微波真空冷冻干燥中试设备的设计
微波冷冻干燥技术的简要介绍
微波冷冻干燥技术的简要介绍 彭晨1，李楚鑫2 （1应化1402，2014310200230，952796045@https://www.wendangku.net/doc/c716405666.html,；2应化1402，2014310200229， 1174218328@https://www.wendangku.net/doc/c716405666.html,） 摘要:随着技术的发展，干燥技术也有了较大的发展，不仅仅局限于传统的干燥方式，而是将一些融入一些手段，从而提高干燥效率。近年来，微波冷冻干燥技术方面较为热门。也是由于微波冷冻干燥技术的发展，为食品产业生产带来了广阔的发展空间。 关键词:微波冷冻干燥技术；原理；特点；食品加工 1.引言 在干燥技术中，真空冷冻干燥技术能够较好地保留物料中的有效成分，但是由于冷冻干燥装置采用的是传统加热方式，冷冻干燥也具有干燥速率低、时间长、能耗高等缺点。微波冷冻干燥是将高效的微波辐射加热技术和真空冷冻干燥技术相结合的极具应用价值的一项新技术[1]。微波加热是利用介电加热原理，具有加热迅速、均匀、节能高效、加热质量高、营养破坏少等特点.随着食品产业的发展，食品干燥技术显得尤其重要，特别是利用更新更先进的手段，能够提高其生产效率。而常用的干燥技术因为各种局限已经不能满足产业高效的需求，因此，微波冷冻干燥技术就得到了较大的发展。以下主要就其原理、工艺技术特点和其应用效果等三方面作主要陈述。 2. 常用的干燥技术 干燥技术发展到今天，常用的几种技术主要有加热干燥、真空干燥、喷雾干燥、冻结干燥、微波冷冻干燥等主要干燥技术，而微波冷冻干燥技术结合之前的冷冻干燥技术的各项优点将微波作为热源，从而提高效率、降低能耗。 3. 微波冷冻干燥技术的基本原理 微波是一种电磁波，可以产生高频电磁场，介质材料中的极性分子在电磁场中随着电磁场的频率不断改变极性取向，使分子来回振动，产生摩擦热。由于湿物料中液态水介质耗损较大，便可大量吸收微波能并且能够转变成热能，从而使得物料的温度逐渐升高，并且微波加热能使物体均匀受热[2].并且微波加热升温快，具有非热效应。冷冻干燥装置主要包括制冷系统、真空系统、捕水系统、以及加热系统。普通加热方式总是要靠内外温度梯度来传热，因此表面温度高于内部温度，而这样的传热方式传热速度会很慢，所以微波冷冻干燥技术就是利用将微波应用到加热系统中，从提高加热速率。
真空冷冻干燥技术在食品中的应用
前言（引言）：真空冷冻干燥是将湿物料冻结到共晶点温度下，使物料中的水分变成固态冰然后在较高真空环境下，通过给物料加热，将冰直接升华成水蒸气，再用真空系统中的水汽 凝结器将水蒸气冷凝，从而获得干燥制品的技术。由于干燥过程是在低温、真空状态下进行，物料中水分直接从固态升华为气态，因而可最大限度保持被干物料色、香、味、形状和营养 成分，而且干燥后的制品呈多孔海绵状结构，极易溶于水（甚至在冰水中），能够迅速复原，密封包装后保存期长。目前，真空冷冻干燥技术在生物工程、医药工业、食品工业、材料科学、农副产品深加工甚至古旧书画修复和动植物标本制作等领域有着广泛应用。 在食品工业方面，尤其在高价值食品和高附加值食品加工中，真空冷冻干燥是干燥技术领域 科技含量高、涉及知识面广的一门技术，被认为是目前最优良、最为先进的干燥技术之一。 由于干燥过程是在低温、真空状态下进行，物料中的水分直接从固态升华为气态，因而可以 最大限度地保持被干物料的色、香、味、形状和营养成分，而且复水性能好。由于该技术具 有其他干燥方法所无法比拟的优点，目前，正逐渐应用于很多行业，尤其在食品工业方面。 而该技术下的冻干产品能够很好地吻合绿色食品”、保健食品”、方便食品”三大发展趋势， 因此,冻干食品工业逐渐被人们所关注和亲睐。 1.真空冷冻干燥设备 食品用冻干设备已经实现了大型化，一般都采用自动控制系统，同时为保证冻干产品的质量和节能，常采用冻干设备和其他干燥设备组合在一起的组合冻干设备，例如，喷雾冻干设备等等。