第三節(jié) 輻射干燥設(shè)備

第四節(jié)

輻射干燥機(jī)械設(shè)備除了前面提到加熱干燥方法以外，食品工業(yè)還可利用紅外線、微波、電阻加熱等原理對(duì)食品進(jìn)行加熱干燥處理。其中遠(yuǎn)紅外加熱的應(yīng)用最廣，它的主要設(shè)備形式是用于焙烤行業(yè)的烤爐。目前，微波加熱設(shè)備應(yīng)用最多的是家用微波爐，但由于其獨(dú)特的介電加熱優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)化規(guī)模的微波設(shè)備具有良好的發(fā)展前景。一、微波加熱設(shè)備二、遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備微波干燥裝置1、微波及微波加熱的基本概念與原理2、微波及微波干燥的特點(diǎn)3、微波技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用（微波加熱殺菌、微波提取、微波加熱干燥、微波熟化等）4、微波干燥裝置的組成5、微波加熱防泄露措施6、微波干燥裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算

1946年，斯潘瑟----美國(guó)雷聲公司的研究員，一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，他發(fā)現(xiàn)微波溶化了糖果。事實(shí)證明，微波輻射能引起食物內(nèi)部的分子振動(dòng)，從而產(chǎn)生熱量。1947年，第一臺(tái)微波爐問(wèn)世。微波爐的心臟是磁控管。這個(gè)叫磁控管的電子管是個(gè)微波發(fā)生器，它能產(chǎn)生每秒鐘振動(dòng)頻率為24.5億次的微波。這種肉眼看不見(jiàn)的微波，能穿透食物達(dá)5cm深，并使食物中的水分子也隨之運(yùn)動(dòng)，劇烈的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了大量的熱能，于是食物"煮"熟了。這就是微波爐加熱的原理。微波的特點(diǎn)微波與無(wú)線電波、電視信號(hào)、通訊雷達(dá)、紅外線、可見(jiàn)光等一樣，都屬電磁波，只是波長(zhǎng)不相同。微波是頻率在300兆赫到300千兆赫的電磁波（波長(zhǎng)1米～1毫米）,通常用于電視、廣播、通訊技術(shù)中。而近代把微波作為一種能源，又拓展了一個(gè)分支技術(shù)，在工農(nóng)業(yè)上進(jìn)行加熱、干燥、殺菌、陳釀等；在化學(xué)工業(yè)中進(jìn)行催化、萃取等化學(xué)反應(yīng)和激發(fā)等離子體；家用微波爐的使用更標(biāo)志微波技術(shù)的日趨成熟。

從低頻無(wú)線電波、微波到可見(jiàn)光以至X射線、γ射線的整個(gè)電磁波譜，可以發(fā)現(xiàn)它們雖然都同屬于電磁波，但隨著頻率的提高，不同波段的電磁波具有各自不同的性質(zhì)。偶極子與極化的概念1、電介質(zhì)極化（polarization）:電介質(zhì)插入電場(chǎng)后，由于同號(hào)電荷相斥、異號(hào)電荷相吸的結(jié)果，介質(zhì)表面也會(huì)出現(xiàn)與各自貼近電極電荷相反的電荷分布，此即為極化現(xiàn)象，介質(zhì)表面的電荷為極化電荷；2、有極分子與無(wú)極分子：任何物質(zhì)的分子或原子都由帶相同正負(fù)電荷的電子和原子核組成，整個(gè)分子中的電荷代數(shù)和為0。在分子中正負(fù)電荷都不集中在一點(diǎn)，但在離開(kāi)分子的距離比分子線度大得多的地方，分子中全部電荷對(duì)這些地方的影響將和一個(gè)單獨(dú)的負(fù)點(diǎn)電荷等效，這個(gè)等效電荷的位置稱(chēng)為這個(gè)分子的負(fù)電荷“重心”，同樣正電荷也存在類(lèi)似的正電荷“重心”，在無(wú)外電場(chǎng)存在時(shí)，按正負(fù)電荷重心是否重合，把介質(zhì)分為兩類(lèi)：正負(fù)電荷重心重合的電介質(zhì)稱(chēng)為無(wú)極分子；不重合的就稱(chēng)為有極分子；由于有極分子正負(fù)電荷重心的相互錯(cuò)開(kāi)，形成一個(gè)電偶極距，所以有極分子又稱(chēng)為偶極子；3、電場(chǎng)中電介質(zhì)的極化有三種情況：

