　　由于微波加熱干燥與常規(guī)干燥方法相比，有著顯著的優(yōu)越性和良好的經(jīng)濟(jì)效益，因而近年來(lái)微波加熱干燥在制藥工業(yè)中得到進(jìn)一步應(yīng)用。綜觀目前用于藥品微波干燥設(shè)備的現(xiàn)狀，只有微波干燥機(jī)、微波帶式干燥機(jī)、微波真空干燥機(jī)、微波回轉(zhuǎn)真空干燥機(jī)等，上述微波干燥設(shè)備雖然均應(yīng)用了微波技術(shù)，但總存在不完善之處，為了解決上述問(wèn)題，常州科維機(jī)械制造有限公司最近研制了WDZ 型智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)，這種新型微波干燥機(jī)可實(shí)現(xiàn)在微波和真空環(huán)境中進(jìn)行連續(xù)低溫干燥作業(yè)。本文從微波干燥機(jī)理入手，對(duì)智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)原理、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)作一闡述，同時(shí)對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行分析。

　　1 微波干燥機(jī)理

　　1.1 微波的性質(zhì)

　　微波是一種頻率非常高的電磁波，其頻率在300 MHz至300 kMHz 之間，波長(zhǎng)在1 m 到1 mm 之間。電磁波波長(zhǎng)大于1 m 為無(wú)線電波，小于1 mm 為光波。微波在傳輸過(guò)程中遇到不同種類的物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生反射、透射和吸收現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的強(qiáng)弱則取決于物質(zhì)本身的性質(zhì)。

　　1.2 物料與微波場(chǎng)的關(guān)系

　　根據(jù)物料與微波場(chǎng)之間的相互關(guān)系，可分為4 類：

　�。�1）導(dǎo)體，該種物料（如金屬）能反射微波，可用于貯存或引導(dǎo)微波，即導(dǎo)體可作為干燥室和波導(dǎo)的材料；（2）絕緣體，也稱“無(wú)損耗介電體”，幾乎所有的絕緣體不反射也不吸收微波，而微波可以穿透絕緣體，因此這些材料（如陶瓷、玻璃、塑料等）可用作微波場(chǎng)中被加熱物料的支撐裝置；（3）介電體，其特性介于前二者之間，它們中的絕大部分材料可叫做“有損耗介電體”，能不同程度地吸收微波能量，并將之化為熱量；（4）鐵磁體，它們也吸收、反射和穿透微波，并同微波的磁場(chǎng)分量發(fā)生作用，且產(chǎn)生熱量，這種材料常作為保護(hù)或扼流裝置的材料，用來(lái)防止微波能量的泄漏。

　　1.3 微波加熱機(jī)理

　　微波干燥依賴于微波加熱。微波的加熱機(jī)理完全不同于傳統(tǒng)的加熱方法（傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射）。當(dāng)微波照射到含水物料時(shí)，由于水分子是極性分子，極性分子排列從雜亂無(wú)章非極性狀態(tài)變成有序排列。當(dāng)外電場(chǎng)方向反復(fù)變動(dòng)時(shí)，極性分子相應(yīng)隨之反復(fù)轉(zhuǎn)換，頻繁地?cái)[動(dòng)，在擺動(dòng)過(guò)程中，造成分子間類似摩擦作用而產(chǎn)生大量熱量，物料的溫度也隨之升高。微波加熱就是利用介電損耗原理將微波能轉(zhuǎn)化成為物料加熱所需要的熱能[1]，物料吸收熱量與其物料電介質(zhì)的損耗因子成正比。由于水（或其它溶劑）的電介質(zhì)損耗因子比其他物質(zhì)大得多，所以水（或其它溶劑）分子優(yōu)先吸收微波能，水分子由物料內(nèi)部向表面移動(dòng)，繼續(xù)吸收微波能，水分變成水蒸汽而被排走，從而迅速完成干燥的目的。

　　2 智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

　　2.1 智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)

　　WDZ 型智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。由以下主要部分組成：干燥筒體、微波發(fā)生系統(tǒng)、控制系統(tǒng)（PLC 控制動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)）、真空系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、排濕系統(tǒng)、破碎系統(tǒng)、加料和出料系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)等。

