關(guān)鍵詞：智能化；微波真空干燥；連續(xù)干燥；帶式干燥；浸膏干燥；結(jié)構(gòu)設計

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)濟效益，因而近年來微波加熱干燥在制藥工業(yè)中得到進一步應用。綜觀目前用于藥品微波干燥設備的現(xiàn)狀，只有微波干燥機、微波帶式干燥機、微波真空干燥機、微波回轉(zhuǎn)真空干燥機等，上述微波干燥設備雖然均應用了微波技術(shù)，但總存在不完善之處，為了解決上述問題，常州科維機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，這種新型微波干燥機可實現(xiàn)在微波和真空環(huán)境中進行連續(xù)低溫干燥作業(yè)。本文從微波干燥機理入手，對智能化 微波真空連續(xù)干燥機原理、結(jié)構(gòu)和特點作一闡述，同時對其應用進行分析。

1 微波干燥機理

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，波長在1 m 到1 mm 之間。電磁波波長大于1 m 為無線電波，小于1 mm 為光波。微波在傳輸過程中遇到不同種類的物質(zhì)會產(chǎn)生反射、透射和吸收現(xiàn)象，這些現(xiàn)象的強弱則取決于物質(zhì)本身的性質(zhì)。

1.2 物料與微波場的關(guān)系

根據(jù)物料與微波場之間的相互關(guān)系，可分為4 類：

（1）導體，該種物料（如金屬）能反射微波，可用于貯存或引導微波，即導體可作為干燥室和波導的材料；（2）絕緣體，也稱“無損耗介電體”，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，并同微波的磁場分量發(fā)生作用，且產(chǎn)生熱量，這種材料常作為保護或扼流裝置的材料，用來防止微波能量的泄漏。

1.3 微波加熱機理

微波干燥依賴于微波加熱。微波的加熱機理完全不同于傳統(tǒng)的加熱方法（傳導、對流、輻射）。當微波照射到含水物料時，由于水分子是極性分子，極性分子排列從雜亂無章非極性狀態(tài)變成有序排列。當外電場方向反復變動時，極性分子相應隨之反復轉(zhuǎn)換，頻繁地擺動，在擺動過程中，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，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)干燥機結(jié)構(gòu)與特點

2.1 智能化微波真空連續(xù)干燥機的結(jié)構(gòu)

WDZ 型智能化微波真空連續(xù)干燥機的結(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 控制動態(tài)顯示系統(tǒng)）、真空系統(tǒng)、傳動系統(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)干燥機的工作過程是：（1）啟動真空泵，對干燥筒體3 內(nèi)部抽真空；（2）啟動輸送傳送系統(tǒng)6 和破碎系統(tǒng)12；（3）啟動供料泵2，將料筒1 內(nèi)的物料通過加料機構(gòu)4 向輸送帶上噴散物料；（4） 啟動微波加熱系統(tǒng)5，此時干燥過程開始，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，由特殊設計的出料系統(tǒng)10、11 排出收集。

運行過程中，物料的溫度、輸送速度及加料量均根據(jù)工藝要求和物料實際干燥狀態(tài)，依照PLC 內(nèi)已編入的程序自動控制，使物料特性的保持和系統(tǒng)運行達到最佳效果。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)和各機構(gòu)的運行狀況。

物料的濕分汽化后，部分蒸汽會在箱體內(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)，開啟放空口呼吸器，向干燥機內(nèi)部放入潔凈空氣以平衡箱內(nèi)負壓。

干燥機內(nèi)部配置的清洗系統(tǒng)7，可方便地對內(nèi)部進行清洗。

3.2 智能化微波真空連續(xù)干燥機的結(jié)構(gòu)

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

（1）干燥速度快。常規(guī)加熱方法采用熱空氣、燃氣、蒸汽或過熱蒸汽等對物料進行加熱，其實質(zhì)是通過物料內(nèi)部的溫度梯度來實現(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，加熱速度很快，通常在幾秒中內(nèi)便可完成加熱過程。