1）電子位移極化或光學(xué)極化：無(wú)極分子處于外電場(chǎng)中時(shí)，在電場(chǎng)力作用下，本來(lái)處于重合中心的正負(fù)電何“重心”發(fā)生偏離，形成一個(gè)電偶極子，分子偶極距的方向與外電場(chǎng)方向一致，高頻電場(chǎng)中只發(fā)生電子位移極化，紫外線照射發(fā)生該極化現(xiàn)象；

2）原子極化或紅外極化（atomicpolarization）：構(gòu)成分子的各原子或原子團(tuán)在外電場(chǎng)作用下發(fā)生了偏離，而發(fā)生極化現(xiàn)象，各原子的偏移，是在像彈性振動(dòng)下進(jìn)行的；

3）取向極化或偶極子極化（orientationpolarization）：有極分子在無(wú)外電場(chǎng)存在時(shí)，所有分子的固有電矩矢量和會(huì)相互抵消，宏觀上不表現(xiàn)電場(chǎng)，但當(dāng)處于外電場(chǎng)中時(shí)，分子電矩就會(huì)轉(zhuǎn)向外電場(chǎng)方向，雖然分子熱運(yùn)動(dòng)會(huì)使這種轉(zhuǎn)向不完全，但總體上會(huì)使介質(zhì)在垂直與電場(chǎng)方向的兩端產(chǎn)生極化電荷；

4、松弛時(shí)間（relaxationtime）:極化時(shí)，由非極化狀態(tài)到極化狀態(tài)總需要一段時(shí)間，此段時(shí)間即為松弛時(shí)間；松弛時(shí)間的倒數(shù)即為介質(zhì)的特征頻率；

5、介電損耗：當(dāng)電介質(zhì)所處的電場(chǎng)的頻率與其特征頻率接近時(shí)，極化運(yùn)動(dòng)對(duì)處于外電場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生滯后，滯后程度與引起分子內(nèi)的摩擦產(chǎn)熱有關(guān)，把極化運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱損耗稱(chēng)為介電損耗；微波加熱特點(diǎn)及頻率微波加熱屬于一種內(nèi)部生熱的加熱方式，依靠微波段電磁波將能量傳播到被加熱物體內(nèi)部，使物料整體同時(shí)升溫。由于電磁波的應(yīng)用極為廣泛和普及，特別是通信領(lǐng)域，為避免相互干擾，國(guó)際無(wú)線電管理委員會(huì)對(duì)頻率的劃分作了具體規(guī)定。分給工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)用的頻率有433兆赫、915兆赫、2450兆赫、5800兆赫、22125兆赫，與通信頻率分開(kāi)使用。目前國(guó)內(nèi)用于工業(yè)加熱的常用頻率為915兆赫和2450兆赫。微波頻率與功率的選擇可根據(jù)被加熱材料的形狀、材質(zhì)、含水率的不同而定。ε’’=ε’tanδ

δ表示極化對(duì)于電場(chǎng)變化的滯后角度，極化損耗角；tanδ為損耗正切或耗散因子；ε’介電常數(shù)是衡量極化程度的尺度；

所謂熱輻射，實(shí)際是加熱物體放出的各種頻率的電磁波被介質(zhì)吸收，而產(chǎn)生熱的現(xiàn)象；微波加熱實(shí)際是由水分子等偶極子隨電場(chǎng)方向變化而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)得到的分子內(nèi)部摩擦熱而產(chǎn)生的；遠(yuǎn)紅外線和紅外線加熱則是由原子振動(dòng)產(chǎn)生的內(nèi)摩擦所致；微波加熱過(guò)程

電能→電子運(yùn)動(dòng)能→電磁波（微波）能→分子極化→分子動(dòng)能→摩擦能→熱能極性分子在未加外電場(chǎng)時(shí)，排列是雜亂無(wú)章的，對(duì)外不顯極性，如圖1之所示。在有外加電場(chǎng)時(shí)，極性分子帶正電荷的一端趨向電場(chǎng)負(fù)極，帶負(fù)電荷的一端趨向電場(chǎng)正極，從而形成一定順序的排列,當(dāng)外加反向電場(chǎng)時(shí)，極性分子則按相反方向有序排列，如圖1與所示。若外加電場(chǎng)的極性反復(fù)變化，極性分子便跟著進(jìn)行上述擺動(dòng)。在擺動(dòng)過(guò)程中，各相鄰極性分子間將發(fā)生摩擦而產(chǎn)生熱量，使得介質(zhì)發(fā)熱。

