微波干燥设备原理

微波干燥设备原理是被干燥的物料在微波干燥设备场中吸收微波能量转化为热量，通过热量来蒸发水分，达到干燥物料的目的。

微波干燥设备分隧道式微波干燥设备，箱式微波干燥设备，真空式微波干燥设备。极性介质在未加电场时，其偶极子作杂乱无章的运动，整体对外呈电中性；当外加电场时，介质中的偶极子就呈方向性重新排列，即带正电的一端趋向负极，带负电的一端趋向正极，使杂乱运动着、毫无规则排列的偶极子，变成了有一定取向、有规则排列的极化分子，同时，外加电场给予偶极子以势能。介质的极化愈强，介质所储存的能量也就愈多，若改变电场方向，则偶极子的排列方向也随之改变。在转变过程中，由于分子的热运动、相邻分子间的相互作用和极性分子的变极效应，产生了类似“摩擦”的作用，使极性分子获得能量，并以热能的形式表现出来，介质的温度也随之上升。

把直流电源换成超高频率的微波，微波波段电磁场频率高达10⁸数量级，分子每秒钟频繁转向运动数亿次，极化过程中类似于“摩擦”的效果表现得极为激烈，产生极为可观的热量。

物料吸收微波的能力取决于微波的电场强度、频率以及物料的介电常数。物料的水分含量、温度、密度及组分等因素对介电常数都会产生影响，介电常数随着水分含量的增加而增加；物料在低水分含量时由于物理上的束缚效应减弱及偶极子易于重新取向，使得介电常数与温度呈现正的梯度关系，在高水分含量时则相反，随着温度的上升反而减小了，故温度系数取决于物料的水分含量；介电常数受水分的影响最大，盐分可以降低物料中自由水的相对比例，使介电常数和偶极损耗减小,但增大了电导损耗。物料的几何形状对微波加热方式有很大影响，物料周边及尖角的电场强度较高，出现边角效应，球形是微波加热的理想形状。

微波干燥时，微波能透射到物料内部被水分所吸收，微波能瞬时转化为热能使物料内外同时升温，使内层水蒸气压力骤升，驱动水蒸气向表层排出，内层首先出现干燥层，并逐渐向外层扩展；常规干燥时，表面吸收了热介质传递的热能而汽化，表层温度升高，内外层温差加大，外层首先形成干燥层，水分减少导致细胞浓度提高，形成内层细胞的渗透压差，水分便由内层向外层流动。常规干燥与微波干燥机理模型如常规干燥温度梯度方向、热量传导方向由外向内，与蒸汽迁移方向正好相反，水蒸气的扩散迁移阻碍了热量向内层传递，因此延缓了整体升温过程，温度分布不均匀，内外层温差大，外层温度较高促使表层水分蒸发加快，水分大量蒸发和细胞浓度降低了内部水分的扩散和蒸发速度，导致外层容易结壳，整个干燥时间较长；微波干燥为内外同时升温，物料表面因水分蒸发而相对温度较低，外层不会结壳，温度梯度方向由外向内，整体温度分布均匀，内外层温差小，微波能的吸收程度取决于介电常数，介电常数随水分含量的变化而变化，水分含量越高，吸收的微波能量越多，转化的热量越多，因此热量传导方向由内向外，与温度梯度方向、蒸汽迁移方向相同，水蒸气的扩散迁移不影响热量向表面传递，水分蒸发产生的蒸气引起内部气体压力增加， 形成较大的压力 差 ， 内层细胞浓度增加会产生一定的浓度差， 促使水分快速向表面扩散迁移，蒸发速度高于常规干燥方式，缩短整个干燥时间。