微波干燥设备的是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波。被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频电磁场作用下,其极性取向将随着外电场的变化而变化,造成分子的运动和相互摩擦效应。使微波场的场能转化为介质内的热能,使物料温度升高,产生热化和膨化等一系列物化过程,从而达到微波加热干燥的目的。微波干燥设备优点是:加热速度快、加热干燥均匀、节能高效、易于控制、清洁卫生、安全高效等。
微波干燥设备原理
微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波。被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频电磁场作用下,其极性取向将随着外电场的变化而变化,造成分子的运动和相互摩擦效应。使微波场的场能转化为介质内的热能,使物料温度升高,产生热化和膨化等一系列物化过程,从而达到微波加热干燥的目的。微波加热的优点
(1)微波干燥设备加热速度快: 常规加热(如火焰、热风、电热、蒸汽等)都是利用热传导、对流、热辐射将 热量首先传递给被加热物的表面,再通过热传导逐步使中心温度升高(既常称的外部加热)。它要使中心部位达到所需的温度,需要一定的热传导时间,而对热传导率差的物体所需的时间就更长。微波加热则属内部加热方式,电磁能直接作用于介质分子转换成热,且透射性能使物料内外介质同时受热,不需要热传导,而内部缺乏散热条件,造成内部温度高于外部的温度梯度分布,形成驱动内部水份向表面渗透的蒸汽压差,加速了水份的迁移蒸发速度。特别是对含水量在30%以下的食品,速度可数百倍的缩短,在短时间内达到均匀干燥。
(2)微波干燥设备均匀加热: 用外部加热方式加热时,为提高加热速度,就需升高外部温度,加大温差梯度。然而随之就容易产生外焦内生现象。微波加热时不论形状如何,微波都能均匀渗透,产生热量,因此均匀性大大改善。
(3)节能高效: 不同物料对微波有不同吸收率,含有水份的物质容易吸收微波能。玻璃、陶瓷、聚丙烯等则很少吸收微波,金属将反射电波,这些物质都不能被微波加热。微波加热时,被加热物料一般都是放在用金属制成的加热室内,加热室对电磁波来说是个封闭的腔体,电磁波不能外泄,只能被加热物体吸收,加热室内的空气与相应的容器都不会被加热,所以热效率高。同时工作场所的环境温度也不会因此而升高,生产环境明显改善。
(4)易于控制:微波功率的控制是由开关、旋钮调节,即开既用,无热惯性,功率连续可调,易于自动化。
(5)清洁卫生:对食品、药品等加工干燥时,微波热效应与生物效应能在较低的温度下迅速杀虫灭均,能限度的保持营养成分和原色泽,所以微波加热在食品工业中得到广泛的应用。
(6)选择性加热:不同性质的物料对微波的吸收损耗不同,既选择性加热的特点,这对干燥过程有利。因为水分子对微波的吸收损耗,所以含水量高的部位,吸收微波功率多于含水量较低的部位,从而干燥速率趋一致。但有些物质呈负温度系数,温度愈高,εr和tgδ将增大,吸收愈好,造成正反馈使这一部分的温度急剧上升。对这类物质进行微波加热就要注意合理制定加工工艺。
(7)安全无害:通常微波能是在金属制成的封闭加热室、波道管内传输。采用先进设计,使进出料口、观察窗微波不属于放射性射线、又无有害气体排放,是一种十分安全的加热技术。
微波杀菌设备原理
微波是100MHz--100000MHz波段的电磁波,以微波杀菌的温度场与电磁场相比较,电磁场是细菌致死的主要因素,特别是在较低温度时。充分利用变化的电磁场能获得一种新的、在较低温度下杀菌的手段和技术。电磁场在杀菌过程中表现出来的“非热因素成为细菌致死的主导因素“打破了常规加热杀菌的格局,细菌欲生存而需抗争的对象改为”电磁力“。脉冲电磁场的杀菌机理主要表现在以下两个方面 :电场作用和电离作用,也就是常说的“非生物效应”。
微波杀菌设备优点
1、时间短、速度快:常规热力杀菌是通过热传导、对流或辐射等方式将热量从食品表面传至内部,往往需较长时间,内部才能达到杀菌温度。微波则利用其透射作用,以热效应和非热效应的共同作用,使物品内外均匀的、迅速升温杀灭细菌。处理时间大大缩短,在强功率密度强度下,甚至只要几秒~数十秒即达到满意效果。
2、低温杀菌、保持药品成份:微波热效应的快速升温和非热效应的生化作用,增强了杀菌功能。相比常规热力杀菌在比较低温的温度、较短的时间内就能获得灭虫杀菌效果,一般杀菌温度在75~80℃,处理时间3~5分钟。微波特有加工方式能保留更多的有效成分,保持原有的色、香、味、形等风味。如采用常规热力处理蔬菜保留的维生素C在46~50%,微波处理能达到60`90%;常规加热猪肝维生素A保持在58%,而微波加热则达84%。
3、节约能源:微波电磁转换率高,一般在70%以上,优于加热的电热效率。加之,微波是直接对食品进行磁热能量转换,微波加热器本身不会被加热,因而不存在额外的热功耗,所以节能省电,相比节电30~50%。
4、微波杀菌设备杀菌均匀彻底:常规热力杀菌是从物料表面开始的,通过热传导,由表及里的渐次加热,内外存在温差梯度,造成内外杀菌效果不一致,愈厚问题就愈突出。为保持食品风味,缩短处理时间,就得提高处理温度换取处理时间的缩短,然而这将使食品表面的色、香、味、形等品质下降。而微波的穿透性,使表面与内部同时受热,保证内外均匀杀菌。
5、易自动化生产:微波设备操作简便,没有热惯性,能根据生产工艺要求实时调控。整条生产线只需1~2名操作工。
6、工艺先进:微波杀菌设备不需要锅炉、复杂的管道系统、煤场和运输车辆等,只需水、电基本条件即可,对厂房无特殊要求。
7.节省占地面积:微波设备无高温余热,不产生热辐射,能改善工作环境;而且设备结构紧凑、节省厂房面积。
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