由微波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電磁波猶如反復(fù)變換極性的外加電場(chǎng)。如果將極性分子放到頻率為2450MHz的交變電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向每秒變化2.45億次，則極性分子也隨之?dāng)[動(dòng)2.45億次。在擺動(dòng)中，極性分子之間互相摩擦，在很短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生足夠的熱量，從而加熱食物。這就是微波加熱的基本原理。微波場(chǎng)中不同介質(zhì)的響應(yīng)不同介質(zhì)材料的介電常數(shù)εr和介質(zhì)損耗角正切值tgδ是不同的，故其在微波電磁場(chǎng)作用下的熱效應(yīng)也不一樣。由極性分子所組成的物質(zhì)，能較好地吸收微波能。水分子呈極強(qiáng)的極性，是吸收微波的最好介質(zhì)（介電常數(shù)為77，介質(zhì)損耗為11.5），所以凡含水分子的物質(zhì)必定吸收微波。另一類(lèi)由非極性分子組成，它們基本上不吸收或很少吸收微波，這類(lèi)物質(zhì)有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜等、塑料制品和玻璃、陶瓷等，微波能透過(guò)，而它們不吸收微波（聚乙烯的介電常數(shù)為2.3，介質(zhì)損耗為0.012）。這類(lèi)材料可作為微波加熱用的容器或支承物，或做密封材料。

金屬材料反射、折射電磁波，可以對(duì)電磁波進(jìn)行傳遞。在微波電場(chǎng)中，介質(zhì)吸收微波功率的大小P正比于頻率f、電場(chǎng)強(qiáng)度E的平方、介電常數(shù)εr和介質(zhì)損耗正切值tgδ。即:

P=2πf·E2·εr·V·tgδ

V----物料介質(zhì)吸收微波的有效體積透射能力和加熱深度問(wèn)題，什么叫穿透能力呢？穿透能力就是電磁波穿入到介質(zhì)內(nèi)部的本領(lǐng)，電磁波從介質(zhì)的表面進(jìn)入并在其內(nèi)部傳播時(shí)，由于能量不斷被吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，它所攜帶的能量就隨著深入介質(zhì)表面的距離，以指數(shù)形式衰減。透射深度被定義為：材料內(nèi)部功率密度為表面能量密度的1/e或36.8%處算起的深度D，即

λ0

D=

-----------------------

2π√εr·tgδ

從式中可看出，微波的加熱深度比紅外加熱大得多，因?yàn)槲⒉ǖ牟ㄩL(zhǎng)是紅外波長(zhǎng)的近千倍。紅外加熱只是表面加熱，微波是深入內(nèi)部加熱。微波加熱的優(yōu)點(diǎn)

(1)加熱速度快。微波加熱則屬內(nèi)部加熱方式，電磁能直接作用于介質(zhì)分子轉(zhuǎn)換成熱，且透射使介質(zhì)內(nèi)外同時(shí)受熱，不需要熱傳導(dǎo)，故可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到均勻加熱。（2）均勻加熱

微波加熱時(shí)不論形狀如何，微波都能均勻滲透，產(chǎn)生熱量，因此均勻性大大改善。(3)節(jié)能高效不同物料對(duì)微波有不同吸收率，含有水份的物質(zhì)容易吸收微波能。玻璃、陶瓷、聚丙烯、聚乙烯、氟塑料等則很少吸收微波，金屬將反射電波，這些物質(zhì)都不能被微波加熱。不會(huì)存在余熱和對(duì)周?chē)h(huán)境加熱而造成的熱量損耗，工作場(chǎng)所的環(huán)境溫度也不會(huì)因此而升高，生產(chǎn)環(huán)境明顯改善。(4)易于控制微波功率的控制是由開(kāi)關(guān)、旋鈕調(diào)節(jié)，即開(kāi)即用，無(wú)熱慣性，功率連續(xù)可調(diào)，易于自動(dòng)化。不存在預(yù)熱和余熱現(xiàn)象；

(5)清潔衛(wèi)生

對(duì)食品、藥品等加工干燥時(shí)，微波熱效應(yīng)與生物效應(yīng)能在較低的溫度下迅速殺蟲(chóng)滅菌，能最大限度的保持營(yíng)養(yǎng)成分和原有色澤。

