粉（fěn）體幹燥（zào）-造粒-微波（bō）加熱（rè）幹燥新（xīn）工藝路線的探討（2）

5.  微波加熱幹燥的工業應用
      微波加熱在20世紀70年代我國電子工業下屬單位成立了微波應用（yòng）研究所，推廣微波加熱技術。一些軍工企業研製成功5kw、10kw、20kw磁控管（guǎn）、調速管，試製20kw、40kw工業微波爐，在木材、食品、醫藥、化工、陶瓷等工業部門應用，獲得較高經濟效益。
      （1）食品的微波速效幹燥
      用微波加熱的方法將蔬菜幹燥為含水量低於20%的“幹菜”，比傳統方法效率高10多倍。用微波加熱幹燥海藻類食品，其鮮味與新鮮的海藻差別很少。油炸類食品用微波進行^終幹燥，不僅省油，還可得到含油率低的清淡味美的食品，如（rú）方便麵等食品。
      （2）食品、果品的微（wēi）波膨（péng）化幹燥
      以蛋白質為主的原料（liào）加入澱粉類強（qiáng）化劑、鹽、調味品和膨脹劑等（děng）混含攪拌、成型、預幹燥，再用微波加（jiā）熱，產生（shēng）二氧化碳和水蒸汽獲得質地鬆（sōng）散的食品。蘋果切（qiē）成片，經預幹燥（水分由（yóu）92%幹至含水20%），後用微（wēi）波加熱幹燥，再急冷，則得（dé）到（dào）與（yǔ）鮮蘋果一（yī）樣鮮味的蘋（píng）果脆。
      （1）肉類的微波烹調加工
      用微波加熱烹（pēng）調肉類，平均節能（néng）63%，肉類的營養成分（fèn）不受影響。如用2450MHz頻率的2.2kw的微波烤爐烤肉（ròu）僅需2.8min，肉骨頭能反射微（wēi）波，故肉的內（nèi）部易（yì）熟透。
      （2）食品微波殺菌保鮮
      我國城鎮（zhèn）居民80%的家庭擁有家用微（wēi）波爐，很少人（rén）知道剩飯剩菜用微（wēi）波（bō）爐加熱（rè）1~2min，一般雜菌就會殺死。
      （3）藥（yào）材微波加熱幹燥滅菌
      中草（cǎo）藥是中國的國（guó）寶，但不論是飲片還是水丸、蜜丸，因為其雜菌含量較多，故出口換外匯受到限製。大家知道中藥材都是植物的根、莖、葉。采摘（zhāi）後（hòu）經太陽曬（shài），水洗用舊式烘房烘幹，故（gù）雜菌數量較高，每（měi）克達5萬至10萬。中藥廠用鈷60照（zhào）射雜菌量下降到1萬左右。用微波加熱幹燥，不僅時間縮短很多（如蜜丸舊式烘房需6h，而微波連續（xù）幹燥僅需22min），而且含菌（jun1）數降（jiàng）低一個數量級（jí）（1萬個菌可降低至（zhì）1千個左右（yòu）），中藥成分不受任何影響。丸藥色澤好，收縮率小，特別是草藥。
      （4）微波加熱幹（gàn）燥陶瓷胚體
      采用（yòng）微波二級連續幹燥陶瓷坯體，幹燥時間比舊法縮短2/3（由1.5h降至0.5h），而且陶瓷坯體各部濕分含量均勻，表麵無麻皺。上釉、燒製（zhì）成品率高、品質好。
      （5）微（wēi）波加熱幹燥木材
      南京某高新企業為東北木材企業提供很多台套微波加熱幹燥設備，用915MHz，60kw隧道式微波幹（gàn）燥器（qì）對紅木、樺木等進行加熱幹燥，獲得^可喜的效果。
      （6）染料、聚合物等物料的幹燥領域（yù）裏，微波加熱幹燥技術大有用武之地
      據資料分析，有些染（rǎn）料及其助劑在幹燥過程中環境保護（hù）成為突出的問題，這類物料粒度較小（<100μm）且帶有鮮明的色彩（cǎi），即使很少量的粉塵飛（fēi）揚，對環境也會造成明顯的汙染，所以對幹燥過程排氣中粉塵收集要^細致，一般需要二級收塵，而第二級往往采用袋濾器或濕式洗滌式除塵器，洗滌（dí）水要循（xún）環使用，不用直（zhí）接排放，否則會對環境造成二次汙染。如果采用前期預幹燥（控製含水量在15%左右）進行造粒（顆粒（lì）直（zhí）徑按商品粒度），再對顆粒染料進行微波加熱幹燥，可以得到均（jun1）勻幹燥產品，並（bìng）且可以提高色澤、溶解度、擴散性和吸附性等物理（lǐ）性能。因為（wéi）微波加（jiā）熱幹燥能嚴格控製（zhì）幹燥溫度和時間，從而（ér）得到商品所需要的晶型體。
6.  微波（bō）加熱幹燥器
      微波加熱幹燥器，主要由微波源控製櫃、諧振腔（幹燥室）、傳動裝置（zhì）、排濕風（fēng）機等組成。可以（yǐ）間隙或連（lián）續對各種形態的物料進行加熱幹（gàn）燥。微波源可用大功（gōng）率調速管，磁（cí）控管（5kw 、10kw、20kw）或小功率微波管（1kw、2kw）。采用多源饋能的方（fāng）式，不論是大功率還是小（xiǎo）功率的微波管都能設計製造出大功率的微波幹燥器，如（rú）用2隻20kw磁（cí）控管從兩個耦合孔向幹燥室饋送微波能（néng），則得到40kw 的幹燥器。如20隻2kw的（de）微波管分20個耦合孔向幹燥室饋能，也（yě）可以得40kw的微波加熱幹（gàn）燥器，這兩種方法獲得大功率幹燥器（qì），各有優點缺點，但采用小功率（lǜ）管多（duō）口饋能有如下優勢（shì）：小功（gōng）率管價格低，易（yì）於維修，單（dān）管受損可（kě）以不停機（jī）更換。
      微（wēi）波加熱幹燥器的幹燥室（或稱微（wēi）波諧振腔）可做成各種型式，主要有多模微波爐（矩形，圓型駐波腔）、單模諧振腔、行波型等三種。視被加熱幹燥物料的形狀而設（shè）計不同型式幹燥室，如絲狀、纖維、紙可用（yòng）行波腔（qiāng），電磁波在加熱（rè）器直行傳播或曲折（shé）傳播，平板型，V型波導，脊（jǐ）弓型波（bō）導等。粉狀、膏狀、顆粒等物料的幹燥室（shì）可設計成箱式、隧（suì）道（dào）式微波幹燥器，不論（lùn）何種微波腔，均是用其固有的品（pǐn）質（zhì）數來衡量其優勢。
 

