粉（fěn）體幹燥-造粒（lì）-微波加熱幹燥新工藝路線的（de）探（tàn）討（tǎo）（2）

5.  微波（bō）加熱幹燥的工業應用（yòng）
      微波加熱在（zài）20世紀70年代我國電子工（gōng）業下（xià）屬（shǔ）單位成立了微波應用研究所，推廣微波加（jiā）熱技術。一些（xiē）軍工企（qǐ）業研製成功5kw、10kw、20kw磁控管、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（huò）得較高經濟效益。
      （1）食品的微（wēi）波（bō）速效幹燥
      用微波加熱的方法將蔬菜幹燥為含水量（liàng）低於20%的“幹菜”，比傳統方（fāng）法效率高10多倍。用微波加熱幹燥海藻類食品，其鮮味（wèi）與新鮮的（de）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（kě）得到含油率低的清（qīng）淡味美的食品，如方便麵等食品。
      （2）食品、果品的微波膨化幹燥
      以蛋白質為（wéi）主的原料加入澱粉類強化劑、鹽、調（diào）味品和膨脹劑等混（hún）含攪拌、成型、預幹燥，再用微波加熱，產生二氧化碳和水蒸汽獲得質地（dì）鬆散的食品。蘋果切成片（piàn），經預（yù）幹燥（水分由92%幹至（zhì）含水20%），後用微波加（jiā）熱幹燥，再急冷（lěng），則得到與鮮蘋果一樣鮮味的蘋果脆。
      （1）肉類的（de）微波烹調加工
      用（yòng）微波加熱烹調肉（ròu）類，平均節能63%，肉類的（de）營養成分不受影響。如用2450MHz頻率（lǜ）的2.2kw的微波烤爐烤肉僅需2.8min，肉骨（gǔ）頭能反射微波，故肉的內部易熟透。
      （2）食品微波殺（shā）菌保鮮
      我國城鎮居民80%的家庭擁有家用微波爐，很少人知道剩飯剩菜用微波爐加熱1~2min，一般雜菌就會殺死。
      （3）藥材微波加熱幹燥（zào）滅菌
      中草藥是中國的國寶，但不論（lùn）是飲片（piàn）還是水丸、蜜丸，因為其雜菌含量較多，故出口換外匯受到限（xiàn）製。大家知道中藥（yào）材都（dōu）是植（zhí）物的根、莖、葉。采摘後經（jīng）太陽曬，水（shuǐ）洗用舊式烘房烘幹，故雜菌數（shù）量較高，每克達5萬至10萬。中藥廠用鈷60照射（shè）雜菌量下降到1萬左右（yòu）。用微波（bō）加熱幹燥，不僅（jǐn）時間縮短很多（如蜜丸舊式烘房需6h，而微波連續幹燥僅（jǐn）需22min），而且含（hán）菌數降低一（yī）個數量級（1萬個菌可降低至1千個左（zuǒ）右），中（zhōng）藥成分不受任何（hé）影響。丸藥色澤好（hǎo），收縮率（lǜ）小，特別是草藥。
      （4）微波加熱幹燥陶瓷胚體
      采用微波二級（jí）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（ér）且陶（táo）瓷坯體各部濕分含量（liàng）均勻，表麵無麻皺。上釉、燒（shāo）製成品率高、品質好。
      （5）微波加熱幹燥木材
      南京某高新企業為東北木材企業提供很（hěn）多台套微波加熱幹（gàn）燥設備，用915MHz，60kw隧道（dào）式微波幹燥（zào）器對紅木、樺木等進行加熱（rè）幹燥，獲得（dé）^可喜的效果。
      （6）染料、聚合物等物料（liào）的（de）幹燥領域裏，微波加熱（rè）幹燥技術大有用武之地（dì）
      據資料分析（xī），有些染料及其（qí）助劑在（zài）幹燥過程中（zhōng）環（huán）境（jìng）保護成為突出的問題，這（zhè）類物（wù）料粒度較小（xiǎo）（<100μm）且（qiě）帶有鮮明的色彩，即使很少（shǎo）量的粉（fěn）塵飛揚，對環境（jìng）也會造成明顯的汙（wū）染，所以對幹燥過程排（pái）氣中粉塵收（shōu）集要（yào）^細致，一般需要二級收塵，而第二級往（wǎng）往采用袋濾器或濕式洗滌式除塵器，洗滌水要循環使（shǐ）用，不用直接排放，否則（zé）會對環境造成二次（cì）汙染。如果采用（yòng）前期預幹燥（控製含水量在15%左右）進行造粒（顆粒直徑按商品粒度），再對顆粒染料進行微波加熱幹燥，可以得到均勻幹燥產品，並且可以提高色澤、溶解度、擴散性和吸附性等物理性能。因為微波加熱幹燥能嚴格（gé）控（kòng）製幹燥溫（wēn）度和時間，從而得到商品所需要的晶（jīng）型體。
6.  微波加熱幹燥器
      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、排濕風機等組成。可以間隙或（huò）連續（xù）對各種形態的物料（liào）進行加熱（rè）幹燥。微波源可用大功率調速管，磁控（kòng）管（5kw 、10kw、20kw）或小功率微波管（1kw、2kw）。采用（yòng）多源饋能的方式，不論是大功率還是小功（gōng）率（lǜ）的微波管都能設計製造出大（dà）功率的微波幹燥器，如用2隻20kw磁控管從（cóng）兩個耦合孔向幹燥室饋送微（wēi）波能，則得到40kw 的幹燥器。如20隻2kw的微波管分20個耦合孔向幹燥室饋能，也可以得40kw的微波加熱幹燥器，這兩種方法獲得大功率幹燥器，各有（yǒu）優點缺（quē）點，但采用（yòng）小功率管多口饋能有如下優勢：小功率（lǜ）管價格低，易於維修，單管（guǎn）受損可以不停機更（gèng）換。
      微波加（jiā）熱幹燥器的幹燥室（或（huò）稱微波諧振腔（qiāng））可做成（chéng）各種型（xíng）式，主要有（yǒu）多模微波爐（矩形，圓型駐波（bō）腔）、單模（mó）諧振腔、行（háng）波型等三種。視被加熱幹燥（zào）物料（liào）的形狀而設計不同型式（shì）幹燥（zào）室（shì），如絲狀、纖維、紙（zhǐ）可（kě）用行波腔，電磁波在加熱器（qì）直行傳播或曲折傳播，平板型，V型波導，脊弓型波導（dǎo）等。粉（fěn）狀、膏（gāo）狀、顆粒等（děng）物料的幹燥室可設計成箱式、隧道式微波幹燥器，不（bú）論何種微波（bō）腔，均是用其固有的品質數來衡量其優勢。
 