(6)選擇性加熱

不同性質(zhì)的物料對(duì)微波的吸收損耗不同，即選擇性加熱的特點(diǎn)，這對(duì)干燥過(guò)程有利。因?yàn)樗肿訉?duì)微波的吸收損耗最大，所以含水量高的部位，吸收微波功率多于含水量較低的部位，從而干燥速率趨一致。

(7)安全無(wú)害

通常微波能是在金屬制成的封閉加熱室、波道管內(nèi)傳輸。先進(jìn)的技術(shù)裝備，采用先進(jìn)設(shè)計(jì)，使進(jìn)出料口、觀察窗、爐門(mén)等處的微波泄漏嚴(yán)格控制在國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)內(nèi)，大大低于國(guó)家制定的安全標(biāo)準(zhǔn)，而且微波不屬于放射性射線、又無(wú)有害氣體排放，是一種十分安全的加熱技術(shù)。

微波加熱干燥方法與通常加熱方法（如熱空氣、火焰、電熱器、煤氣爐、紅外線、高頻感應(yīng)加熱等）相比，具有許多特點(diǎn)。主要是：不需熱量由表及里的傳遞，直接加熱物體內(nèi)部，且熱場(chǎng)溫度分布均勻；溫度可瞬時(shí)控制，準(zhǔn)確控制加熱時(shí)間；所需加熱時(shí)間短；產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量及勞動(dòng)生產(chǎn)率得到提高；適合生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化；無(wú)公害、污染問(wèn)題。

美國(guó)Microdry公司研制的915MHz、60kW通心面微波干燥已用于生產(chǎn)。該機(jī)先用71～82℃的熱空氣，在35分鐘內(nèi)將面條的含水量降至18%左右，然后采用微波加熱，同時(shí)伴以溫度為80～90℃，濕度為15～20%的熱風(fēng)對(duì)流。利用微波快速升溫、由里向外蒸發(fā)水分的優(yōu)點(diǎn)，用熱風(fēng)加速表面水分的蒸發(fā)，在12分鐘內(nèi)將含水量降至13%，最后進(jìn)行冷卻。該機(jī)比原設(shè)備節(jié)能25%，加工時(shí)間從8小時(shí)縮短到1.5小時(shí)，1小時(shí)加工通心面4000磅，產(chǎn)品細(xì)菌含量為原來(lái)1/15。產(chǎn)品色澤、口味、口感都比傳統(tǒng)方法好，目前大量投入使用。該機(jī)還可以干燥薯片、洋蔥片等。

法國(guó)國(guó)際微波公司，設(shè)計(jì)了微波真空干燥速溶桔粉的膨化裝置。真空室的直徑為1.5m，長(zhǎng)為12m。饋入2450MHz，48kw功率的微波，使用玻璃增強(qiáng)聚四氟乙烯傳輸帶進(jìn)行傳送。它先將含有63%固形物的桔漿抽吸并涂布在寬1.2m的傳送帶上，堆高3～7mm，真空下輸入微波能量，加熱40分鐘，可膨化到厚度80～100mm，含水量20%的速溶桔粉，其產(chǎn)量58kg/h，年產(chǎn)220噸。產(chǎn)品不僅保持了桔汁原有的色香味，而且保留的Vc是噴霧干燥法不可能達(dá)到的。微波加熱的缺點(diǎn)

微波加熱的不均勻性，原因有：1、食品材料的不均質(zhì)性即各部分組成、溫度、狀態(tài)不同，吸收微波能不同；2、微波在加熱過(guò)程中存在反射、穿透、折射、吸收等影響，使各部分產(chǎn)熱不同；3、電場(chǎng)的尖角集中效應(yīng)，食品不同曲率的表面產(chǎn)生棱角效應(yīng)，即在電場(chǎng)有棱角的地方集中，有較大的電場(chǎng)強(qiáng)度，產(chǎn)熱多、溫升快，所以在微波加熱中存在一些熱點(diǎn)（hotspot）;水對(duì)微波的吸收特性和微波頻率的選擇：自由水的ε’’在微波頻率為17GHZ時(shí)最大，結(jié)合水的頻率特性與自由水不同，在較低范圍，所以選擇最佳頻率一般為食品物質(zhì)各自極化松弛時(shí)間的倒數(shù)，特征頻率附近；