1.1真空冷冻干燥机 主要由真空冷冻干燥箱、真空系统、制冷系统、加热系统及自动控制系统等几部分组成。干 燥箱是一个真空密闭容器，是干燥过程中传热和传质的场所，他的性能好坏直接影响到冷冻 干燥设备的性能。如果带有蒸汽消毒灭菌功能，冻干箱还应是一个低压内压容器。干燥室的 形状主要有圆形和矩形两种。圆形干燥室操作容易、强度高、制作费用低，但其内部空间利 用率低。真空系统包括机械泵（旋片式真空泵）和增压泵（罗茨真空泵）。真空泵用来抽除系统内空气水蒸汽。当真空泵工作时，打开隔离阀，真空干燥室内的空气及水蒸汽经过水蒸 汽捕集冷凝器捕获后进入真空泵，由真空泵排气口排出系统外。为了防止经水蒸汽捕集冷凝 器捕获后抽除的气体中仍含有极少量的水蒸汽进入泵内，系统配气镇阀。在真空泵的排气口 装有油雾捕集器，以防止排出气体中烟雾污染室内环境。冷阱的作用是将干燥室中的水蒸汽冷凝吸附变成冰，以免进入真空泵，一方面可以减小真空泵的工作负担，另一方面能够保证 干燥室具有较低的真空度。 1.2真空冻结干燥设备系统组成 真空冷冻干燥系统主要由制冷系统、真空系统、加热系统、干燥系统和控制系统等组成，冷冻干燥室：冷冻干燥室有卧式圆柱形、箱形等类型。干燥室要求能制冷到-40 C或更低温度，又能加热到+ 50 C左右。干燥室设计有几层至十几层干燥搁扳，以放置几十至数百只干燥盘。干燥室装有管道和真空阀门与低温冷凝器相连，以排除室内的水蒸汽，同时还有管道与交换器、制冷机相连，以获得物料冰晶升华所需要的热量和低温环境。低温冷凝器：低温冷凝器是一个密封的容器，用管路与制冷机、真空泵、热交换器相连，以获取低温真空环境和冷凝器 内除霜的热量供给。冷凝器内的温度必须保持低于干燥室内物料的温度，一般冷凝器内的温度应保持在-40 C至-50 C左右，使大量的水蒸汽在冷凝器室中凝结低温冷凝器还设有除霜装置、排出阀、热空气吹入装置等，用来融化凝结的冰霜和排出内部水分，并将室内吹干。1.3真空系统由冷冻干燥室、低温冷凝器、真空阀门和管道、真空泵和真空仪表等构成冷冻干燥设备的真 空系统，系统要求密封性能好。真空泵采用旋片式或滑阀式油封机械泵泵的真空系统和采用罗茨泵中间增压-水环泵机组真空系统。 2. 真空冷冻干燥工艺 不同产品，由于其品种、成分、含水量、共晶点和崩解温度等的差异不同。同一种样品，使用不同的冻干机或同一冻干机不同的装机容量别的。 ，也可采多级蒸汽喷射 ，所需要的冻干工艺也
常用微波元件
常用微波元件 关键词：微波元件、隔离器、环行器 引言： 微波元件的功能在于微波信号进行各种变换，按其变换性质可将微波元件分为以下三类： 一：线性互易元件 凡是元件中没有非线性和非互易性物质都属于这一类。常用的线性互易元件包括：匹配负载、衰减器、移相器、短路活塞、功分器、微波电桥、定向耦合器、阻抗变换器和滤波器等。 衰减器作为线性互易元件，其频率范围可以从0至26.5GHz, 功率高达2000W。 被应用于民用，军事，航天，空间技术等。 高标准的达到“两高一低”，高功率，高隔离度，低插损。 其频率的范围，主要由客户的需求，从而去定制频率。 以下简单介绍50W功率的同轴衰减器，此衰减值可达到60Db, 频率可为8GHz, 12.4GHz, 18GHz，N型接头。 正面背面侧面 二：线性非易元件 这类元件中包含磁化铁氧体等各向异性媒介，具有非互易特性，其散射矩阵是不对称的。但仍工作于线性区域，属于线性元件范围。常用的线性非互易性元件有隔离度、环形器等。 三：非线性元件 这类元件中含有非线性物质，能对微波信号进行非线性变换，从而引起频率的改变，并能通过电磁控制以改变元件的特性参量。常用的非线性元件有检波器，混频器，变频器以及电磁快控元件等。 微波元件分类：
