微波冷冻干燥技术的特点及发展前景

综述微波冷冻干燥技术的特点及发展前景洛阳工学院机械设计工程系，洛阳471003张建龙董铁有朱文学加工中能保持食品的色香味，并在储藏方面有重要的应用。微波真空冷冻干燥具有干燥速度快，能量效率高，易于控制被干燥物料的温度，适含于热敏性物质的干燥，同时具有杀菌消毒功效等优点，因而在食品和医药加工等行业有着广阔的应用前景。本文主要就微波在真空冷冻干燥中微波真空冷冻干燥技术是微波技术与真空冷冻干燥技术相结合而发展的产物。它涉及到微波技术真空技术低温技术流体力学微生物学传热传质学和自动控制等学科，又是交叉学科发展的产物。微波通常是指频率为300肘2至30000，2范围内的电磁波。为了不至于对通讯等微波设施产生干扰，国际电气与电子工程师协会EEEE统规定用于加热干燥及其它工农业生产和医疗等用途的微波频率为2.45出和925肘出。微波加热的优点是加热均匀，时间短，热效率高，没有环境温升，便于自动控制及基金项目河南省自然科学研宄基金重点项目02062000教育部及河南省人事厅留学回国人员资助项目。
连续生产等。同时具有杀菌消毒功效等优点，因而在食品和医药加工等行业有着广阔的应用前景。
我国的真空冷冻干燥技术应用始于十世纪5，年代的技术引进。开始主要应用在医药和生物制品研究。我国的微波能技术应用开始于7，年代初的食品工业。经过我国科研人员十多年的不断探索和实践，使得微波技术在食品的加热干燥烹调焙烤快速催陈及微波真空冷冻干燥技术等方面有了很大发展。大大改善了食品工业生产的卫生条件和自动化程度，提高了产品的质量和产量。成为企业经济发展和提高经济效益的重要手段。
中存在的些问进行研宄和讨论。
1微波真空冷冻干燥技术基本原理与特点微波真空冷冻干燥技术是将冻结成固态的含水物质，在真空及共晶温度以下进行升华干燥，并通过微波发生器向处于冻结状态下的待干燥物料提供升华潜热，从而除去被干燥物料中的水分的种干燥方法。微波真空冷冻干燥中除升华热的提供方式为微波加热外，其基本原理与传统的真空冷冻干燥工艺4并无特别的不同。微波对食品物料的加热干燥与传统的加热方式的不同是，它不需要预先创造物料所处的热环境而直接作用，而且，被加热物料也不存在大的温度梯度，加热时间也较传统方法短得多问。
另外，微波能转化为热能具有即时性。微波对物料加热的即时性使得对物料加热无惰性，即只要有微波辐射，物料即刻得到加热。同时，在微波加热过程中无需对热介质设备等作预加热处理，因此能量利用率高。
微波加热属介质加热范畴，不同物料介质特性所吸收的微波能量是不同的。这种介质吸收微波能量的选择性为微波能量利用率的提高提供了有利条件。由电磁场理论知，作为微波加热区的箱体是个多模谐振腔，进入该加热区的微波总功率消耗分为腔体内贮能充填介质功率损耗和腔壁能耗部分由于谐振腔体为金属材料制成，故腔壁吸收微波的综述损耗仅占总耗散功率的极小部分。因此，进入腔体的绝大部分微波能量被充填介质吸收耗散，从而形成能耗较集中于被加热物料上的能量高利用率的加热特征17根据传热学理论，在微波电磁场中，因物料吸收微波能量成为体热源。微波加热时热量传导方向与蒸汽迁移方向相同，是物料加热干燥的理想状态。因此，微波加热干燥效率远大于常规加热干燥法。微波加热则是通过微波能对食品物料的直接相互作用将面和内部起进行整体加热，不需要高温热源，能克服传统的传导式加热法在真空冷冻千燥应用中的缺陷。
2微波真空冷冻干燥技术的应用前景采用微波加热的方法进行真空冷冻干燥与传统度，缩短干燥时间。其干燥时间是般的传导式加热法的130，可以在很大程度上克服由于物料在真空环境中干燥时间过长而带来的香味损失问，非常适合于开发中华菜系列航天食品。该技术的开发和应用也可以为潜艇水兵南北极科学考察远洋航海及科学考察无人区科学考察以及登山运动员等提供更加丰富的美味可口的方便食品。此外，我国巾樘员江阔，跨越寒温热带，可用于医药保健及其它用途的动植物资源丰富。采用新微波真空冷冻千燥技术，将这些动植物资源加以利用，研，和开发新型的贵重生物制品。
3微波冷冻干燥技术应用中的问微波真空冷冻干燥在我国还处于刚刚起步阶段，需要做的工作还很多。主要存在以下几方面的问3.1微波能在冷冻干燥中的应用问如前所述，微波技术的应用前景广阔，但是目前主要是3.1.1微波升温的不均匀性造成微波升温的不均匀性有两个原因3.由微波升温的选择性造成电场分成分状态也不同，要完全消除加热不均匀性是不可能的。目前己经提出些解决措施，如微波干燥室内还有些有待于进步研究的问。
3，2微波干燥室内测温技术的开发微波在真空冷冻干燥中的温度控制和测量是非常重要的。微波场中温度常用的测温方法有红外线测温法光纤传感器测温法和温度敏感物质显法等，但是目前还没有种理想的测温方法。
3，3微波冻干中电晕放电现象的研宄在真空冻千过程中用微波进行加热时易出现电晕放电现象。
电晕放电的产生会使冻干过程无法正常进行，并引起系列问。因此有必要研究电晕放电的发生机理，防止电晕放电的措施，以及如何控制干燥室内的压强微波电场强度等。
3.2微波冷冻干燥中的理论问研宄3.2.1低温低压传质传热理论研宄目前的低温低压传质传热的理论研究是建立在种冻干模型即5肪1提出的口氏正模型气，731.等提出的准稳态模型2及0叩和0，等提出的解吸升华模型22.这几种模型虽然都可用于描述冻干过程，但都有其不足之处，如1灰模型能较好的描述升华干燥阶段的千燥过程及有关参数的变化等，但不能描述解吸干燥阶段的干燥过程及有关参数的变化。
3.2.2非稳态流场理论研究目前的非稳态流场的研宄主要是集中于对冻干机内空间环境的描述。非稳态的模拟方法测量方法等都有需要研究的课。
3.3实验测量技术干燥过程的许多干燥工艺参数，如物料的特性干燥动力学数据传递系数等在大多数情况下不能由分析得到，必须由充分的实验来测定。实验所用到3.4节能降耗问成本高运转费用高是微波真空冷冻干燥技术1倪静安。食品真空冷冻干燥技术进展。冷饮与速冻食品工业，2潘永康。现代干燥技术。高等教育出版社，1982.5，5539 3叶海斌。食品真空冷冻干燥原理和技术探讨。冷藏技术，1999 4徐言生。真空冷冻干燥食品加工工艺特性。制冷999，1835赵兰萍。冻结过程与冷冻干燥的关系。第届全国低温工程学术会议论文集6杜小泽。固态食品真空冷冻干燥的研究。天津大学硕士论文，7黄大槿。食品冷冻干燥。真空，1998445 8成坚。冷冻干燥速率的强化措施续。食品科学，1999518，19 9梁尚勇，等。食品冷冻干燥及其发展。食品工业科技，19951食品业科技89