微波食品加工技術(shù)是應(yīng)用:微波對(duì)物質(zhì)的電場(chǎng)作用來(lái)進(jìn)行物料的加熱、干燥、滅菌、燒結(jié)、合成、萃取、催陳等的特殊加工；1.干燥的基本目的是為了除去物料中的水分；2.滅菌的目的是限制微生物和酶引起的腐敗；3.催熟、調(diào)溫等是根據(jù)加工的對(duì)象，利用微波的一些特殊效果（如催熟、調(diào)溫和解凍）進(jìn)行加工；4.焙烤和膨化是利用微波所產(chǎn)生的較高溫度直接達(dá)到加工的目的；

應(yīng)用于粉狀、顆粒狀、片狀或膠體狀等的食品、添加劑、調(diào)味品、藥品、中草藥材原料、營(yíng)養(yǎng)保健品、農(nóng)副土特產(chǎn)品、非油榨（或節(jié)油）方便面、面條、米粉、豆制品、牛肉干、肉脯、魚(yú)干、茶葉、煙草等的干燥、殺菌；杏仁、桃仁、花生仁、板栗等的干燥脫皮、焙烤；休閑食品、薯片、土豆片、蝦片、魚(yú)肚等的膨化；口服液、醬菜、各種小包裝食品的防霉、殺菌保鮮；冷凍魚(yú)、肉禽的“回溫”解凍；大豆干燥脫腥；

1.微波是頻率從300MHz～300GMHz的電磁波，其方向和大小隨時(shí)間作周期性變化。微波與物料直接作用，將超高頻電磁波轉(zhuǎn)化為熱能的過(guò)程即為微波加熱過(guò)程。水是強(qiáng)烈吸收微波的物質(zhì)，物料中的水分子是極性分子，在微波作用下，其極性取向隨著外電磁場(chǎng)的變化而變化，2450MHz的微波可使水分子每秒運(yùn)動(dòng)2.45億次，致使分子急劇磨擦、碰撞，使物料產(chǎn)生加熱和膨化等一系列過(guò)程而達(dá)到微波加熱目的。

微波加熱干燥、殺菌機(jī)理2.微波殺菌是微波的熱效應(yīng)和生物效應(yīng)共同作用的結(jié)果。微波對(duì)細(xì)菌的熱效應(yīng)是使蛋白質(zhì)變性，使細(xì)菌失去營(yíng)養(yǎng)、繁殖和生存的條件而死亡；生物效應(yīng)是微波電場(chǎng)改變細(xì)胞膜斷面的電位分布，影響細(xì)胞周?chē)娮雍碗x子濃度，從而改變細(xì)胞膜的通透性能，細(xì)菌因此營(yíng)養(yǎng)不良，不能正常新陳代謝，細(xì)菌結(jié)構(gòu)功能紊亂，生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制而死亡。此外，決定細(xì)菌正常生長(zhǎng)和穩(wěn)定遺傳繁殖的核酸（RNA）和脫氧核糖酸（DNA），是由若干氫鍵緊密連接而成的卷曲形大分子。足夠強(qiáng)的微波場(chǎng)可以導(dǎo)致氫鍵松馳、斷裂和重組，從而誘發(fā)遺傳基因突變，或染色體畸變，甚至斷裂。微波滅菌正是利用了電磁場(chǎng)的熱效應(yīng)和生物效應(yīng)共同對(duì)細(xì)菌的殺滅作用，因此，微波殺菌溫度低于常規(guī)方法，僅要70～105℃，時(shí)間約90～180s

1）微波萃取是高頻電磁波穿透萃取媒質(zhì)，到達(dá)被萃取物料的內(nèi)部，微波能迅速轉(zhuǎn)化為熱能使細(xì)胞內(nèi)部溫度快速上升，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)部壓力超過(guò)細(xì)胞壁承受能力，細(xì)胞破裂，細(xì)胞內(nèi)有效成分自由流出，在較低的溫度下溶解于萃取媒質(zhì)再通過(guò)進(jìn)一步過(guò)濾和分離，便獲得萃取物料。在微波輻射作用下被萃取物料成分加速向萃取溶劑界面擴(kuò)散，從而使萃取速率提高數(shù)倍，同時(shí)還降低了萃取溫度，最大限度保證萃取的質(zhì)量。

