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WDZ型智能化微波真空连续干燥烘干机
发布时间：2013-08-31 08:08 来源：未知
0、前言
微波技术最早由英国在二次大战时应用于雷达，之后，美国将其应用于民用。我国在上世纪末对微波的研究和开发有了突飞猛进的发展，特别是最近几年，微波加热干燥技术在医药、食品、建材、化工、生物工程、陶瓷、蔬菜、花卉、烟叶、种子等行业中得到越来越广泛的应用。微波加热干燥与常规干燥方法相比，有着显著的优越性和良好的经济效益，因此必将得到日益广泛的应用。
综观目前微波干燥设备的现状，只有微波干燥烘干机、微波带式干燥烘干机、微波真空干燥烘干机、微波回转真空干燥烘干机等。这些干燥烘干机的特点归纳起来是：虽然都应用了微波技术，但是，要么在真空条件下，却不能实现连续干燥作业；要么虽能连续操作，却不能实现在真空条件下进行低温干燥。本文将介绍最近研制开发成功的“WDZ型智能化微波真空连续干燥烘干机”的有关技术原理、结构设计要点和技术特点，这种新型干燥烘干机能实现在微波和真空环境中进行连续低温干燥作业。
1、微波干燥烘干机理
1.1微波的性质
微波是一种频率非常高的电磁波，其频率在300MHz至300GHz之间，波长在1m到1mm之间。电磁波波长大于Im为无线电波，小于1mm为光波。微波在传输过程中遇到不同种类的物质，也会产生反射、透射和吸收现象，这些现象的强弱依赖于物质本身的性质。
1.2物料与微波场的关系
根据物料与微波场之间的相互关系，可分为四类：
(1)导体该种物料（如金属）能反射微波，可用于贮存或引导微波，即导体可作为干燥室和波导的材料。
(2)绝缘体也称“无损耗介电体”。几乎所有的绝缘体不反射也不吸收微波，而微波可以穿透绝缘体，因此这些材料（如陶瓷、玻璃、塑料等）可用作微波场中被加热物料的支撑装置，如传送带、托盘等。
(3)介电体其特性介乎前二者之间，它们中的绝大部分材料可叫做“有损耗介电体”。它们不同程度地吸收微波能量，并将之化为热量，如干燥物料中的水、食品、木材等。
(4)铁磁体它们也吸收、反射和穿透微波，并同微波的磁场分量发生作用，且产生热量，这种材料常作为保护或扼流装置的材料，用来防止微波能量的泄漏。
1.3微波加热机理
微波干燥依赖于微波加热。微波的加热机理完全不同于传统的加热方法（传导、对流、辐射）。当微波照射到含水物料时，由于水分子是极性分子，极性分子排列从杂乱无章非极性状态变成有序的排列。当外电场方向反复变动时，极性分子相应随之反复转换，频繁地摆动，在摆动过程中，造成分子间类似摩擦作用而产生大量热量，物料的温度也随之升高。微波加热就是利用介电损耗原理将微波能转化成为物料加热所需要的热能，物料吸收热量与其物料电介质的损耗因子成正比。由于水（或其它溶剂）的电介质损耗因子比其他物质大得多，所以水（或其它溶剂）分子优先吸收微波能，水分子由物料内部向表面移动，继续吸收微波能，水分变成水蒸气而被排走，从而迅速完成干燥过程。
2、智能化微波真空连续干燥烘干机结构
WDZ型智能化微波真空连续干燥烘干机的结构如图1所示。智能化微波真空连续干燥烘干机的结构由以下主要部分组成：干燥简体、微波发生系统、控制系统(PLC控制动态显示系统)、真空系统、传动系统、排湿系统、破碎系统、加料和出料系统、清洗系统等。
智能化微波真空连续干燥烘干机的工作过程是：
启动真空泵，对干燥筒体(3)内部抽真空；启动传送系统(6)和破碎系统(12)；启动供料泵(2)，将料筒(1)内的物料通过加料机构(4)向传送带上喷散干燥物料；启动微波加热系统(5)，此时干燥过程开始，微波能迅速转化为热能，将物料中的湿分转变为蒸汽，经真空泵抽出排除；连续干燥好的物料经冷却系统(8)冷却后破碎，由特殊设计的出料系统(10、11)排出收集。
运行过程中，物料的温度、传动速度及加料量均根据工艺要求和物料实际干燥状态，依照“PLC,”内已编人的程序自动控制，使物料特性的保持和系统运行达到最佳效果。系统装有液晶显示屏，显示箱体内物料的干燥状态和各机构的运行状况。
物料的湿分汽化后，部分蒸汽会在箱体内壁上冷凝为冷凝液，冷凝液沿箱壁流下收集并排出系统。