　　智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)的工作過(guò)程是：（1）啟動(dòng)真空泵，對(duì)干燥筒體3 內(nèi)部抽真空；（2）啟動(dòng)輸送傳送系統(tǒng)6 和破碎系統(tǒng)12；（3）啟動(dòng)供料泵2，將料筒1 內(nèi)的物料通過(guò)加料機(jī)構(gòu)4 向輸送帶上噴散物料；（4）啟動(dòng)微波加熱系統(tǒng)5，此時(shí)干燥過(guò)程開(kāi)始，微波能迅速轉(zhuǎn)化為熱能，將物料中的濕分轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝⒔?jīng)真空泵抽出排除；（5）連續(xù)干燥好的物料經(jīng)冷卻系統(tǒng)8 冷卻后破碎，由特殊設(shè)計(jì)的出料系統(tǒng)10、11 排出收集。

　　運(yùn)行過(guò)程中，物料的溫度、輸送速度及加料量均根據(jù)工藝要求和物料實(shí)際干燥狀態(tài)，依照PLC 內(nèi)已編入的程序自動(dòng)控制，使物料特性的保持和系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到最佳效果。系統(tǒng)裝有液晶顯示屏，可顯示箱體內(nèi)物料的干燥狀態(tài)和各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀況。

　　物料的濕分汽化后，部分蒸汽會(huì)在箱體內(nèi)壁上冷凝為冷凝液，冷凝液沿箱壁流下收集并排出系統(tǒng)。

　　物料連續(xù)干燥完畢后，先關(guān)閉微波發(fā)生系統(tǒng)，然后關(guān)停輸送系統(tǒng)，最后關(guān)閉真空系統(tǒng)，開(kāi)啟放空口呼吸器，向干燥機(jī)內(nèi)部放入潔凈空氣以平衡箱內(nèi)負(fù)壓。

　　干燥機(jī)內(nèi)部配置的清洗系統(tǒng)7，可方便地對(duì)內(nèi)部進(jìn)行清洗。

　　3.2 智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)

　　WDZ 型智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)集微波技術(shù)、帶式連續(xù)運(yùn)動(dòng)技術(shù)、真空干燥技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)于一體，因而其凸現(xiàn)出以下特點(diǎn)：

　�。�1）干燥速度快。常規(guī)加熱方法采用熱空氣、燃?xì)�、蒸汽或過(guò)熱蒸汽等對(duì)物料進(jìn)行加熱，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)物料內(nèi)部的溫度梯度來(lái)實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的，因而加熱速度慢。而采用微波加熱，是利用微波場(chǎng)與物料的整體發(fā)生作用，在物料內(nèi)迅速地產(chǎn)生熱效應(yīng)，加熱速度很快，通常在幾秒中內(nèi)便可完成加熱過(guò)程。

　�。�2）干燥均勻。在微波場(chǎng)中的物料進(jìn)行的是“體積熱效應(yīng)”[2]，從而避免了常規(guī)加熱系統(tǒng)中出現(xiàn)大的溫度梯度，即微波加熱的物料非常均勻，不會(huì)出現(xiàn)物料表面過(guò)熱和“結(jié)殼”的現(xiàn)象。同時(shí)，該機(jī)的被干燥物料系連續(xù)、勻速地進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，使物料更能均勻地接受微波能量，因此大大有助于干燥產(chǎn)品質(zhì)量的提高。

　　（3）連續(xù)干燥。該機(jī)內(nèi)部采用能夠自動(dòng)糾偏的特殊材料的輸送帶、破碎機(jī)構(gòu)、加料槍和出料器等，從而可以進(jìn)行大產(chǎn)量的連續(xù)干燥作業(yè)。為此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中妥善地解決了真空狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)加料、出料和防止微波能泄漏等技術(shù)問(wèn)題。

　�。�4）低溫干燥。一方面，在微波場(chǎng)中，微波只與物料中的溶劑而不與基質(zhì)相耦合，因此濕分就被加熱、汽化、排出，而濕分的載體（基質(zhì)）則主要是通過(guò)熱傳導(dǎo)給熱，所以物料的溫度不高，即所謂“選擇性加熱”[3]；另一方面，該機(jī)是在真空環(huán)境中對(duì)物料進(jìn)行干燥，從而大幅降低了溶媒的汽化溫度。干燥物料溫度不高并可以對(duì)其控制，因此非常適宜于低融點(diǎn)、熱敏性類物料的干燥。

　�。�5）滅菌功能。由于微波的“生物效應(yīng)”能在較低溫度下殺滅細(xì)菌，當(dāng)其應(yīng)用于藥品、食品干燥時(shí)，在干燥的同時(shí)，達(dá)到滅菌功能。