微波輔助萃取2）微波萃取優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)熱萃取是以熱傳導(dǎo)、熱輻射等方式由外向里進(jìn)行，而微波萃取是微波瞬間穿透物料里外同時(shí)加熱進(jìn)行萃取。傳統(tǒng)熱萃取相比，微波萃取的主要優(yōu)點(diǎn)是：

a、質(zhì)量高，可有效地保護(hù)食品、藥品以及其他化工物料中的功能成分；b、純度高、萃取率高；c、對(duì)萃取物具有高選擇性；d、速度快、省時(shí)，可節(jié)省50%-90%以上的時(shí)間；e、溶劑用量少（可較常規(guī)方法少50%-90%以上）；f、安全、節(jié)能，無(wú)污染，生產(chǎn)設(shè)備較簡(jiǎn)單，節(jié)省投資。3）微波萃取與其它萃取方法的比較

微波萃取效率高、純度高、能耗小、操作費(fèi)用低，符合環(huán)境保護(hù)要求?？蓮V泛用于中草藥、香料、保健食品、食品、化妝品、茶飲料、調(diào)味料、果膠、高粘度殼聚糖等行業(yè)。

目前在我國(guó)微波萃取已經(jīng)用于多項(xiàng)中草藥的浸取生產(chǎn)線之中，如葛根、茶葉、銀杏等。微波萃取已列為我國(guó)二十一世紀(jì)食品加工和中藥制藥現(xiàn)代化推廣技術(shù)之一。某中藥研究機(jī)構(gòu)的科研工作者，已經(jīng)用微波萃取方法處理上百種中藥。無(wú)論是萃取速度、萃取效率還是萃取質(zhì)量均比常規(guī)工藝優(yōu)越得多。酒類(lèi)催陳釀造的新酒都必須經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的貯存陳化，使之發(fā)生相應(yīng)的理化反應(yīng)，使酒精分子與水分子間形成大的分子締合群，于是酒精分子受到束縛，活度下降，達(dá)到消除暴辣味，使之綿軟醇和，這就占用了大量廠房、容器，在很大程度上限制了資金周轉(zhuǎn)，影響了經(jīng)濟(jì)效益。微波可與酒中的各種成分發(fā)生特殊作用，經(jīng)過(guò)1～2min的處理，即可達(dá)到自然存放3～6個(gè)月的效果，并保持產(chǎn)品的原有風(fēng)格與特色，達(dá)到酒類(lèi)老熟和催陳處理的目的，處理量每小時(shí)可達(dá)1500-2000Kg。老熟處理的酒類(lèi)相當(dāng)于存放六個(gè)月，且更加醇香可口、品味顯著提高?？s短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。微波加熱裝置的組成及分類(lèi)

微波能量是由微波發(fā)生器產(chǎn)生的，微波發(fā)生器包括微波管和微波管電源兩個(gè)部分。其中微波管電源（簡(jiǎn)稱(chēng)電源或微波源）的作用是把常用的交流電能變成直流電能，為微波管的工作創(chuàng)造條件。微波管是微波發(fā)生器的核心，它將直流電能轉(zhuǎn)變成微波能。

微波管有微波晶體管和微波電子管兩大類(lèi)。

微波晶體管輸出功率較小，一般用于測(cè)量和通訊等領(lǐng)域。

微波電子管種類(lèi)很多，常用的有磁控管、速調(diào)管、行波管等。由于磁控管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、工作電壓低、電源簡(jiǎn)單和適應(yīng)負(fù)載變化的能力強(qiáng)，因而特別適用于微波加熱和微波能的其他應(yīng)用。磁控管由于工作狀態(tài)的不同可分為脈沖磁控管和連續(xù)波磁控管兩類(lèi)。微波加熱設(shè)備主要工作于連續(xù)波狀態(tài)，所以多用連續(xù)波磁控管。

磁控管是一種用來(lái)產(chǎn)生微波能的電真空器件。實(shí)質(zhì)上是一個(gè)置于恒定磁場(chǎng)中的二極管。管內(nèi)電子在相互垂直的恒定磁場(chǎng)和恒定電場(chǎng)的控制下，與高頻電磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，把從恒定電場(chǎng)中獲得能量轉(zhuǎn)變成微波能量，從而達(dá)到產(chǎn)生微波能的目的。