近年来，为了实现微波系统的小型化，开始采用由微带和集中参数元件组成的微波集成电路，可以在一块基片上做出大量的元件，组成复杂的微波系统，完成各种不同功能。 简要的介绍波导型，同轴型，微带型的产品。 波导隔离器频率范围主要为：2.4-110GHz （具体的频段由客户定制） 于衰减器的使用范围类同，主要使用在民用，军事，航天，空间技术等。 同样具备“低插损，高隔离度，高功率”的特性。 优译波导隔离器 同轴：A ：低频率12MHz 至 1875MHz, 含FM, VHF, UHF 等。 B ：700MHz 至26.5GHz, 含GSM, CDMA, WCDMA, LTE, L.S.C.X 波段等。 优译同轴隔离器
微波真空与真空冷冻干燥的组合应用
微波真空与真空冷冻干燥的组合应用 摘要：随着人民生活水平的提高,人们越来越关注食品干燥产品的品质,对食品的品质提出了更高的要求。干燥过程对农产品和食品产品的品质具有很大的影响,有时甚至起到决定性的作用。众所周知,现在仍占主导地位的热风干燥对食品的色泽、维生素C及其他生物活性物质破坏的程度较大,而目前要获得优质干燥产品常常需要采用昂贵的方法和设备,如冷冻干燥。干燥的经济性和产品质量之间目前还存在着很大的矛盾,如何以低能耗和低成本去获得优质的脱水干燥产品,是当前农产品和食品干燥研究中急需研究和解决的问题,也是干燥技术研究和发展中的一项最大的挑战。本文分别介绍了微波真空干燥和真空冷冻干燥及其组合应用，旨在充分利用冷冻干燥在保持水果色香味和微波干燥在节省能耗和降低成本上的优势，吸收利用两者的优点，解决现在干燥领域发展的难题。 关键字：食品干燥，热风干燥，冷冻干燥，微波干燥 0引言 我国是一个农业大国，水果蔬菜资源丰富，品种繁多，且品质优良，价格低廉。脱水果蔬作为果蔬深加工的一种，具有新鲜果蔬的色、香、味，便于运输，使廉价的果蔬增值等优点，且食用方便，适应现代人们快节奏的生活方式，在国内外受到普遍欢迎。发达国家脱水蔬菜的比例很高，在美国，洋葱、大蒜收获量的绝大部分用来生产脱水洋葱和脱水大蒜，葡萄干占收获量的25%。而我国，除辣椒外，其它脱水蔬菜的比例都较低。近十多年来，我国的脱水果蔬加工业得到了迅猛发展，且脱水果蔬已成为我国重要的出口农产品之一[1]。我国生产的冻干食品，主要包括：汤料、虾仁、半成品（如鸡蛋粉）、保健品（如冻干人参）及方便面调料（如方便面中的脱水菜、肉丁）等，年产量几千吨。2010 年，仅我国高档方便面辅料一项，约需冻干食品 4 万吨，加上各种快餐配料、汤料、饮料等，每年冻干食品的消费将接近10 万吨。国际市场冻干食品供不应求，全世界冻干食品的产量，在20 世纪70 年代仅20 万吨，到20 世纪90 年代己达到上千万吨。近些年冻干食品的消耗量：美国在500 万吨以上，日本在160 万吨以上，法国在150 万吨以上。国内冻干食品工业尚处于发展初期，产量还很低。却引来了外商向我国市场的大量求购。这既有国际市场对冻干食品供不应求的外因，也有我国冻干食品生产成本相对低的内因[2]。目前，要获得优质的脱水果蔬，主要采用冷冻干燥，能保持产品原有的色香味和质构（外形），但冷冻干燥设备昂贵，生产能耗费极高。进口设备一般要几十万美元，国产的冷冻干燥机也要几十万至几百万元；操作费用高，冷冻干燥中需要维持-25o C 的低温，5 Kpa的高真空，干燥时间20 h 左右，生产能力也有限。冷冻干燥适合加工附加值较高的药品、生物制品和食品等，一般说来，绝大多数农产品和食品都是附加值比较低的大众产品，难以采用冷冻干燥工艺。采用其它干燥方式（如热风干燥，微波干燥，远红外干燥，渗透干燥），目前还不能得到优质的脱水产品。微波真空干燥是一种新的干燥技术，是一种常温、快速脱水干燥技术。虽然脱水产品的色、香、味和营养保留能够接近冷冻干燥产品，生产费用可大大降低，但是干燥后期产品质构也发生较大变化，产品的外形保留与冷冻干燥产品有较大的差距。 1 真空冷冻干燥 真空冷冻干燥(又称冻干, 英文“Freeze Dried”简称“FD”), 是真空技术与冷冻技术相结合的新型干燥脱水技术。冷冻干燥的简单定义是: 先将湿物质冷冻, 然后把它放到较低的水蒸气分压下, 使冰直接升华成蒸汽的干燥方法。与其他干燥手段( 水蒸气转变为气相) 不同, 物料中的水是固态直接转变为气态的。真空冷冻产品具有很多优点, 能提高产品附加值并促进地方经济
