究现状
早在上世纪 80 年代，美国、加拿大、英国和 德国就开始研究微波真空干燥技术，主要集中在美 国的威斯康辛大学、加利福尼亚大学，加拿大的 BritisC0lumbia 大学，德国的 Karlsruhe 大学， 英国的 QueenUniversity，希腊的国立科技大学， 法国的 Albi 研究所等。研究的内容涉及微波真空
单一的干燥系统在接近干燥终了时效率最低 去除几个百分点的水分往往需要很长的时间，利用 微波可以显著减少干燥时间。
3.1.3.在最初预热阶段加入微波
在干燥前物料含水率较高，可以先用微波将物 料加热到蒸发温度，然后用普通热风干燥，去除表 面水分，干燥时间可以缩短。
3.2.微波真空组合干燥
0c59f8ea 工业微波设备
0c59f8ea 工业微波设备
干燥机理、传热传质微波真空干燥模拟、微波真空 干燥能耗与工艺以及各种不同类型物料(香蕉，萝 卜片，果胶，土豆，浆果等)的微波真空干燥操作 等。
国内目前的研究单位有江南大学食品学院、东
北大学、大连水产大学、中国农业大学、浙江大学、 上海工程技术大学、华南理工大学、华南农业大学、 天津轻工大学、上海辰灿轻工机械、四川大学食品 学院食品科学与工程系、南京三乐微波技术等。
式。
3.1 微波热风组合干燥(也称微波对流干燥)
在与微波组合的干燥方法中，微波热风组合干 燥是研究最多的一种。由于热风干燥时间长、质量 差，故不适合干燥热敏性物料；采用热风微波组合
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干燥可以克服上述缺点。此外，微波干燥的成本与 热风干燥相比还是很高，单纯微波干燥是不经济 的。热风干燥对物料来说是从表面向内干燥，温度 梯度与水分转移的方向相反，而微波干燥是从内部 加热，温度梯度与水分转移的方向相同，二者结合， 可以达到既缩短干燥时间又降低成本的目的。微波
关键词：微波组合干燥现状
摘要：本文阐述了国内外微波真空干燥的研究 现状，重点分析了各种微波干燥，并分析了微波真 空于燥技术的几个问题。
1.序言
微波是指频率为 300MHz～300GHz、波长为 lmm～lm 的电磁波。它的干燥原理是：微波发生器 将微波辐射到待干燥的物料上，当微波射人物料内 部时，使物料内的水等极性分子按微波频率作同步 旋转和摆动；水等极性分子高速旋转的结果，使物 料内部瞬时产生摩擦热，导致物料内部和表面同时
微波虽然具有加热速度快、干燥时间短、选择 性好、能源利用率高和便于控制等优点，但单纯使 用微波进行食品干燥，容易产生由于过热引起的烧 伤现象和食品边缘焦化、结壳和硬化等现象；上述 现象多半是由于温度过高和干燥过快引起的。采用 真空可以降低水的蒸发温度，使物料在较低的温度
下快速蒸发，同时还可避免氧化，因而改善了干燥 品质。在医药、食品和化工领域有很多热敏性物料 需要低温快速干燥，因此，将微波技术与真空技术 相结合就成为一项极具发展前景和实用价值的新 技术。从国内外有关微波干燥的研究现状来看，微 波真空组合干燥也是目前发展较快的一种组合干
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歇式微波真空干燥技术是 Edh0lm 于 1933 年提出 的。采用这种技术的特点是使物料中的水分和温度 在间歇阶段能够均衡再分配，减少水分梯度，这将 有利于提高下阶段的干燥速率。
试验还表明，脉冲微波干燥时，微波接通时间
越长、断开时间越短，物料温度越高。因此，通过 调节脉冲比或真空度可以改变物料的温度。
升温，使大量的水分子从物料中蒸发逸出，从而达 到干燥的目的。
微波真空干燥是随微波干燥技术发展起来的 一项新的组合干燥技术。它不仅具有干燥速度快、 时问短、物料温度低、色香味及营养成分保留好等
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优点，而且参数容易控制，能干燥多种不同类型的 物料。目前我国虽有一些单位正在进行研究，但其 技术性能还需要完善，在机理和工艺方面也还有很 多问题需要深化和研究。