磁控管由管芯和磁鋼（或電磁鐵）組成。管芯的結(jié)構(gòu)包括陽(yáng)極、陰極、能量輸出器和磁路系統(tǒng)等四部分。管子內(nèi)部保持高真空狀態(tài)。磁控管通常有一個(gè)以高導(dǎo)電率無(wú)氧銅制成的陽(yáng)極，一個(gè)發(fā)射電子的陰極，陽(yáng)極同時(shí)是產(chǎn)生高頻振蕩的回路；當(dāng)磁控管陰極與陽(yáng)極之間存在著一定的直流電場(chǎng)時(shí)，從陰極發(fā)射的電子受陽(yáng)極正電位加速而向陽(yáng)極移動(dòng)，移動(dòng)速度正比于電壓的1/2次方；由于空間存在著磁場(chǎng)，其方向與電場(chǎng)方向垂直，同時(shí)也與電子運(yùn)動(dòng)方向垂直。根據(jù)左手定則，從陰極發(fā)射的電子將受到磁場(chǎng)作用，結(jié)果使電子偏離原來(lái)的方向呈圓周運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在陰極上的諧振腔的作用下即產(chǎn)生所需的微波能；

調(diào)速管結(jié)構(gòu)比磁控管復(fù)雜，效率低，但單管可獲得大功率；由電子槍、諧振腔、輸入、輸出接頭和收集極等組成；陽(yáng)極是磁控管的主要組成之一，它與陰極一起構(gòu)成電子與高頻電磁場(chǎng)相互作用的空間。在恒定磁場(chǎng)和恒定電場(chǎng)的作用下，電子在此空間內(nèi)完成能量轉(zhuǎn)換的任務(wù)；磁控管的陽(yáng)極諧振系統(tǒng)除能產(chǎn)生所需要的電磁振蕩外，還能產(chǎn)生不同特性的多種電磁振蕩?！案粜蛶А眮?lái)隔離干擾模式，隔型帶把陽(yáng)極翼片一個(gè)間隔一個(gè)地連接起來(lái),以增加工作模式與相鄰干擾模式之間的頻率間隔。陰極及其引線，磁控管的陰極即電子的發(fā)射體,又是相互作用空間的一個(gè)組成部分。陰極的性能對(duì)管子的工作特性和壽命影響極大，被視為整個(gè)管子的心臟。能量輸出器是把相互作用空間中所產(chǎn)生的微波能輸送到負(fù)載去的裝置。能量輸出裝置的作用是無(wú)損耗，無(wú)擊穿地通過(guò)微波，保證管子的真空密封，同時(shí)還要做到便于與外部系統(tǒng)相連接。磁路系統(tǒng),磁控管的磁路系統(tǒng)就是產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)的裝置。磁路系統(tǒng)分永磁和電磁兩大類(lèi)。永磁系統(tǒng)一般用于小功率管，磁鋼與管芯牢固合為一體構(gòu)成所謂包裝式。大功率管多用電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，管芯和電磁鐵配合使用，管芯內(nèi)有上、下極靴，以固定磁隙的距離。磁控管工作時(shí)，可以很方便的靠改變磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，來(lái)調(diào)整輸出功率和工作頻率。

