快速而經(jīng)濟地干燥食品并保持其良好品質(zhì)，一直是我們研究的重要課題。一般的食品干燥方法耗時長、速度慢，由表及里形成負的溫度梯度，不利于水分蒸發(fā)，常規(guī)干燥表層先干會阻礙內(nèi)部水分的擴散。采用熱風干燥要消耗大量的燃氣或燃油，這不僅污染環(huán)境，而且對食品的營養(yǎng)價值產(chǎn)生不良影響。而微波干燥不同于熱風及其它干燥方式，食品吸收微波后內(nèi)部直接升溫，形成較小的正溫度梯度，有利于內(nèi)部水分的擴散，使干燥速度大大加快，是一項值得深入研究的新技術。
　　
　　1微波干燥的基本原理及特點
　　
　　1.1微波干燥的機理分析
　　
　　微波是指波長范圍為1～1000mm，頻率范圍為3.0×102～3.0×105MH*有穿透特性的電磁波，常用的微波頻率為915MHz和2450MHz。微波發(fā)生器的磁控管接受電源功率而產(chǎn)生微波功率，通過波導輸送到微波加熱器中，使需要加熱的物料在微波場的作用下被加熱。微波加熱利用的是介質(zhì)損耗原理，而且水的損耗因數(shù)比干物質(zhì)大得多，電磁場釋放能量中的絕大部分被物料中的水分子吸收。一般情況下，被干燥物料中的水分子由于布朗運動，分子的排列雜亂無章并迅速變化，極性相互抵消，宏觀上不呈現(xiàn)極性。而被置于由微波發(fā)生器產(chǎn)生的電場中時，微波場以每秒幾億次的高速周期地改變外加電場的方向，使介質(zhì)的極性水分子迅速擺動，產(chǎn)生顯著的熱效應，從而使物料內(nèi)部和表面的溫度同時迅速升高。
　　
　　微波加熱造就物料體熱源的存在，改變了常規(guī)加熱干燥過程中某些遷移勢和遷移勢梯度方向，形成了微波干燥的*機理。由于物料中的水分介質(zhì)損耗較大，能大量吸收微波能并轉(zhuǎn)化為熱能，因此物料的升溫和蒸發(fā)是在整個物體中同時進行的。在物料表面由于蒸發(fā)冷卻的緣故，使物料表面溫度略低于里層溫度；同時由于物料內(nèi)部產(chǎn)生熱量，以致內(nèi)部蒸汽迅速產(chǎn)生，形成壓力梯度。如果物料的初始含水率很高，物料內(nèi)部的壓力非常快地升高，則水分可能在壓力梯度的作用下從物料中排出。初始含水率越高，壓力梯度對水分排出的影響越大，也即有一種“泵”效應，驅(qū)使水分流向表面，加快干燥速度。由此可見，微波干燥過程中，溫度梯度、傳熱和蒸汽壓遷移方向均一致，從而大大改善了干燥過程中的水分遷移條件，當然要優(yōu)于常規(guī)干燥。同時由于壓力遷移動力的存在，使微波干燥具有由內(nèi)向外的干燥特點，即對物料整體而言，將是物料內(nèi)層首先干燥，這就克服了在常規(guī)干燥中因物料外層首先干燥而形成硬殼板結(jié)阻礙內(nèi)部水分繼續(xù)外移的缺點。
　　
　　1.2微波干燥的特點
　　
　　1.2.1干燥速度快、干燥時間短由于微波能夠深入到物料內(nèi)部而不是靠物體本身的熱傳導進行加熱，所以加熱時間非常短，干燥時間可縮短50%或更多。
　　
　　1.2.2產(chǎn)品質(zhì)量高
　　
　　微波加熱溫度均勻，表里一致，干燥產(chǎn)品可以做到水分分布均勻。由于微波對水有選擇加熱的特點，可以在較低溫度下進行干燥，而不致使產(chǎn)品中的干物質(zhì)過熱而損壞。微波加熱還可以產(chǎn)生一些有利的物理或化學作用。
　　
　　1.2.3反應靈敏、易控制
　　
　　通過調(diào)整微波輸出功率，物料的加熱情況可以瞬間改變，便于連續(xù)生產(chǎn)和實現(xiàn)自動化控制，提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件。
　　
　　1.2.4熱能利用率高，節(jié)省能源、環(huán)保、設備占地少
　　
　　微波加熱設備本身不耗熱，熱能絕大部分（＞80%）都作用在物料上，熱效率高，所以節(jié)約能源，一般可節(jié)電30%～50%；對環(huán)境溫度幾乎沒有影響，微波干燥設備可以做得較小。
　　
　　1.2.5不償失低溫殺菌，保持食品營養(yǎng)和風味微波加熱具有熱效應和生物效應，因此能在較低的溫度下殺滅霉菌和細菌，zui大限度地保持物料的活性和食品中的維生素、色澤和營養(yǎng)成份。
　　
　　微波干燥經(jīng)常與熱風干燥相聯(lián)合，可以提高干燥過程的效率和經(jīng)濟性。因為熱空氣可以有效地排除物料表面的自由水分，而微波干燥提供了排除內(nèi)部水分的有效方法，兩者結(jié)合就可以發(fā)揮各自的優(yōu)點使干燥成本下降。微波干燥與普通方法聯(lián)合一般有3種方式：①預熱。首先用微波能對物料進行預熱，然后用普通干燥器進行干燥；②增速干燥。當干燥速度進入降速階段時將微波能加入普通干燥器，此時物料表面是干的，水分都在內(nèi)部。加入的微波能使物體內(nèi)部產(chǎn)生熱量和蒸汽壓，把水分驅(qū)至表面并迅速被排除。③終端干燥。普通干燥器在接近干燥終了時效率zui低，也許有2/3的干燥時間花費在排除zui后的1/3的水分上。在普通干燥器的出口處加一個微波干燥器，可提高普通干燥器的處理量。
