濃縮與干燥技術系列二
微波干燥
（1）微波加熱干燥原理
微波是頻率在300兆赫到300千兆赫的電磁波（波長1米-1毫米），具有較強的穿透性。物料介質由極性分子和非極性分子組成，在電磁場作用下，這些極性分子從隨機分布狀態轉為依電場方向進行取向排列。
微波發生器將微波輻射到干燥物料上，當微波射入物料內部時，促使水等極性分子隨微波的頻率作同步旋轉，在微波電磁場作用下，這些取向運動以每秒數十億次的頻率不斷變化，造成分子的劇烈運動與碰撞摩擦，從而產生熱量，達到電能直接轉化為介質內的熱能。
可見，微波加熱是介質材料自身損耗電場能量而發熱。而不同介質材料的介質常數εr和介質損耗角正切值tgδ是不同的，故微波電磁場作用下的熱效應也不一樣。由極性分子所組織的物質，能較好地吸收微波能。
水分子呈極強的極性，是吸收微波的最好介質，所以凡含水分子的物質必定吸收微波。另一類由非極性分子組成，它們基本上不吸收或很少吸收微波，這類物質有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜等、塑料制品和玻璃、陶瓷等，它們能透過微波，而不吸收微波。這類材料可作為微波加熱用的容器或支承物，或做密封材料。
在微波電場中，介質吸收微波功率的大小P 正比于頻率f、電場強度E 的平方、介電常數εr 和介質損耗正切值tgδ。
即：
此外，在實際應用中會出現一種現象，就是有的加熱透，有的加熱不透，這就存在一個穿透能力和透射深度問題。穿透能力是電磁波穿入到介質內部的本領，電磁波從介質的表面進入并在其內部傳播時，由于能量不斷被吸收并轉化為熱能，它所攜帶的能量就隨著深入介質表面的距離，以指數形式衰減。
透射深度被定義為材料內部功率密度為表面能量密度的1/e 或36.8%處算起的深度。
從上式可看出，微波的加熱深度比紅外加熱大得多，因為微波的波長是紅外波長的近千倍。紅外加熱只是表面加熱，微波是深入內部加熱。
目前國內用于工業加熱的常用頻率為915兆赫和2450兆赫。 微波頻率與功率的選擇可根據被加熱材料的形狀、材質、含水率的不同而定。
（2）微波干燥的特點
①效率高、節約能源、加熱均勻。微波具有穿透性，能穿透到被加熱物體的內部進行加熱，做到里外同時加熱，電熱效率高、加熱均勻、熱損失小。與常規電熱干燥相比，一般可節電1/3-1/2。
②低溫殺菌效果好，微波熱效應、非熱效應雙重殺菌作用，與常規方法比，具有低溫、快速的特點。
③控制方便及時、生產不受氣候條件影響，微波設備即開即用，沒有熱慣性，微波功率的大小、傳輸速度可連續平滑調節，可連續24小時生產。
④微波設備加熱時本身沒有熱輻射，可改善勞動條件。微波泄漏量符合國家標準。設備結構緊湊、占地面積小。
噴霧干燥
（1）噴霧干燥原理
噴霧干燥是采用霧化器將原料液分散為霧滴，并用熱氣體（空氣、氮氣或過熱水蒸氣）干燥霧滴而獲得產品的一種干燥方法。原料液可以是溶液、乳濁液、懸浮液，也可以是熔融液或膏糊液。干燥產品根據需要可制成粉狀、顆粒狀、空心球或團粒狀。
溶液的噴霧干燥，是在瞬間完成的。為此，必須最大限度地增加其分散度，即增加單位體積溶液中的表面積，才能加速傳熱和傳質過程。
例如體積為1cm3的溶液，若將其分散成直徑為10μm 的球形小液滴，分散前后相比，表面積增大1290倍，從而大大地增加了蒸發表面，縮短了干燥時間。因此液體的霧化、將料液分散為霧滴的霧化器是噴霧干燥的關鍵部件。
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