0、前言
    微波技術(shù)最早由英國在二次大戰(zhàn)時應(yīng)用于雷達，之后，美國將其應(yīng)用于民用。我國在上世紀末對微波的研究和開發(fā)有了突飛猛進的發(fā)展，特別是最近幾年，微波加熱干燥技術(shù)在醫(yī)藥、食品、建材、化工、生物工程、陶瓷、蔬菜、花卉、煙葉、種子等行業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。微波加熱干燥與常規(guī)干燥方法相比，有著顯著的優(yōu)越性和良好的經(jīng)濟效益，因此必將得到日益廣泛的應(yīng)用。
    綜觀目前微波干燥設(shè)備的現(xiàn)狀，只有微波干燥烘干機、微波帶式干燥烘干機、微波真空干燥烘干機、微波回轉(zhuǎn)真空干燥烘干機等。這些干燥烘干機的特點歸納起來是：雖然都應(yīng)用了微波技術(shù)，但是，要么在真空條件下，卻不能實現(xiàn)連續(xù)干燥作業(yè)；要么雖能連續(xù)操作，卻不能實現(xiàn)在真空條件下進行低溫干燥。本文將介紹最近研制開發(fā)成功的“WDZ型智能化微波真空連續(xù)干燥烘干機”的有關(guān)技術(shù)原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計要點和技術(shù)特點，這種新型干燥烘干機能實現(xiàn)在微波和真空環(huán)境中進行連續(xù)低溫干燥作業(yè)。
1、微波干燥烘干機理
1.1微波的性質(zhì)
    微波是一種頻率非常高的電磁波，其頻率在300MHz至300GHz之間，波長在1m到1mm之間。電磁波波長大于Im為無線電波，小于1mm為光波。微波在傳輸過程中遇到不同種類的物質(zhì)，也會產(chǎn)生反射、透射和吸收現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的強弱依賴于物質(zhì)本身的性質(zhì)。
1.2物料與微波場的關(guān)系
    根據(jù)物料與微波場之間的相互關(guān)系，可分為四類：
    (1)導(dǎo)體該種物料（如金屬）能反射微波，可用于貯存或引導(dǎo)微波，即導(dǎo)體可作為干燥室和波導(dǎo)的材料。
    (2)絕緣體也稱“無損耗介電體”。幾乎所有的絕緣體不反射也不吸收微波，而微波可以穿透絕緣體，因此這些材料（如陶瓷、玻璃、塑料等）可用作微波場中被加熱物料的支撐裝置，如傳送帶、托盤等。
    (3)介電體其特性介乎前二者之間，它們中的絕大部分材料可叫做“有損耗介電體”。它們不同程度地吸收微波能量，并將之化為熱量，如干燥物料中的水、食品、木材等。
    (4)鐵磁體它們也吸收、反射和穿透微波，并同微波的磁場分量發(fā)生作用，且產(chǎn)生熱量，這種材料常作為保護或扼流裝置的材料，用來防止微波能量的泄漏。
1.3微波加熱機理
    微波干燥依賴于微波加熱。微波的加熱機理完全不同于傳統(tǒng)的加熱方法（傳導(dǎo)、對流、輻射）。當(dāng)微波照射到含水物料時，由于水分子是極性分子，極性分子排列從雜亂無章非極性狀態(tài)變成有序的排列。當(dāng)外電場方向反復(fù)變動時，極性分子相應(yīng)隨之反復(fù)轉(zhuǎn)換，頻繁地擺動，在擺動過程中，造成分子間類似摩擦作用而產(chǎn)生大量熱量，物料的溫度也隨之升高。微波加熱就是利用介電損耗原理將微波能轉(zhuǎn)化成為物料加熱所需要的熱能，物料吸收熱量與其物料電介質(zhì)的損耗因子成正比。由于水（或其它溶劑）的電介質(zhì)損耗因子比其他物質(zhì)大得多，所以水（或其它溶劑）分子優(yōu)先吸收微波能，水分子由物料內(nèi)部向表面移動，繼續(xù)吸收微波能，水分變成水蒸氣而被排走，從而迅速完成干燥過程。