微波真空干燥全解
现代食品加工技术微波真空干燥技术 汤凤霞
微波真空干燥技术 一、微波真空干燥原理 二、微波真空干燥的特点 三、几个重要因素对微波真空干燥效果 的影响 四、微波真空干燥在农产品加工中的应 用 五、展望
一、微波真空干燥原理 ●微波是频率在300兆赫的电磁波。 ●被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频电磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化，造成分子的运动和相互摩擦效应。 ●此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。
●微波加热主要特点 加热迅速 微波加热与传统加热方式完全不同。它是使被加热物料本身成为发热体，不需要热传导的过程。因此，尽管是热传导性较差的物料，也可以在极短的时间内达到加热温度。 ●加热均匀 无论物体各部位形状如何，微波加热均可使物体表里同时均匀渗透电磁波而产生热能。所以加热均匀性好，不会出现外焦内生的现象。
●节能高效 由于含有水分的物质容易吸收微波而发热，因此除少量的传输损耗外，几乎无其它损耗。故热效率高、节能。它比红外加热节能1/3以上。 ● 工艺先进 只要控制微波功率即可实现立即加热和终止。应用人机界面和PLC可进行加热过程和加热.工艺规范的可编程自动化控制。 ● 安全无害 由于微波能是控制在金属制成的加热室内和波导管中工作，所以微波泄漏极少，没有放射线危害及有害气体排放，不产生余热和粉尘污染，既不污染食物，也不污染环境。
● ●脱水农产品具有方便、健康、毋须冷藏、保藏运输费用低等优点，在世界各地有着广阔的市场前景。 ●目前传统的热风干燥已不能满足消费者追求品质一流的要求 ●真空冷冻干燥的产品品质优良，但存在的问题： ●干燥时间长，设备投资大，生产成本高
真空冷冻干燥技术在食品中的应用
真空冷冻干燥技术在食品中 的应用 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
前言（引言）：真空冷冻干燥是将湿物料冻结到共晶点温度下, 使物料中的水分变成固态冰, 然后在较高真空环境下, 通过给物料加热, 将冰直接升华成水蒸气, 再用真空系统中的水汽凝结器将水蒸气冷凝, 从而获得干燥制品的技术。由于干燥过程是在低温、真空状态下进行, 物料中水分直接从固态升华为气态, 因而可 最大限度保持被干物料色、香、味、形状和营养成分, 而且干燥后的制品呈多孔海绵状结构, 极易溶于水(甚至在冰水中), 能够迅速复原, 密封包装后保存期长。目前, 真空冷冻干燥技术在生物工程、医药工业、食品工业、材料科学、农副产品深加工甚至古旧书画修复和动植物标本制作等领域有着广泛应用。 在食品工业方面, 尤其在高价值食品和高附加值食品加工中,真空冷冻干燥是干 燥技术领域科技含量高、涉及知识面广的一门技术, 被认为是目前最优良、最为先进的干燥技术之一。由于干燥过程是在低温、真空状态下进行, 物料中的水分直接从固态升华为气态, 因而可以最大限度地保持被干物料的色、香、味、形状和营养成分, 而且复水性能好。由于该技术具有其他干燥方法所无法比拟的优点, 目前, 正逐渐应用于很多行业, 尤其在食品工业方面。而该技术下的冻干产品能 够很好地吻合“绿色食品”、“保健食品”、“方便食品”三大发展趋势, 因此,冻干食品工业逐渐被人们所关注和亲睐。 1. 真空冷冻干燥设备 食品用冻干设备已经实现了大型化, 一般都采用自动控制系统, 同时为保证冻干 产品的质量和节能, 常采用冻干设备和其他干燥设备组合在一起的组合冻干设备, 例如, 喷雾冻干设备等等。 1.1 真空冷冻干燥机 主要由真空冷冻干燥箱、真空系统、制冷系统、加热系统及自动控制系统等几部分组成。干燥箱是一个真空密闭容器, 是干燥过程中传热和传质的场所, 他的 性能好坏直接影响到冷冻干燥设备的性能。如果带有蒸汽消毒灭菌功能, 冻干箱还应是一个低压内压容器。