江南大学食品学院进行了甘蓝的微波真空和
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热风联合干燥试验。试验结果表明：微波真空联合 干燥缩短干燥时问 48％，提高了营养成分和叶绿 素的保存率，改善了干燥品质。
大连水产大学张国琛进行了扇贝柱的微波-真 空-联合干燥，试验研究了微波功率、真空度，微
波炉启闭比、预处理盐水浓度和扇贝大小对干燥效 果的影响，建立了扇贝微波真空干燥的动力学模 型。
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燥技术。
3.2.1.脉冲间歇式微波真空干燥
微波干燥虽有许多优点，但经常会发生局部过 热、表面硬化、颜色不正和加热不均匀等现象；此 外，能量效率不高也是一个缺点。产生这些现象的
原因之一就是热质传递控制不当，解决的方法之一 是采用脉冲方式输入微波能，即短时间的微波加热 和较长时间的间断。试验证明：当物料干燥到临界 水分以后，连续施加微波能并不能加速水分的蒸 发；采用间歇干燥的方法，不仅可以节省能量、提 高干燥效率，还可以改善干后物料的品质。脉冲间
与热风干燥可以有三种结合方式。
3.1.1.在临界含水率处加入微波
当干燥从恒速段进入降速段(即物料含水率达 Fra Baidu bibliotek临界水分)时将微波能引入干燥器，使物料内部 产生热量和蒸汽压，使水分扩散至物料的表面并被
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排除，这时利用微波会非常显著地提高干燥速度。
3.1.2.在干燥器的终端加入微波
组合干燥是一种具有广阔发展前景的干燥技
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术，它可以发挥各种干燥工艺的长处，克服各自缺 点，借长补短，达到高效率、低能耗、优品质的干 燥目的。由于微波干燥是一种完全不同于其它干燥 方式的干燥技术，所以它也是与其它干燥方式组合 最多的一种干燥技术，同时也是当前国际上研究最 多的一种干燥技术。以下是几种较常见的组合方
3.2.2.变功率微波真空干燥
加拿大食品工程研究所 ChristeneH．等进行 了萝卜片的变功率微波真空干燥，微波的频率为
0c59f8ea 工业微波设备
2450MHz，微波功率 4kW 可调，真空度为 13.3kPa， 萝卜片的终水分为 10％，微波谐振腔为圆筒形， 直径 350mm，长度 500mm，采用的干燥工艺为：干 燥开始后的最初 19min 微波功率为 3kW，中间 4min 为 1kW，最后 10min 为 0.5kW。试验过程研究了颜 色、复水性、密度和胡萝卜素、维生素含量等质量
2.国内外研究现状
早在上世纪 80 年代，美国、加拿大、英国和 德国就开始研究微波真空干燥技术，主要集中在美 国的威斯康辛大学、加利福尼亚大学，加拿大的 BritisC0lumbia 大学，德国的 Karlsruhe 大学， 英国的 QueenUniversity，希腊的国立科技大学， 法国的 Albi 研究所等。研究的内容涉及微波真空
单一的干燥系统在接近干燥终了时效率最低 去除几个百分点的水分往往需要很长的时间，利用 微波可以显著减少干燥时间。
3.1.3.在最初预热阶段加入微波
在干燥前物料含水率较高，可以先用微波将物 料加热到蒸发温度，然后用普通热风干燥，去除表 面水分，干燥时间可以缩短。
3.2.微波真空组合干燥
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0c59f8ea 工业微波设备
干燥机理、传热传质微波真空干燥模拟、微波真空 干燥能耗与工艺以及各种不同类型物料(香蕉，萝 卜片，果胶，土豆，浆果等)的微波真空干燥操作 等。
国内目前的研究单位有江南大学食品学院、东
北大学、大连水产大学、中国农业大学、浙江大学、 上海工程技术大学、华南理工大学、华南农业大学、 天津轻工大学、上海辰灿轻工机械、四川大学食品 学院食品科学与工程系、南京三乐微波技术等。
