微波真空干燥全解
微波加热主要特点
加热迅速 微波加热与传统加热方式完全不同。它是使被加热 物料本身成为发热体,不需要热传导的过程。因此, 尽管是热传导性较差的物料,也可以在极短的时间 内达到加热温度。
加热均匀 无论物体各部位形状如何,微波加热均可使物体表 里同时均匀渗透电磁波而产生热能。所以加热均匀 性好,不会出现外焦内生的现象。
真空干燥时物料的脱水是依靠热传导将 外来热量传递给被干燥物料的,而在低气 压环境下,用对流方式进行热传递速度较 慢,妨碍了真空干燥优点的发挥。
微波干燥是利用介电加热原理,依靠高频 电磁振荡来引发分子运动,使被加热物发 热,加热方式有别于传统的对流、传导与 辐射,系微波直接对物体进行加热,传热 这一限制因素被打破。
如果击穿放电发生在食品表面,则会 使食品焦糊,一般20kV/m的场强就 可击穿食品(介电常数不同)。
所以正确选择真空度大小非常重要, 真空度并非越高越好,过高的真空度 不仅能耗增大,而且击穿放电的可能 性增大。
3.3微波功率
微波对物质选择性加热的特性。 水是分子极性非常强的物质,较易受到微波作用而
现代食品加工技术
微微波真空干燥原理 二、微波真空干燥的特点 三、几个重要因素对微波真空干燥效果
的影响 四、微波真空干燥在农产品加工中的应
用 五、展望
一、微波真空干燥原理
微波是频率在300兆赫的电磁波。 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。 此时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 列物化过程而达到微波加热干燥的目的。
部逐渐形成疏松多孔状,其内部的导热性 开始减弱,即物料逐渐变成不良的热导体。
随着微波真空干燥过程的进行,内部温度 会高于外部,物料体积愈大,其内外温度 梯度就愈大,内部的热传导不能平衡微波 所产生的温差,使温度梯度达到不能接受 的水平。
因此,一般应预先把物料处理到较小的粒 状或片状以改进干燥的效果。
脱水农产品具有方便、健康、毋须冷藏、 保藏运输费用低等优点,在世界各地有着广 阔的市场前景。
目前传统的热风干燥已不能满足消费者追求 品质一流的要求
真空冷冻干燥的产品品质优良,但存在的问 题:
干燥时间长,设备投资大,生产成本高
微波加热干燥农产品时,微波能穿透产 品,因此热传递比其他形式的能更为有 效。而真空干燥后产品膨化性能提高, 口感酥脆
微波真空干燥
微波真空干燥把微波干燥和真空干燥两项 技术结合起来,充分发挥各自优势,在一 定的真空度下水分扩散速率加快,可以在 低温条件下对物料进行干燥,较好地保持 了物料的营养成分。微波可为真空干燥提 供热源,克服了真空状态下常规热传导速 率慢的缺点,因而大大缩短了干燥时间, 提高了生产效率。
2 微波真空干燥的特点
由此微波真空干燥技术就应运而生,它 表现出两者的优点:
既降低了干燥温度又加快了干燥速度, 产品的口感、风味和复水性都较佳。
1 微波真空干燥的原理
微波是一种电磁波,可产生高频电磁场。 介质材料由极性分子和非极性分子组成,在 电磁场作用下,极性分子从原来的随机分布 状态转向依照电场的极性排列取向,在高频 电磁场作用下造成分子的运动和相互摩擦从 而产生能量使得介质温度不断提高。因为电 磁场的频率极高,极性分子振动的频率很大, 所以产生的热量很高。
节能高效 由于含有水分的物质容易吸收微波而发热,因此除 少量的传输损耗外,几乎无其它损耗。故热效率高、 节能。它比红外加热节能1/3以上。
工艺先进 只要控制微波功率即可实现立即加热和终止。应用 人机界面和PLC可进行加热过程和加热.工艺规范的 可编程自动化控制。
安全无害 由于微波能是控制在金属制成的加热室内和波导管 中工作,所以微波泄漏极少,没有放射线危害及有 害气体排放,不产生余热和粉尘污染,既不污染食 物,也不污染环境。
粉末状产品在微波干燥时具有其独特性。 当它们被堆积在一起时不应看成是许多小 颗粒,而是一个整体,需要特别注意料层 的内外温差。
一般当物料以较大的形式出现时,需在物 料接近减速干燥期时,降低微波功率,从 而有效减少其内外温差,但反效果是延长 了干燥时间。
3.2真空度
P越低→P水的沸点温度越低→物料中水分扩散速度 加快
发热,因此含水量愈高的物质,愈容易吸收微波, 发热也愈快;当水分含量降低,其吸收微波的能力 也相应降低。
一般在干燥前期,物料中水分含量较高,微波功率 对干燥效果的影响高些,可采用连续微波加热,这 时大部分微波能被水吸收,水分迅速迁移和蒸发;
在等速和减速干燥期间,随着水分的减少,需要的 微波能也少,可采用脉冲间隙式微波加热。
当微波加热应用于食品工业时,在高频电磁 场作用下,食品中的极性分子(水分子)吸收 微波能产生热量,使食品迅速加热、干燥。
水和一般湿介质在一定的介质分压作用下, 对应一定的饱和温度,真空度越大,湿物料 所含的水或湿介质对应的饱和温度越低,即 沸点温度低,越易汽化逸出而使物料干燥, 真空干燥就是根据这一热物理特性,在真空 条件下将气相中的低压水蒸气及空气等含量 较少的不凝结气体,借真空泵的抽吸而除去。
(1)干燥均匀快速。 (2)能很好地保持食品的营养成分和风味。 (3)具有防霉、杀菌、保鲜的作用。 (4)节能高效、安全环保。 (5)易于控制及实现连续化生产。
3 几个重要因素对微波真空 干燥效果的影响
3.1物料的种类和大小 由于物料种类和状态千差万别,微波真空
干燥工艺并非固定不变。 事实上,在微波真空干燥过程中,物料内
微波真空谐振腔内真空度的大小主要受限于击穿电场 强度,因为在真空状态下,气体分子易被电场电离, 而且空气、水汽的击穿场强度随压力而降低;电磁波 频率越低,气体击穿场强越小。
气体击穿现象最容易发生在微波馈能耦合口以及腔体 内场强集中的地方。击穿放电的发生不仅会消耗微波 能,而且会损坏部件并产生较大的微波反射,缩短磁 控管使用寿命。