　�。�6）物料收率高、操作簡(jiǎn)易。在整個(gè)干燥過(guò)程中，物料不會(huì)散失，其收料率極高，這對(duì)于貴重物料的干燥顯得更為重要。同時(shí)，整個(gè)操作過(guò)程相當(dāng)于自動(dòng)進(jìn)出料，使操作相對(duì)簡(jiǎn)易。

　�。�7）綜合應(yīng)用高科技。該機(jī)運(yùn)用了多項(xiàng)先進(jìn)電子技術(shù)，如物料溫度的紅外遙測(cè)和控制、物料在干燥過(guò)程中的動(dòng)態(tài)顯示（攝像頭和顯示器）、PLC 控制等，提高了整機(jī)的技術(shù)含量。

　�。�8）安全可靠。設(shè)備置有特殊結(jié)構(gòu)的微波扼流裝置和真空密封機(jī)構(gòu)，其微波漏能嚴(yán)格控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以下（出廠檢驗(yàn)距設(shè)備5 cm 處小于1 mW/ cm2）。

　�。�9）清洗方便。設(shè)備內(nèi)部多處裝設(shè)清洗球，可以方便地對(duì)內(nèi)部進(jìn)行有效地清洗。

　　（10）節(jié)能。由于微波加熱的可選擇性和上述各大特點(diǎn)，不僅節(jié)約了干燥所需的加熱能源，同時(shí)節(jié)省了大量的動(dòng)力能量，使干燥的總能耗大大降低。

　　4 智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)的應(yīng)用

　　WDZ 型智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)既具有微波干燥的快速、均勻、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，又具有真空狀態(tài)下進(jìn)行低溫干燥的優(yōu)勢(shì)，并且還能在輸送帶勻速直線的作用下，使其連續(xù)進(jìn)料和出料，從而提高物料干燥的效率。因此，凡是工業(yè)生產(chǎn)中的物料產(chǎn)品需要微波、真空、連續(xù)干燥三個(gè)條件兼?zhèn)涞膱?chǎng)合，其均可得以廣泛地應(yīng)用。

　　WDZ 型智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)主要用于醫(yī)藥、化工、食品等行業(yè)中粉狀、粒狀、片狀、條狀物料的干燥，還特別適用于膏狀物料（如浸膏）的干燥。

　　其中，由于膏狀物料的粘稠和熱敏等特殊的物性，一直是干燥領(lǐng)域的技術(shù)難題。如果采用真空類干燥設(shè)備，由于真空狀態(tài)下傳導(dǎo)加熱速度很慢，則干燥時(shí)間長(zhǎng)、且不均勻；又如采用不能連續(xù)出料的微波真空干燥機(jī)，其最大的缺點(diǎn)是干燥物料處于靜止?fàn)顟B(tài)，不同位置的物料接受的微波能差異很大，嚴(yán)重影響干燥質(zhì)量；再如選擇其它類干燥機(jī)設(shè)備，則會(huì)存在加熱裝置體積較大與干燥速度慢的不完善之處�？傊�，智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)克服了上述諸多干燥設(shè)備的不完善之處，對(duì)于極難干燥的浸膏類物料，也已取得了非常滿意的效果。

　　5 結(jié)論

　　本文從微波干燥機(jī)理入手，對(duì)智能化微波真空連續(xù)干燥機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)作了闡述，并得到以下結(jié)論：

　�。�1）設(shè)備在采用微波能源和真空技術(shù)的同時(shí)，還運(yùn)用了動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和干燥過(guò)程動(dòng)態(tài)顯示手段，讓物料在干燥器內(nèi)作直線連續(xù)運(yùn)動(dòng)，使物料在微波場(chǎng)中和真空環(huán)境下完成干燥的全過(guò)程，從而使接收到的微波總能基本一致，物料的干燥程度也基本相同，使物料干燥均勻，并實(shí)現(xiàn)了連續(xù)干燥作業(yè)，從而大大克服了間歇干燥產(chǎn)量低、操作不便等弊病。

　　（2）設(shè)備還同時(shí)采用了真空干燥技術(shù)，其汽化溫度大大降低，物料中的濕分能迅速變成蒸汽，使物料在低溫下進(jìn)行干燥，特別適宜于低融點(diǎn)、熱敏性類物料的干燥，特別適用于粘稠、膠狀、極難干燥的浸膏類物料場(chǎng)合。

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