蒋德云，朱德泉，周杰敏
(安徽农业大学工学院，安徽合肥230036)

摘 要：介绍了微波干燥原理和特性以及加热系统，详细分析了微波对粮食干燥的作用机理，展望了其运用前景，以期加速微波技术在粮食干燥工程中的运用推广。
关键词：微波技术；干燥；粮食

0 前言
随着科技的发展，先后出现了热风、蒸汽、电加热等粮食干燥方法，虽解决了一定的问题，但因其需要缓苏且时间较长，干燥后粮食品质明显下降，且难以控制，对干燥工艺和设备要求较高，增加了粮食干燥成本。微波是一种高频电磁波，我国从20世纪7O年代开始进行微波技术的研究与开发，目前在冶金、化工、食品加工、干燥、保鲜与包装、农产品的干燥、杀菌杀虫等领域已得到了广泛的应用，采用微波干燥粮食不但大大缩短干燥时间，而且可提高粮食干燥后的加工品质和食用品质，降低粮食成本。因此，微波技术在粮食干燥方面有着广阔的应用前景。
1 微波干燥原理
微波是一种波长范围为1mm—1m、频率范围为3．0×10²～3．0×l0⁵MHz、具有穿透特性的电磁波，常用的微波频率为915MHz和2450MHz。微波干燥技术是一种新的干燥技术，它是依靠以每秒几亿次速度进行周期变化的微波透人物料内，与物料的极性分子相互作用，物料中的极性(如水分子)吸收了微波能以后，改变其原有的分子结构，亦以同样的速度作电场极性运动，致使彼此间频繁碰撞而产生大量的摩擦热，从而使物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温，相继发生水分的蒸发，达到干燥的目的。由于微波辐射下介质的热效应是内部整体加热的，即理论上所谓的“无温度梯度加热”，基本上介质内部不存在热传导现象，因此，微波可相当均匀地加热介质。微波加热造就物料体热源的存在，改变了常规加热干燥过程中某些迁移势与迁移势梯度方向，形成了微波干燥的独特机理。总之，微波透人物料内，与物料的极性分子相互作用，使其极性取向随着外电磁场的变化而变化，致使分子急剧摩擦、碰撞，使物料各部分在同一瞬间获得热量而升温、蒸发干燥。
2 微波干燥的特性
2．1 选择性加热
微波可以加热粮食中的水、蛋白质、脂肪和碳水化合物等成分，微波是一种能量，只有当与物质接触，才能发生能量转移和产生的热效应。由于各物质的损耗因数的差异，使微波具有选择性加热的特性，即不同的物质，在同样磁场中加热时，所吸收的热量是不同的。对于粮食来说，含水量对微波加热的效果影响很大。因为水的介电常数大，而蛋白质、碳水化合物的介电常数小，即后者对微波的吸收能力比水小得多。水分含量相对较低的粮食热容小，更容易受热均匀。
2．2 穿透性强
因为微波比其他用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波可对绝大多数的非金属材料穿透到相当的深度，因此对加热干燥的物料表里一致。电磁波穿透到介质中去，部分能量被消耗，其场强将按一定规律衰减，当微波减少到原来最大值的13．6％时，离表面的距离为穿透深度。
微波穿透深度D可用下式表示：

对粮食而言，由此可见，波长 值大，穿透深度D值大，如功率为2450MHz的微波比功率为915MHz的微波能量大，但其波长比后者短，故后者穿透深度大。所以在选用微波加热的工作频率时，必须考虑此因数，高频率的微波，虽可加大介质的吸收功率，但由于波长较短，穿透深度很小。由于微波加热具有独特的性能，因此在粮食干燥中具有很好的应用价值。
3 微波加热系统
微波加热系统主要由直流电源、微波发生器、波导管、微波加热器等组成。见图1。微波发生器是微波加热系统的关键部分，它由磁控管和微波电源组成。其主要作用是产生所需要的微波能量；微波管产生的微波通过波导管无损耗地传输到微波加热器中；微波加热器是实现物料与微波相互作用的空间，微波能量在此转化为被加热物料的内能，使物料温度升高。