干燥室的形状主要有圆形和矩形两种。圆形干燥室操作容易、强度高、制作费用低, 但其内部空间利用率低。真空系统包括机械泵( 旋片式真空泵) 和增压泵( 罗茨真空泵) 。真空泵用来抽除系统内空气水蒸汽。当真空泵工作时, 打开隔离阀, 真空干燥室内的空气及水蒸汽经过水蒸汽捕集冷 凝器捕获后进入真空泵, 由真空泵排气口排出系统外。为了防止经水蒸汽捕集冷凝器捕获后抽除的气体中仍含有极少量的水蒸汽进入泵内, 系统配气镇阀。在真空泵的排气口装有油雾捕集器,以防止排出气体中烟雾污染室内环境。冷阱的作用是将干燥室中的水蒸汽冷凝吸附变成冰, 以免进入真空泵, 一方面可以减小真 空泵的工作负担, 另一方面能够保证干燥室具有较低的真空度。 1.2 真空冻结干燥设备系统组成 真空冷冻干燥系统主要由制冷系统、真空系统、加热系统、干燥系统和控制系统等组成,冷冻干燥室:冷冻干燥室有卧式圆柱形、箱形等类型。干燥室要求能制冷到- 40 ℃或更低温度,又能加热到+ 50 ℃左右。干燥室设计有几层至十几层干燥搁扳,以放置几十至数百只干燥盘。干燥室装有管道和真空阀门与低温冷凝器相连,以排除室内的水蒸汽,同时还有管道与交换器、制冷机相连,以获得物料冰 晶升华所需要的热量和低温环境。低温冷凝器:低温冷凝器是一个密封的容器,用管路与制冷机、真空泵、热交换器相连,以获取低温真空环境和冷凝器内除霜的热量供给。冷凝器内的温度必须保持低于干燥室内物料的温度,一般冷凝器内的温度应保持在- 40 ℃至- 50 ℃左右,使大量的水蒸汽在冷凝器室中凝结低温冷凝 器还设有除霜装置、排出阀、热空气吹入装置等,用来融化凝结的冰霜和排出内部水分,并将室内吹干。 1.3真空系统
微波技术发展与功分器
微波技术与功分器 10电子科学与技术 10205070218 沈培新 微波是指波长在1mm～1000mm、频率在300MHz～300GHz范围之间的电磁波，因为它的波长与长波、中波与短波相比来说，要“微小”得多，所以它也就得名为“微波”了。微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其进行了研究。但赫兹本人并没有想到将这种电磁波用于通信，他的实验仅证实了麦克斯韦的一个预言──电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展，1936年4月美国科学家South Worth用直径为12．5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，波导传输实验的成功激励了当时的研究者，因为它证实了麦克斯韦的另一个预言──电磁波可以在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，又提供了一个有效的能量传输设备，微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造出了第一台微波雷达，工作波长在10cm。在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后，微波技术进一步迅速发展，不仅系统研究了微波技术的传输理论，而且向着多方面的应用发展，并且一直在不断地完善。我国开始研究和利用微波技术是在20世纪70年代初期，首先是在连续微波磁控管的研制方面取得重大进展，特别是大功率磁控管的研制成功，为微波技术的应用提供了先决条件。20世纪80年代，我国开始生产微波炉，到目前为止，已经发展有家用微波炉、工业微波炉等系列产品，产品质量接近或达到世界先进水平。随着科学技术的迅猛发展，微波技术的研究向着更高频段──毫米波段和亚毫米波段发展。 一、微波的特性 一是似光性。微波波长非常小，当微波照射到某些物体上时，将产生显著的反射和折射，就和光线的反、折射一样。同时微波传播的特性也和几何光学相似，能像光线一样地直线传播和容易集中，即具有似光性。