（2）干燥均勻。在微波場中的物料進行的是“體積熱效應”[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，不會出現(xiàn)物料表面過熱和“結(jié)殼”的現(xiàn)象。同時，該機的被干燥物料系連續(xù)、勻速地進行直線運動，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。該機內(nèi)部采用能夠自動糾偏的特殊材料的輸送帶、破碎機構(gòu)、加料槍和出料器等，從而可以進行大產(chǎn)量的連續(xù)干燥作業(yè)。為此，在結(jié)構(gòu)設計中妥善地解決了真空狀態(tài)下實現(xiàn)加料、出料和防止微波能泄漏等技術(shù)問題。

（4）低溫干燥。一方面，在微波場中，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)）則主要是通過熱傳導給熱，所以物料的溫度不高，即所謂“選擇性加熱”[3]；另一方面，該機是在真空環(huán)境中對物料進行干燥，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其控制，因此非常適宜于低融點、熱敏性類物料的干燥。

（5）滅菌功能。由于微波的“生物效應”能在較低溫度下殺滅細菌，當其應用于藥品、食品干燥時，在干燥的同時，達到滅菌功能。

（6）物料收率高、操作簡易。在整個干燥過程中，物料不會散失，其收料率極高，這對于貴重物料的干燥顯得更為重要。同時，整個操作過程相當于自動進出料，使操作相對簡易。

（7）綜合應用高科技。該機運用了多項先進電子技術(shù)，如物料溫度的紅外遙測和控制、物料在干燥過程中的動態(tài)顯示（攝像頭和顯示器）、PLC 控制等，提高了整機的技術(shù)含量。

（8）安全可靠。設備置有特殊結(jié)構(gòu)的微波扼流裝置和真空密封機構(gòu)，其微波漏能嚴格控制在國家標準以下（出廠檢驗距設備5 cm 處小于1 mW/ cm2）。

（9）清洗方便。設備內(nèi)部多處裝設清洗球，可以方便地對內(nèi)部進行有效地清洗。

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

4 智能化微波真空連續(xù)干燥機的應用

WDZ 型智能化微波真空連續(xù)干燥機既具有微波干燥的快速、均勻、節(jié)能等優(yōu)點，又具有真空狀態(tài)下進行低溫干燥的優(yōu)勢，并且還能在輸送帶勻速直線的作用下，使其連續(xù)進料和出料，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)干燥三個條件兼?zhèn)涞膱龊希渚傻靡詮V泛地應用。

WDZ 型智能化微波真空連續(xù)干燥機主要用于醫(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，一直是干燥領域的技術(shù)難題。如果采用真空類干燥設備，由于真空狀態(tài)下傳導加熱速度很慢，則干燥時間長、且不均勻；又如采用不能連續(xù)出料的微波真空干燥機，其最大的缺點是干燥物料處于靜止狀態(tài)，不同位置的物料接受的微波能差異很大，嚴重影響干燥質(zhì)量；再如選擇其它類干燥機設備，則會存在加熱裝置體積較大與干燥速度慢的不完善之處。總之，智能化微波真空連續(xù)干燥機克服了上述諸多干燥設備的不完善之處，對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

本文從微波干燥機理入手，對常州科維機械制造有限公司最近研制的WDZ 型智能化微波真空連續(xù)干燥機的原理、結(jié)構(gòu)和特點作了闡述，并得到以下結(jié)論：

（1）設備在采用微波能源和真空技術(shù)的同時，還運用了動態(tài)結(jié)構(gòu)和干燥過程動態(tài)顯示手段，讓物料在干燥器內(nèi)作直線連續(xù)運動，使物料在微波場中和真空環(huán)境下完成干燥的全過程，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）設備還同時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，使物料在低溫下進行干燥，特別適宜于低融點、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合

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)濟效益，因而近年來微波加熱干燥在制藥工業(yè)中得到進一步應用。綜觀目前用于藥品微波干燥設備的現(xiàn)狀，只有微波干燥機、微波帶式干燥機、微波真空干燥機、微波回轉(zhuǎn)真空干燥機等，上述微波干燥設備雖然均應用了微波技術(shù)，但總存在不完善之處，為了解決上述問題，廣州科威微波設備有限公司最近研制了WDZ 型智能化微波真空連續(xù)干燥機，這種新型微波干燥機可實現(xiàn)在微波和真空環(huán)境中進行連續(xù)低溫干燥作業(yè)。

實際的溫度是物料的溫度，物料在加熱的時候是吸熱的，而水蒸氣到達測溫器的時候是放熱的，所以會測出的溫度比實際高