      式（shì）中V為腔內體積，m3；S腔內（nèi）表麵積m2；δ，趨膚深度，m，δ= /πfμσ，μ磁導率，H/m。該式告訴我們可以根據諧振腔所用材料、形狀、尺寸來估（gū）算它（tā）的Qo值。Qo是衡（héng）量腔體損耗的基本參量，另一參數諧振頻（pín）率fo是腔體諧（xié）振特性的基本參量。特性阻抗ξo是衡量腔體內某參考麵上電場強度的基本參（cān）量。

      這裏（lǐ）要強調的是fo、Qo、ξo都是對一定的振蕩模式而言的，不同的模式其（qí）基本參量的數值一般是不同的。諧振腔需金（jīn）屬導體（tǐ）材料，如不鏽鋼、鋁等。
      傳動裝置在微波（bō）加熱幹燥器中的作（zuò）用，主要輸送物料進出幹燥室，如傳送帶，介質筒等，都需用絕緣體（tǐ）材料製作，如，聚四氟乙稀、石英玻璃、95瓷等。
      微波加熱幹燥器在物料進入和排出幹燥室的進出口處設置軛流器微（wēi）波泄露，泄露量要（yào）低（dī）於2mw/cm2。
      總之，微波加（jiā）熱幹燥裝置體積小、結構簡單、效率高、操作維護方便。為什麽微波加熱幹燥器一次性投資較高（gāo）呢？主要是微波源投資大（dà），如5kw的微（wēi）波源及控製櫃需（3~5）萬元，10kw的需（5~7）萬元。隨著電子工業的發展，小功率微（wēi）波源會實現產量大，製作工藝先進（jìn），價格降低（dī）且效率（lǜ）高、壽命長的目的。用小功率微波管多源（yuán）饋能的微波加熱（rè）幹燥器價（jià）格會合理下降。
7.  結論
      本文對粉（fěn）體處理提出了新的工藝路線，即粉體前期預幹燥，終濕含量控製在10%~15%——再對（duì）這種鬆散濕物料進行輥壓造粒——對顆粒物料用（yòng）微波加熱方法進（jìn）行幹燥。通（tōng）過全文分析（xī）這條工藝路線有如下特點：
     （1）整個工藝過（guò）程沒有嚴重（chóng）的粉塵飛揚（yáng）和汙染環（huán）境。
     （2）幹燥速率高，前期幹燥除去的濕分是自由（yóu）水，幹燥處於恒速幹燥階段，即外部因素（sù）控製的幹燥階段（duàn）。故隻需改變外部可變量，如熱空氣用量，介質溫度，強傳熱等便可加速幹（gàn）燥（當（dāng）然要防止物料出現缺陷）。後期（qī）顆粒幹燥用微波（bō）加熱方法，物料顆粒（lì）內與表麵同時生熱，內（nèi）部（bù）濕分汽化形成（chéng）壓力梯度，促使內部濕分向表麵（miàn）遷移，加速幹燥，雖然過程受內部條（tiáo）件控製，微波加（jiā）熱的特點改（gǎi）變了傳熱傳質動力學條件，即物料內部水分在（zài）壓力梯度和正的溫度梯度、濕度梯度共同推動（dòng）下，迅速向表（biǎo）麵遷移，並向空氣中（zhōng）傳遞，被排濕風機排出。
     （3）節能（néng）、鬆散（sàn）的濕物料用輥壓機造粒（lì），易成粒（lì），顆粒均勻，強度高，耗能低。前期（qī）幹燥和後期幹燥方法科學合理,能量得到高效利用。
     （4）幹燥—造粒—幹燥可安排（pái）一條龍生產，便於實現（xiàn）自（zì）動化生產和管理。建議國家有關單位考慮推廣應用。

參考文（wén）獻
[1] R. B. Keey: Drying Principles and Practice, New York,1986
[2] 潘永康，王（wáng）忠喜主編. 現代幹燥技術（shù）. 北京：化學工業出版（bǎn）社，1996
[3] Schiffiman R.F. Microwave and Diclectric Drying .in:Handbook of Industrial Drying (Ed. Mujumdar AS), Harcel Dekker,Inc., New York and Basel