这样利用微波就可以获得方向性好、体积小的天线设备，用于接收地面上或宇宙空间中各种物体反射回来的微弱信号，从而确定该物体的方位和距离，这就是雷达导航技术的基础。 二是穿透性。微波照射于介质物体时，能深入该物体内部的特性称为穿透性。例如微波是射频波谱中惟一能穿透电离层的电磁波（光波除外）。因而成为人类外层空间的“宇宙窗口”；微波能穿透生物体，成为医学透热疗法的重要手段；毫米波还能穿透等离子体，是远程导弹和航天器重返大气层时实现通信和末端制导的重要手段。 三是信息性。微波波段的信息容量是非常巨大的，即使是很小的相对带宽，其可用的频带也是很宽的，可达数百甚至上千兆赫。所以现代多路通信系统，包括卫星通信系统，几乎无例外地都是工作在微波波段。此外，微波信号还可提供相位信息、极化信息、多普勒频率信息。这在目标探测、遥感、目标特征分析等应用中是十分重要的。 四是非电离性。微波的量子能量不够大，因而不会改变物质分子的内部结构或破坏其分子的化学键，所以微波和物体之间的作用是非电离的。而由物理学可知，分子、原子和原子核在外加电磁场的周期力作用下所呈现的许多共振现象都发生在微波范围，因此微波为探索物质的内部结构和基本特性提供了有效的研究手段 二：在生活中的应用：
微波器件特性的研究——微波功分器的研究
安徽建筑大学 毕业设计 (论文) 专业通信工程 班级一班 学生姓名 学号 11205090631 课题微波器件特性的研究 ——微波功分器的研究 指导教师 2015年5月20日
摘要 本文介绍了等分威尔金森功分器的基本原理，给出了威尔金森功分器的设计过程，并介绍了ADS软件基本使用方法。针对功率分配器的设计指标：特性阻抗为50Ω工作在900－1100MHz频段内，通带内各端口反射系数小于-20dB，通带内两输出端口间的隔离度小于-25dB，通带内传输损耗小于 3.1dB。先进行威尔金森功分器原理图的设计，再用ADS软件进行原理图仿真。采用理论计算的结果作为功分器参数时，功分器并没有达到所需的设计指标，所以还要对功分器的参数进行优化，最后进行功分器版图的生成和仿真。 关键词：微波威尔金森功分器ADS 优化仿真
Abstract This paper introduces the basic principles of equal portions Wilkinson splitters, given the Wilkinson power divider was designed to process,and introduces the basic use ADS software method. The design specifications for the power divider: charac teristic impedance of 50Ω work within 900-1100MHz frequency band, the reflection coefficient of each port within the passband is less than -20dB, the isolation between two output ports in the passband is less than -25dB, the transmission loss in the passband less than 3.1dB. First conducts the power dividers Wilkinson schematic design, reoccupy ADS software simulation diagram, the conclusion of the theoretical conclusion result as parameters when power dividers power dividers did not reach the required design to index,so the power dividers various parameters were optimized. Finally, conducting the generation and Simulation of the territory of the power divider. Key words:Microwave Wilkinson Power Dividers ADS Optimization Simulation