微波加熱干燥設(shè)備的組成微波加熱干燥設(shè)備主要由微波電源、微波發(fā)生器（磁控管）、連接波導(dǎo)、加熱器、冷卻系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)、防泄漏裝置等組成。微波加熱干燥設(shè)備按被加熱物和微波場(chǎng)的作用形式，可分為駐波場(chǎng)諧振腔加熱器、行波場(chǎng)波導(dǎo)加熱器、輻射型加熱器和慢波型加熱器等幾大類(lèi)；按其結(jié)構(gòu)形式可分為：箱式、隧道式、平板式、彎曲波導(dǎo)式和直波導(dǎo)式等，其中箱式、隧道式、平板式最常用。微波防泄漏措施1、爐門(mén)與爐框具有良好的密封接觸；2、三層密封墊的結(jié)構(gòu)，減小門(mén)后板和爐前板之間的間隙g1，減少泄漏量；增加門(mén)后板和爐前板所接觸的長(zhǎng)度L,L越大則漏波越少；3、扼流結(jié)構(gòu)門(mén)與門(mén)框之間設(shè)置扼流結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步抑制微波能的泄漏，在微波傳導(dǎo)方向上，使微波傳導(dǎo)的路線長(zhǎng)度等于微波波長(zhǎng)的1/4,使微波起駐波場(chǎng)，避免其進(jìn)一步傳導(dǎo)；4、在微波可能傳出的部位設(shè)置電波吸收材料如：純鐵粒、石墨或水等，進(jìn)一步減少微波的泄漏；5、爐門(mén)上的那塊在觀察窗方向唯一能夠防止泄漏的金屬網(wǎng)片-金屬屏蔽網(wǎng)按國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)的標(biāo)準(zhǔn)，微波泄漏應(yīng)低于5mw／平方厘米才是安全的。美國(guó)電器安全標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(UL)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定更嚴(yán)格，為1mw／平方厘米爐內(nèi)安裝抗流槽、金屬屏蔽網(wǎng)的基礎(chǔ)上，特在腔體上部的邊緣設(shè)計(jì)了回流槽（17、20升微波爐沒(méi)有回流槽），即使在使用數(shù)年后也可有效的防止微波泄漏，門(mén)開(kāi)關(guān)處安裝了連鎖微動(dòng)保護(hù)裝置，在爐門(mén)變形或門(mén)鉤不復(fù)位的情況下，保證微波爐不會(huì)啟動(dòng)，及最外層的特種輕質(zhì)防泄門(mén)板，使格蘭仕微波爐的泄漏值只有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的1/100（微波泄漏量每平方厘米0.05毫瓦，小于一支40瓦日光燈的輻射量），使用時(shí)更安全可靠。爐門(mén)金屬絲網(wǎng)的孔洞比微波波長(zhǎng)小很多，因此它可以起到實(shí)體金屬反射鏡一樣的作用。連續(xù)式微波加熱裝置微波加熱功率計(jì)算影響微波加熱效率的因素影響微波加熱的因素有微波頻率、電場(chǎng)強(qiáng)度、物料介電常數(shù)、物料密度、物料比熱和物料損耗角正切。而其中物料的介電性質(zhì)(εr，tgδ）往又是頻率的函數(shù)。1．頻率從加熱的角度看，頻率越高，加熱速度越快，因此可以通過(guò)在一定條件下提高頻率來(lái)提高加熱速度。但不是頻率提高，對(duì)加熱操作越有利，在進(jìn)行微波加熱時(shí)，微波的穿透深度必須考慮。頻率越高，波長(zhǎng)便越短，其穿透深度便越小。2450MHz的加熱速度比915MHz快，但915MHz的穿透深度比2450MHz寸對(duì)較厚的物料，要達(dá)到均勻加熱，應(yīng)選用較小的頻率；對(duì)較薄的物料，可選用較高頻率以提高加熱速度。2、電場(chǎng)強(qiáng)度即電場(chǎng)強(qiáng)度指標(biāo)實(shí)際上是與微波加熱器功率相關(guān)連的指標(biāo)，功率大，場(chǎng)強(qiáng)大、加熱速度快。在食品加工中，加熱速度不一定越快越好，加熱操作后根據(jù)加工要求來(lái)進(jìn)行。在微波加熱器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)設(shè)計(jì)功率調(diào)節(jié)旋鈕，以適應(yīng)不同的加工要求。

3．物料的介電性質(zhì)對(duì)不同的介質(zhì)，一般有著不同的εr和tgδ。水的εr和tgδ的值比一般的介質(zhì)大，因此在一般情況下，加工物料的含水量愈大，其介質(zhì)損耗也愈大。某些物料在溫度上升時(shí)，介質(zhì)損耗系數(shù)降低，這時(shí)就出現(xiàn)了所謂的自動(dòng)平衡。微波加熱具有這種自動(dòng)平衡作用。4、物料的密度，物料密度越大，其升溫速度慢。密度高的物料對(duì)微波吸收較差，且對(duì)微波有反射作用。5、物料的比熱容比熱容小的物質(zhì)溫度升高速度快。食品是多組分物質(zhì)，應(yīng)按比例分?jǐn)?shù)進(jìn)行計(jì)算；二、遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備遠(yuǎn)紅外加熱原理遠(yuǎn)紅外加熱應(yīng)用（一）遠(yuǎn)紅外輻射元件（二）箱式遠(yuǎn)紅外線烤爐（三）隧道式遠(yuǎn)紅外線烤爐

紅外線紅外線的波長(zhǎng)為0.75μm～1000μm，介于電磁波和可見(jiàn)光之間，以輻射的形式向外傳播，由英國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)。工業(yè)上，把0.75μm～1.5μm波長(zhǎng)的紅外線稱(chēng)為近紅外線，把1.5μm～1000μm波長(zhǎng)的紅外線稱(chēng)為遠(yuǎn)紅外線。遠(yuǎn)紅外線同可見(jiàn)光、紫外線、X射線等都屬于電磁波，它們的傳播速度一樣，每秒鐘可達(dá)30萬(wàn)公里。紅外線的主要作用是熱作用。

紅外線的物理性質(zhì)在光譜中波長(zhǎng)自0.76至400微米的一段稱(chēng)為紅外線，紅外線