2、智能化微波真空連續(xù)干燥烘干機結(jié)構(gòu)
    WDZ型智能化微波真空連續(xù)干燥烘干機的結(jié)構(gòu)如圖1所示。智能化微波真空連續(xù)干燥烘干機的結(jié)構(gòu)由以下主要部分組成：干燥簡體、微波發(fā)生系統(tǒng)、控制系統(tǒng)(PLC控制動態(tài)顯示系統(tǒng))、真空系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、排濕系統(tǒng)、破碎系統(tǒng)、加料和出料系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)等。
    智能化微波真空連續(xù)干燥烘干機的工作過程是：
啟動真空泵，對干燥筒體(3)內(nèi)部抽真空；啟動傳送系統(tǒng)(6)和破碎系統(tǒng)(12)；啟動供料泵(2)，將料筒(1)內(nèi)的物料通過加料機構(gòu)(4)向傳送帶上噴散干燥物料；啟動微波加熱系統(tǒng)(5)，此時干燥過程開始，微波能迅速轉(zhuǎn)化為熱能，將物料中的濕分轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝�，�?jīng)真空泵抽出排除；連續(xù)干燥好的物料經(jīng)冷卻系統(tǒng)(8)冷卻后破碎，由特殊設(shè)計的出料系統(tǒng)(10、11)排出收集。
    運行過程中，物料的溫度、傳動速度及加料量均根據(jù)工藝要求和物料實際干燥狀態(tài)，依照“PLC,”內(nèi)已編人的程序自動控制，使物料特性的保持和系統(tǒng)運行達到最佳效果。系統(tǒng)裝有液晶顯示屏，顯示箱體內(nèi)物料的干燥狀態(tài)和各機構(gòu)的運行狀況。
    物料的濕分汽化后，部分蒸汽會在箱體內(nèi)壁上冷凝為冷凝液，冷凝液沿箱壁流下收集并排出系統(tǒng)。
    物料連續(xù)干燥完畢，先關(guān)閉微波發(fā)生系統(tǒng)，然后關(guān)閉傳動系統(tǒng)，最后關(guān)閉真空系統(tǒng)，開啟放空口呼吸器，向干燥烘干機內(nèi)部輸入潔凈空氣以平衡箱內(nèi)負壓。
    干燥烘干機內(nèi)部配置的清洗系統(tǒng)(7)，可對內(nèi)部進行在線清洗(CIP)，以滿足GMP要求。
3、智能化微波真空連續(xù)干燥烘干機特點
    WDZ型智能化微波真空連續(xù)干燥烘干機集微波技術(shù)、帶式連續(xù)運動技術(shù)、真空干燥技術(shù)、自動控制技術(shù)于一體，因而具備以下突出的特點：
    (1)干燥速度快常規(guī)加熱方法采用熱空氣、燃氣、蒸汽或過熱蒸汽等對物料進行加熱，其實質(zhì)是通過物料內(nèi)部的溫度梯度來實現(xiàn)熱量的傳遞，因而加熱速度慢。而采用微波加熱，微。波場與物料的整體發(fā)生作用，在物料內(nèi)迅速地產(chǎn)生熱效應(yīng)，加熱速度很快，通常在幾秒中內(nèi)便可完成加熱過程。
    (2)干燥均勻  在微波場中的物料進行的是“體積熱效應(yīng)”，從而避免了常規(guī)加熱系統(tǒng)中出現(xiàn)大的溫度梯度，即微波加熱的物料非常均勻，不會出現(xiàn)物料表面過熱和結(jié)殼的現(xiàn)象。同時，該機的物料連續(xù)、勻速地進行直線運動，能均勻地接受微波能量，因此大大有助于提高干燥產(chǎn)品的質(zhì)量。