      式（shì）中V為腔（qiāng）內體積，m3；S腔內表麵積m2；δ，趨膚深度（dù），m，δ= /πfμσ，μ磁導率，H/m。該式告訴（sù）我們（men）可以根據（jù）諧振腔所用材料、形狀、尺寸來估算它的Qo值。Qo是衡量腔體損耗的基本參量，另一參數諧振頻率fo是（shì）腔（qiāng）體諧振特性的基本參量。特性阻抗ξo是衡量腔體內（nèi）某（mǒu）參考麵上電場強度的基本參量。

      這裏要強調的是fo、Qo、ξo都是對一定的振蕩模式而言的，不（bú）同的模式其基本參量的數值（zhí）一般（bān）是不同的。諧振腔（qiāng）需金（jīn）屬導體材料（liào），如不鏽鋼、鋁等。
      傳動（dòng）裝置在微波（bō）加熱幹燥器中的作用，主要輸送物料進出幹燥室，如傳送（sòng）帶，介質（zhì）筒等，都需用絕緣體材料製作，如（rú），聚四氟乙稀、石英玻璃、95瓷等。
      微波加熱幹燥器在物料進（jìn）入和排出幹（gàn）燥室的進出口處設置（zhì）軛流器微波泄露，泄露量要（yào）低於2mw/cm2。
      總之，微波（bō）加熱幹（gàn）燥裝置體積小、結構簡單、效率高、操（cāo）作維護方便。為什麽微波加熱幹燥器一次性投資較高呢？主要是微（wēi）波源投資大，如5kw的微波源及控製櫃需（3~5）萬元，10kw的需（5~7）萬（wàn）元。隨著電子工（gōng）業的發展，小功率微（wēi）波源會實現產量大，製作工藝先進，價格降低且效率高、壽命長（zhǎng）的目的（de）。用小功率微波管多源饋能的微波加熱幹燥器價格會合理下降。
7.  結論
      本（běn）文對粉體處理提出了新的工藝路線，即粉體前期（qī）預幹燥，終濕含量控製在（zài）10%~15%——再對這種鬆散濕物料進行輥壓造（zào）粒——對顆粒（lì）物（wù）料用微波加熱方法進行幹燥。通過全文分析這條工藝（yì）路線有如下特點：
     （1）整個工藝過程沒有（yǒu）嚴重的粉（fěn）塵飛揚和汙染環境。
     （2）幹燥（zào）速率高，前期幹（gàn）燥除去的濕分是自由水，幹燥（zào）處於（yú）恒速幹燥階（jiē）段（duàn），即外部因素控（kòng）製的幹燥（zào）階段（duàn）。故隻需改變外部可變量，如熱空氣用量，介質溫（wēn）度（dù），強傳熱等便可加速幹燥（zào）（當（dāng）然（rán）要防止物料出現缺陷（xiàn））。後（hòu）期顆粒（lì）幹燥用微波加熱方法，物料顆粒內與表麵同（tóng）時生熱（rè），內部濕分汽化形成壓力梯度，促使內部濕分向表麵遷移，加速幹燥，雖（suī）然過程受內部條件控（kòng）製，微波加熱的特點改變了傳熱傳質動力學條件，即物料（liào）內部水分在壓力梯度和正的溫度梯度、濕度梯度共同推動下，迅速向表麵遷移，並向空氣中傳遞，被排濕風機排出。
     （3）節能、鬆散的濕物料用（yòng）輥壓機造（zào）粒，易成粒，顆粒均勻，強度（dù）高，耗能低。前（qián）期幹燥和後期幹（gàn）燥方法科學合理,能量得到高效利用。
     （4）幹燥—造粒—幹燥可安排一條龍生（shēng）產（chǎn），便於實現自動（dòng）化生產和管理。建議國家有（yǒu）關單位考慮推廣應用。

參考文獻
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