物料连续干燥完毕，先关闭微波发生系统，然后关闭传动系统，最后关闭真空系统，开启放空口呼吸器，向干燥烘干机内部输入洁净空气以平衡箱内负压。
干燥烘干机内部配置的清洗系统(7)，可对内部进行在线清洗(CIP)，以满足GMP要求。
3、智能化微波真空连续干燥烘干机特点
WDZ型智能化微波真空连续干燥烘干机集微波技术、带式连续运动技术、真空干燥技术、自动控制技术于一体，因而具备以下突出的特点：
(1)干燥速度快常规加热方法采用热空气、燃气、蒸汽或过热蒸汽等对物料进行加热，其实质是通过物料内部的温度梯度来实现热量的传递，因而加热速度慢。而采用微波加热，微。波场与物料的整体发生作用，在物料内迅速地产生热效应，加热速度很快，通常在几秒中内便可完成加热过程。
(2)干燥均匀 在微波场中的物料进行的是“体积热效应”，从而避免了常规加热系统中出现大的温度梯度，即微波加热的物料非常均匀，不会出现物料表面过热和结壳的现象。同时，该机的物料连续、匀速地进行直线运动，能均匀地接受微波能量，因此大大有助于提高干燥产品的质量。
(3)连续于燥该机内部采用能够自动纠偏的特殊材料的传送带、破碎机构、加料枪和出料器等，从而可以进行大产量的连续干燥作业。为此，结构设计中必须解决真空状态下实现加料、出料和防止微波能泄漏等技术问题。
(4)低温干燥一方面，在微波场中，微波只与物料中的溶剂而不与基质相耦合，因此湿分就被加热、汽化、排出，而湿分的载体（基质）则主要是通过热传导给热，物料的温度并不高，即所谓“选择性加热”；另一方面，该机是在真空环境中对物料进行干燥，从而大幅降低了溶媒的汽化温度。干燥物料的温度不高，并且可以对其控制，这样就非常适合低融点、热敏性物料的干燥。
(5)具有灭菌功能这是由于微波的“生物效应”L81能在较低温度下杀灭细菌，当其应用于药品、食品干燥时尤其可贵。
(6)物料收率高 在整个干燥过程中，物料不会散失，其收料率极高，这对于贵重物料的干燥显得更为重要。
(7)综合应用高科技该机设计运用了多项先进电子技术：物料温度的红外遥测和控制、物料在干燥过程中的动态显示（摄像头和显示器）、PI，C控制等，大幅度提高该机的技术性能。
(8)安全可靠 该机设计有特殊结构的微波扼流装置和真空密封机构。微波漏能严格控制在国家标准以下（出厂检验距设备5cm处小于1mW/cm2）。
(9)清洗方便机器内部多处装设清洗球，可以方便地进行在线清洗(CIP)，符合GMP要求。
(10)占地面积小 与同样产能的喷雾干燥烘干机相比，其占地面积约为喷雾干燥烘干机的五分之一或更少。
(11)节能 由于微波加热的可选择性和上述各大特点，不仅节约了干燥所需的加热能源，同时节省了大量的动力能量，使干燥的总能耗大大降低，是常规的真空干燥烘干机尤其是喷雾干燥烘干机所无法比拟的。
4、智能化微波真空连续干燥烘干机的应用
该机的主要特点是将微波干燥、真空干燥、
带式干燥、自动控制技术有效地结合在一起，使其既具有微波干燥的快速、均匀、节能等优点，又具有真空状态下进行低温干燥的优势，并且还能在输送带匀速直线的作用下，使其连续进料和出料，从而提高物料干燥的效率。因此，WDZ型智能化微波真空连续干燥烘干机广泛适用于微波、真空、连续干燥三个条件兼备的场合。微波带式真空干燥烘干机主要用于医药、化工、食品等行业中粉状、粒状、片状、条状物料的干燥，还适用于膏状物料（如浸膏）的干燥。
对于膏状物料，由于其黏稠和热敏等特殊的物性，一直是干燥领域的技术难题。如采用“浸膏专用喷雾干燥烘干机”，为了获得喷雾要求的流动性，必须增加物料的含湿量，由此必然增加物料的干燥成本。而且喷雾干燥设备庞大、热效率低、物料收率低。如果仅仅采用“真空干燥烘干机”，由于在真空状态下，传导加热速度很慢，则干燥时间长、干燥不均匀、产品质量差。如果采用不能连续出料的“微波真空干燥烘干机”，其最大的缺点是干燥物料处于静止状态，不同位置的物料接受的微波能差异很大，严重影响干燥质量。如果选择“真空带式干燥烘干机”，由于加热装置体积远大于微波发生器，因此体积庞大、干燥速度慢。总之，集微波、真空、连续干燥于一体的干燥烘干机，克服了上述诸多干燥烘干机的缺点，对于极难干燥的浸膏类物料，已经取得了非常满意的效果。