微波冷冻干燥技术的发展和有待解决的问题
微波冷冻干燥技术的发展和有待解决的问题 孙 恒，张 洁，朱鸿梅，肖尤明，徐 烈 (上海交通大学制冷与低温工程研究所，上海 200030) 摘 要：本文介绍了国内外微波冻干研究的进展情况，并对其中微波与传热传质耦合、工艺优化与控制、技术经济性以及温度测量等存在的问题进行了讨论。关键词：微波；冷冻干燥；工艺；经济性；温度测量 Development of Microwave Freeze-drying and the Problem to be Solved SUN Heng ，ZHANG Jie ，ZHU Hong-mei ，XIAO You-ming ，XU Lie (Institute of Refrigeration and Cryogenics ，Shanghai JiaoTong University ，Shanghai 200030，China) Abstract ：Development of microwave freeze-drying is introduced. The thermo-electromagnetic coupling, technics optimization and control, technical economy and temperature measurement are discussed. Key words ：microwave ；freeze-drying ；technics ；economy ；temperature measurement 中图分类号：TS203.7 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2005)05-0256-05 收稿日期：2004-02-03 作者简介：孙恒(1976-)，男，在读博士生，主要从事食品冷冻贮藏方面的研究。 冷冻干燥已广泛用于食品、药品及生物制品的保存，但是干燥速率低、时间长、能耗高等缺点制约了其进一步的发展。微波冷冻干燥可以克服以上缺点，因为微波是体积加热，能量以电磁波的形式进入物料内部进行加热，从而提高了干燥速率。以有实验表明微波可使冻干时间缩短几小时甚至更多[1～3]。图1比较了两种加热方式。从图2可知冷冻干燥维持真空和冷阱需消耗很多能量[1]，干燥时间缩短就可减小这部分能量的消耗。 微波冷冻干燥仍存在干燥过程较复杂、微波加热均匀性差、工艺优化与控制困难等问题。引外设备初投资也比较大，还有微波冻干装置中的温度测量等问题有 待解决。因此应从以上问题入手对此展开研究。 ２微波冷冻干燥技术的研究情况 国内外对此已开展了大量工作，证实了微波冻干的良好效果及存在的问题。2.1 微波冷冻干燥技术的实验研究情况 实验工作是微波冷冻干燥研究的基础。1958年 Copson 首先进行了微波冷冻干燥的实验并获得了很好的效果[4]。1967年，Hammond.L.H.采用915MHz 微波冻干牛肉、虾和碗豆可将干燥时间分别缩短为3、3、3.75h [1] ，因而微波冻干与辐射加热相比是有竞争力的。其它
微波射频学习笔记11.Wilkinson功率分配器