式。
3.1 微波热风组合干燥(也称微波对流干燥)
在与微波组合的干燥方法中，微波热风组合干 燥是研究最多的一种。由于热风干燥时间长、质量 差，故不适合干燥热敏性物料；采用热风微波组合
0c59f8ea 工业微波设备
干燥可以克服上述缺点。此外，微波干燥的成本与 热风干燥相比还是很高，单纯微波干燥是不经济 的。热风干燥对物料来说是从表面向内干燥，温度 梯度与水分转移的方向相反，而微波干燥是从内部 加热，温度梯度与水分转移的方向相同，二者结合， 可以达到既缩短干燥时间又降低成本的目的。微波
关键词：微波组合干燥现状
摘要：本文阐述了国内外微波真空干燥的研究 现状，重点分析了各种微波干燥，并分析了微波真 空于燥技术的几个问题。
1.序言
微波是指频率为 300MHz～300GHz、波长为 lmm～lm 的电磁波。它的干燥原理是：微波发生器 将微波辐射到待干燥的物料上，当微波射人物料内 部时，使物料内的水等极性分子按微波频率作同步 旋转和摆动；水等极性分子高速旋转的结果，使物 料内部瞬时产生摩擦热，导致物料内部和表面同时
微波虽然具有加热速度快、干燥时间短、选择 性好、能源利用率高和便于控制等优点，但单纯使 用微波进行食品干燥，容易产生由于过热引起的烧 伤现象和食品边缘焦化、结壳和硬化等现象；上述 现象多半是由于温度过高和干燥过快引起的。采用 真空可以降低水的蒸发温度，使物料在较低的温度
下快速蒸发，同时还可避免氧化，因而改善了干燥 品质。在医药、食品和化工领域有很多热敏性物料 需要低温快速干燥，因此，将微波技术与真空技术 相结合就成为一项极具发展前景和实用价值的新 技术。从国内外有关微波干燥的研究现状来看，微 波真空组合干燥也是目前发展较快的一种组合干
0c59f8ea 工业微波设备
歇式微波真空干燥技术是 Edh0lm 于 1933 年提出 的。采用这种技术的特点是使物料中的水分和温度 在间歇阶段能够均衡再分配，减少水分梯度，这将 有利于提高下阶段的干燥速率。
试验还表明，脉冲微波干燥时，微波接通时间
越长、断开时间越短，物料温度越高。因此，通过 调节脉冲比或真空度可以改变物料的温度。
升温，使大量的水分子从物料中蒸发逸出，从而达 到干燥的目的。
微波真空干燥是随微波干燥技术发展起来的 一项新的组合干燥技术。它不仅具有干燥速度快、 时问短、物料温度低、色香味及营养成分保留好等
0c59f8ea 工业微波设备
优点，而且参数容易控制，能干燥多种不同类型的 物料。目前我国虽有一些单位正在进行研究，但其 技术性能还需要完善，在机理和工艺方面也还有很 多问题需要深化和研究。
江南大学食品学院进行了甘蓝的微波真空和
0c59f8ea 工业微波设备
热风联合干燥试验。试验结果表明：微波真空联合 干燥缩短干燥时问 48％，提高了营养成分和叶绿 素的保存率，改善了干燥品质。
大连水产大学张国琛进行了扇贝柱的微波-真 空-联合干燥，试验研究了微波功率、真空度，微
波炉启闭比、预处理盐水浓度和扇贝大小对干燥效 果的影响，建立了扇贝微波真空干燥的动力学模 型。
0c59f8ea 工业微波设备
燥技术。
3.2.1.脉冲间歇式微波真空干燥
微波干燥虽有许多优点，但经常会发生局部过 热、表面硬化、颜色不正和加热不均匀等现象；此 外，能量效率不高也是一个缺点。产生这些现象的
原因之一就是热质传递控制不当，解决的方法之一 是采用脉冲方式输入微波能，即短时间的微波加热 和较长时间的间断。试验证明：当物料干燥到临界 水分以后，连续施加微波能并不能加速水分的蒸 发；采用间歇干燥的方法，不仅可以节省能量、提 高干燥效率，还可以改善干后物料的品质。脉冲间
与热风干燥可以有三种结合方式。
3.1.1.在临界含水率处加入微波
当干燥从恒速段进入降速段(即物料含水率达 Fra Baidu bibliotek临界水分)时将微波能引入干燥器，使物料内部 产生热量和蒸汽压，使水分扩散至物料的表面并被
0c59f8ea 工业微波设备
排除，这时利用微波会非常显著地提高干燥速度。
3.1.2.在干燥器的终端加入微波