微波干燥設備原理

微波干燥設備原理是被干燥的物料在微波干燥設備場中吸收微波能量轉化為熱量，通過熱量來蒸發水分，達到干燥物料的目的。

微波干燥設備分隧道式微波干燥設備，箱式微波干燥設備，真空式微波干燥設備。極性介質在未加電場時，其偶極子作雜亂無章的運動，整體對外呈電中性；當外加電場時，介質中的偶極子就呈方向性重新排列，即帶正電的一端趨向負極，帶負電的一端趨向正極，使雜亂運動著、毫無規則排列的偶極子，變成了有一定取向、有規則排列的極化分子，同時，外加電場給予偶極子以勢能。介質的極化愈強，介質所儲存的能量也就愈多，若改變電場方向，則偶極子的排列方向也隨之改變。在轉變過程中，由于分子的熱運動、相鄰分子間的相互作用和極性分子的變極效應，產生了類似“摩擦”的作用，使極性分子獲得能量，并以熱能的形式表現出來，介質的溫度也隨之上升。

把直流電源換成超高頻率的微波，微波波段電磁場頻率高達10⁸數量級，分子每秒鐘頻繁轉向運動數億次，極化過程中類似于“摩擦”的效果表現得極為激烈，產生極為可觀的熱量。

物料吸收微波的能力取決于微波的電場強度、頻率以及物料的介電常數。物料的水分含量、溫度、密度及組分等因素對介電常數都會產生影響，介電常數隨著水分含量的增加而增加；物料在低水分含量時由于物理上的束縛效應減弱及偶極子易于重新取向，使得介電常數與溫度呈現正的梯度關系，在高水分含量時則相反，隨著溫度的上升反而減小了，故溫度系數取決于物料的水分含量；介電常數受水分的影響最大，鹽分可以降低物料中自由水的相對比例，使介電常數和偶極損耗減小,但增大了電導損耗。物料的幾何形狀對微波加熱方式有很大影響，物料周邊及尖角的電場強度較高，出現邊角效應，球形是微波加熱的理想形狀。

微波干燥時，微波能透射到物料內部被水分所吸收，微波能瞬時轉化為熱能使物料內外同時升溫，使內層水蒸氣壓力驟升，驅動水蒸氣向表層排出，內層首先出現干燥層，并逐漸向外層擴展；常規干燥時，表面吸收了熱介質傳遞的熱能而汽化，表層溫度升高，內外層溫差加大，外層首先形成干燥層，水分減少導致細胞濃度提高，形成內層細胞的滲透壓差，水分便由內層向外層流動。常規干燥與微波干燥機理模型如常規干燥溫度梯度方向、熱量傳導方向由外向內，與蒸汽遷移方向正好相反，水蒸氣的擴散遷移阻礙了熱量向內層傳遞，因此延緩了整體升溫過程，溫度分布不均勻，內外層溫差大，外層溫度較高促使表層水分蒸發加快，水分大量蒸發和細胞濃度降低了內部水分的擴散和蒸發速度，導致外層容易結殼，整個干燥時間較長；微波干燥為內外同時升溫，物料表面因水分蒸發而相對溫度較低，外層不會結殼，溫度梯度方向由外向內，整體溫度分布均勻，內外層溫差小，微波能的吸收程度取決于介電常數，介電常數隨水分含量的變化而變化，水分含量越高，吸收的微波能量越多，轉化的熱量越多，因此熱量傳導方向由內向外，與溫度梯度方向、蒸汽遷移方向相同，水蒸氣的擴散遷移不影響熱量向表面傳遞，水分蒸發產生的蒸氣引起內部氣體壓力增加， 形成較大的壓力 差 ， 內層細胞濃度增加會產生一定的濃度差， 促使水分快速向表面擴散遷移，蒸發速度高于常規干燥方式，縮短整個干燥時間。