第四节辐射干燥机械设备微波干燥装置1946年，斯潘瑟----美国雷声公司的研究员，一个偶然的机会，他发现微波溶化了糖果。事实证明，微波辐射能引起食物内部的分子振动，从而产生热量。1947年，第一台微波炉问世。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器，它能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波。这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达5cm深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，于是食物"煮"熟了。这就是微波炉加热的原理。微波的特点从低频无线电波、微波到可见光以至X射线、γ射线的整个电磁波谱，可以发现它们虽然都同属于电磁波，但随着频率的提高，不同波段的电磁波具有各自不同的性质。偶极子与极化的概念3、电场中电介质的极化有三种情况：1）电子位移极化或光学极化：无极分子处于外电场中时，在电场力作用下，本来处于重合中心的正负电何“重心”发生偏离，形成一个电偶极子，分子偶极距的方向与外电场方向一致，高频电场中只发生电子位移极化，紫外线照射发生该极化现象；2）原子极化或红外极化（atomicpolarization）：构成分子的各原子或原子团在外电场作用下发生了偏离，而发生极化现象，各原子的偏移，是在像弹性振动下进行的；3）取向极化或偶极子极化（orientationpolarization）：有极分子在无外电场存在时，所有分子的固有电矩矢量和会相互抵消，宏观上不表现电场，但当处于外电场中时，分子电矩就会转向外电场方向，虽然分子热运动会使这种转向不完全，但总体上会使介质在垂直与电场方向的两端产生极化电荷；4、松弛时间（relaxationtime）:极化时，由非极化状态到极化状态总需要一段时间，此段时间即为松弛时间；松弛时间的倒数即为介质的特征频率；5、介电损耗：当电介质所处的电场的频率与其特征频率接近时，极化运动对处于外电场就会产生滞后，滞后程度与引起分子内的摩擦产热有关，把极化运动产生的热损耗称为介电损耗；微波加热特点及频率ε’’=ε’tanδδ表示极化对于电场变化的滞后角度，极化损耗角；tanδ为损耗正切或耗散因子；ε’介电常数是衡量极化程度的尺度；所谓热辐射，实际是加热物体放出的各种频率的电磁波被介质吸收，而产生热的现象；微波加热实际是由水分子等偶极子随电场方向变化而产生转动得到的分子内部摩擦热而产生的；远红外线和红外线加热则是由原子振动产生的内摩擦所致；微波加热过程电能→电子运动能→电磁波（微波）能→分子极化→分子动能→摩擦能→热能微波场中不同介质的响应透射能力和加热深度问题，什么叫穿透能力呢？穿透能力就是电磁波穿入到介质内部的本领，电磁波从介质的表面进入并在其内部传播时，由于能量不断被吸收并转化为热能，它所携带的能量就随着深入介质表面的距离，以指数形式衰减。透射深度被定义为：材料内部功率密度为表面能量密度的1/e或36.8%处算起的深度D，即λ0D=-----------------------2π√εr·tgδ从式中可看出，微波的加热深度比红外加热大得多，因为微波的波长是红外波长的近千倍。红外加热只是表面加热，微波是深入内部加热。微波加热的优点(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。先进的技术装备，采用先进设计，使进出料口、观察窗、炉门等处的微波泄漏严格控制在国家安全标准指标内，大大低于国家制定的安全标准，而且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。微波加热干燥方法与通常加热方法（如热空气、火焰、电热器、煤气炉、红外线、高频感应加热等）相比，具有许多特点。主要是：不需热量由表及里的传递，直接加热物体内部，且热场温度分布均匀；温度可瞬时控制，准确控制加热时间；所需加热时间短；产品质量、产量及劳动生产率得到提高；适合生产过程自动化；无公害、污染问题。微波加热的缺点微波加热的不均匀性，原因有：1、食品材料的不均质性即各部分组成、温度、状态不同，吸收微波能不同；2、微波在加热过程中存在反射、穿透、折射、吸收等影响，使各部分产热不同；3、电场的尖角集中效应，食品不同曲率的表面产生棱角效应，即在电场有棱角的地方集中，有较大的电场强度，产热多、温升快，所以在微波加热中存在一些热点（hotspot）;水对微波的吸收特性和微波频率的选择：自由水的ε’’在微波频率为17GHZ时最大，结合水的频率特性与自由水不同，在较低范围，所以选择最佳频率一般为食品物质各自极化松弛时间的倒数，特征频率附近；微波食品加工技术是应用:微波对物质的电场作用来进行物料的加热、干燥、灭菌、烧结、合成、萃取、催陈等的特殊加工；1.干燥的基本目的是为了除去物料中的水分；2.灭菌的目的是限制微生物和酶引起的腐败；3.催熟、调温等是根据加工的对象，利用微波的一些特殊效果（如催熟