    (3)連續(xù)于燥該機內(nèi)部采用能夠自動糾偏的特殊材料的傳送帶、破碎機構(gòu)、加料槍和出料器等，從而可以進行大產(chǎn)量的連續(xù)干燥作業(yè)。為此，結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須解決真空狀態(tài)下實現(xiàn)加料、出料和防止微波能泄漏等技術(shù)問題。
    (4)低溫干燥一方面，在微波場中，微波只與物料中的溶劑而不與基質(zhì)相耦合，因此濕分就被加熱、汽化、排出，而濕分的載體（基質(zhì)）則主要是通過熱傳導(dǎo)給熱，物料的溫度并不高，即所謂“選擇性加熱”；另一方面，該機是在真空環(huán)境中對物料進行干燥，從而大幅降低了溶媒的汽化溫度。干燥物料的溫度不高，并且可以對其控制，這樣就非常適合低融點、熱敏性物料的干燥。
    (5)具有滅菌功能這是由于微波的“生物效應(yīng)”L81能在較低溫度下殺滅細菌，當(dāng)其應(yīng)用于藥品、食品干燥時尤其可貴。
    (6)物料收率高  在整個干燥過程中，物料不會散失，其收料率極高，這對于貴重物料的干燥顯得更為重要。
    (7)綜合應(yīng)用高科技該機設(shè)計運用了多項先進電子技術(shù)：物料溫度的紅外遙測和控制、物料在干燥過程中的動態(tài)顯示（攝像頭和顯示器）、PI，C控制等，大幅度提高該機的技術(shù)性能。
    (8)安全可靠  該機設(shè)計有特殊結(jié)構(gòu)的微波扼流裝置和真空密封機構(gòu)。微波漏能嚴格控制在國家標(biāo)準以下（出廠檢驗距設(shè)備5cm處小于1mW/cm2）。
    (9)清洗方便機器內(nèi)部多處裝設(shè)清洗球，可以方便地進行在線清洗(CIP)，符合GMP要求。
    (10)占地面積小  與同樣產(chǎn)能的噴霧干燥烘干機相比，其占地面積約為噴霧干燥烘干機的五分之一或更少。
    (11)節(jié)能  由于微波加熱的可選擇性和上述各大特點，不僅節(jié)約了干燥所需的加熱能源，同時節(jié)省了大量的動力能量，使干燥的總能耗大大降低，是常規(guī)的真空干燥烘干機尤其是噴霧干燥烘干機所無法比擬的。
4、智能化微波真空連續(xù)干燥烘干機的應(yīng)用
    該機的主要特點是將微波干燥、真空干燥、
帶式干燥、自動控制技術(shù)有效地結(jié)合在一起，使其既具有微波干燥的快速、均勻、節(jié)能等優(yōu)點，又具有真空狀態(tài)下進行低溫干燥的優(yōu)勢，并且還能在輸送帶勻速直線的作用下，使其連續(xù)進料和出料，從而提高物料干燥的效率。因此，WDZ型智能化微波真空連續(xù)干燥烘干機廣泛適用于微波、真空、連續(xù)干燥三個條件兼?zhèn)涞膱龊稀Ｎ⒉◣�式真空干燥烘干機主要用于醫(yī)藥、化工、食品等行業(yè)中粉狀、粒狀、片狀、條狀物料的干燥，還適用于膏狀物料（如浸膏）的干燥。
    對于膏狀物料，由于其黏稠和熱敏等特殊的物性，一直是干燥領(lǐng)域的技術(shù)難題。如采用“浸膏專用噴霧干燥烘干機”，為了獲得噴霧要求的流動性，必須增加物料的含濕量，由此必然增加物料的干燥成本。而且噴霧干燥設(shè)備龐大、熱效率低、物料收率低。如果僅僅采用“真空干燥烘干機”，由于在真空狀態(tài)下，傳導(dǎo)加熱速度很慢，則干燥時間長、干燥不均勻、產(chǎn)品質(zhì)量差。如果采用不能連續(xù)出料的“微波真空干燥烘干機”，其最大的缺點是干燥物料處于靜止?fàn)顟B(tài)，不同位置的物料接受的微波能差異很大，嚴重影響干燥質(zhì)量。如果選擇“真空帶式干燥烘干機”，由于加熱裝置體積遠大于微波發(fā)生器，因此體積龐大、干燥速度慢。總之，集微波、真空、連續(xù)干燥于一體的干燥烘干機，克服了上述諸多干燥烘干機的缺點，對于極難干燥的浸膏類物料，已經(jīng)取得了非常滿意的效果。