　　
　　1.3微波干燥系統(tǒng)
　　
　　基于微波干燥的基本原理，微波干燥系統(tǒng)主要由微波發(fā)生器、波導裝置、微波干燥器、排濕冷卻裝置、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及安全保護系統(tǒng)等部分組成，如圖1所示。
　　
　　微波發(fā)生器是干燥設備的關鍵部分，它由磁控管和微波電源組成，其主要作用是產(chǎn)生所需要的微波能量。微波管產(chǎn)生的微波通過波導裝置無損耗地傳輸?shù)轿⒉ǜ稍锲髦校⒉ǜ稍锲魇菍崿F(xiàn)物料與微波相互作用的空間，微波能量在此轉(zhuǎn)化為被干燥物料的內(nèi)能，使物料中的水分蒸發(fā)而干燥。排濕冷卻裝置的作用是排出物體中蒸發(fā)出來的水蒸汽以及將物料通風冷卻。在對物料連續(xù)干燥處理的微波設備中，還具有配套的物料輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)的傳輸速度和調(diào)速范圍，要適應被干燥物料的工藝要求，連續(xù)不斷地將它們送入微波干燥器中進行干燥，并將干燥后的物料輸送出來進行下一道工序。傳動系統(tǒng)多由調(diào)速電機和減速器組成。物料輸送帶均采用低耗微波介質(zhì)材料，如聚四氟乙烯玻璃纖維帶、聚乙烯帶等；控制系統(tǒng)是用來調(diào)節(jié)設備的各種運行參數(shù)，保證設備的輸出功率、輸送速度、排濕冷卻裝置等能根據(jù)*工藝規(guī)范的要求，及時、方便和靈活地控制與調(diào)整?？刂葡到y(tǒng)既可安裝在微波發(fā)生器上，又可與主機分開，也可把若干臺微波干燥設備的控制系統(tǒng)集中安裝在一個總控制臺上進行工藝參數(shù)的總控制。
　　
　　2微波干燥食品在國內(nèi)外的發(fā)展概況
　　
　　微波干燥起源于上世紀40年代，到60年代國外才大量應用。由于微波干燥的*優(yōu)點使得其發(fā)展很快。國外已在輕工業(yè)、食品工業(yè)、化學工業(yè)、農(nóng)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工等方面得到應用。由于微波對水有選擇加熱的特點，使得糧食、油料作物、茶葉、蠶繭、木材、紙張、煙草等含水物質(zhì)均可用微波進行干燥。上世紀70年代以來，國外微波干燥的應用還在繼續(xù)擴大，特別是在食品干燥方面。我國微波干燥技術的應用始于上世紀70年代初期，到目前已應用于輕工、化工及農(nóng)產(chǎn)品食品加工等方面。盡管我國在微波干燥方面已經(jīng)有一些成功的范例，但從整個食品行業(yè)來看，裝機功率仍然非常低，與發(fā)達國家相比仍有很大的差距。
　　
　　目前，成功應用微波干燥的食品種類很多，大致可以分為：
　　
　　果蔬類——土豆片、薯片、菠菜、白菜、西紅柿、胡蘿卜、竹筍、蒜、蘋果脯、葡萄、香蕉、黃桃、山楂、南瓜、蔥、紫菜、西紅柿、洋蔥等；
　　
　　肉制品——雞肉、魚片、對蝦、香腸、牛肉干、豬肉等；
　　
　　米面類——玉米片、通心面、糕點、面包、方便面、肉餡餅、方便米粉、大米等；
　　
　　藥材類——人參、藥丸、鹿茸、蛇、枸杞、花粉、蜂王漿等；
　　
　　飲料類——咖啡、桔粉、果汁、奶粉等；
　　
　　農(nóng)副土特產(chǎn)品——茶葉、大豆、花生、山野菜、瓜子、木耳、煙葉、谷物、油菜籽、香菇、海帶等；
　　
　　其它——蛋黃粉、魔芋粉、豆腐皮、檳榔芋等。
　　
　　微波干燥食品的種類還有待于進一步地開發(fā)研究，目前不少研究人員仍在進行這方面的工作。3微波干燥食品發(fā)展前景
　　
　　IDS主席Mujumdar教授指出：1990年以來，干燥的能源價格依然是重要的，但對于干燥研究而言不再是zui關鍵的因素，現(xiàn)在是由新產(chǎn)品和新的加工過程的需求推動干燥研究。同時指出，如今的熱風干燥不是一種環(huán)保良好的作業(yè)，礦物燃料的燃燒產(chǎn)生的二氧化碳是被稱之為“綠色居室效應”的主要成分?；谶@些考慮，當前干燥的總目標是“以zui
　　
　　快的速度排除液體（通常是水）并對產(chǎn)品有zui小的負面影響；不破壞環(huán)境以及投入zui低的資金和操作費用”。因此，此領域的實際工程策略，是對各種規(guī)模的干燥過程，從（從經(jīng)濟和環(huán)保考慮）到微量級（物料性質(zhì)）進行探索和聯(lián)合考慮。還指出對流、傳導和微波干燥可否聯(lián)合的構想。食品的干燥也應以此為目標進行研究。微波干燥作為一項新技術正符合這樣的發(fā)展要求。