威尔金森功分器 一、3dB功分器的结构组成 3dB即等分一分二功分器；其电路结构如下图：①输入线，阻抗Z0；②两路阻抗√2*Z0的1/4波长阻抗变换线；③2*Z0隔离电阻；④两路输出线，阻抗Z0。（3dB代表功率降低一半，参考前面博客内容） 比如阻抗Z0=50Ω： 1.输入输出阻抗Z0均为50Ω，与外接设备均匹配； 2.1/4波长变换线阻抗70.7Ω； 3.隔离电阻R=100Ω； 4.从输出端口往输入端口看，依然是匹配的，所以此功分可作为合路器使用。注：为什么1/4波长线阻抗√2*Z0?为什么隔离电阻2*Z0，为什么有隔离电阻？搜奇偶模分析，朕看不懂，遂pass。 只知道： ①输出匹配时，没有功率消耗在电阻上（隔离电阻两端信号等幅等相，无压差，不过信号）； ②输出匹配时，输出端口反射的功率会消耗在电阻上，所以输出端口是相互隔离的。 总结：Wilkinson功分器多为微带线和带状线结构，它解决了T型结功分器不能全端口匹配和没有隔离的缺点，但是因为隔离电阻承受功率受限；同时单节功分器带宽不宽，一般采用多节结构。 二、不等分2路功分器 若输入端口功率为P1，输出端口功率分别为P2、P3，设P3/P2=K2。 Z3 = Z0*√（（1+K2）/K3）
Z2 = K2*Z3 = Z0*√K（1+K2） R=Z0（K+1/K） 三、多路Wilkinson功分器 当N≥3时，隔离电阻需要跨接，制作比较困难，如下图： ①所以一般多路功分器是在一分二的基础上在分二等等... ②另外一分三，可以在不等分一分二的基础上，在等分二； ③还有当所需路数为奇数时，也可以选择偶数路然后负载堵上一路，懂我意思吧?... 四、多节Wilkinson二功分器 根据通带起始频率f1和终止频率f2，查表得各节阻抗和隔离电阻值，如下：
介绍一下连续式真空干燥机
连续式真空干燥机 冷冻干燥是利用升华的原理进行干燥的一种技术，是将被干燥的物质在低温下快速冻结，然后在适当的真空环境下，使冻结的水分子直接升华成为水蒸气逸出的过程. 冷冻干燥得到的产物称作冻干物，该过程称作冻干。 物质在干燥前始终处于低温(冻结状态),同时冰晶均匀分布于物质中，升华过程不会因脱水而发生浓缩现象，避免了由水蒸气产生泡沫、氧化等副作用。干燥物质呈干海绵多孔状，体积基本不变，极易溶于水而恢复原状。在最大程度上防止干燥物质的理化和生物学方面的变性。 各层加热盘上均有热载体进出口管，一般上部几层采用低压饱和蒸汽或热水、热油串联、并联或串并联输入加热，控制各层温度；而底部二层通入冷却水，以降低产品温度，回收热量，确保质量。加热盘按一定的间距固定在筒体框架上，呈水平置放，其间每层均装有十字臂架，上下两层错位45°交错固定在中心主轴上，并由蜗轮减速器、无级变速器及电机等驱动，以0.6~3.7(r/min)缓慢地转动。每根臂架上装有多支可拆式铧犁形耙叶或者平刮板，呈等距排列。耙叶采用铰接及簧片摆动结构，使其底刃在盘面上随偶浮动，并可根据物料性状任意调节耙叶角度，以确保物料在盘面上不断向前推进。 被干燥物料从顶部圆盘加料器连续地加到设备内最上面第一层小加热盘的内圈盘面上，在回转耙叶的机械作用下，一边翻滚搅拌，一边从内向外不断向前移动，呈锯齿形布满整个盘面上，得到接触加热干燥；然后物料从外缘跌落到下面第二层大加热盘外圈盘面下，在反向安装的耙叶作用下，又从外向内循序移到内缘，落到第三层小加热盘的内圈盘面上。以此类推，这样物料一层一层地自上而下地逐层移动，连续得到加热干燥。 被蒸发的湿分与设备内尾气混合从上部出口自然排出，最终干料落到下盘上，由耙叶刮到底部卸料口连续排出，获得合格的干燥成品。根据产品性能、干燥要求和处理量大小，板式干燥机采用了主轴无级调速、手动调节圆盘加料器调节套高度，控制各层加热盘温度分布，末期冷却降温等一系列措施，发挥了板式干燥机的优越性能。 真空干燥机-机械使用 微波真空干燥机 真空干燥设备系由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵、加热/冷却装置等。它的工作原理是将被干燥的物品先冻结到三相点温度以下，然后在真空条件下使物品中的固态水份（冰）直接升华成水蒸气，从物品中排除，使物品干燥。物料经前处理后，被送入速冻仓冻结，再
真空冷冻干燥的原理
真空冷冻干燥的原理 目录 第一节冷冻干燥的原理 (1) 第二节冻干机的组成和冻干程序 (2) 第三节共溶点及其测量方法 (4) 第四节产品的预冻 (6) 第五节产品的第一阶段干燥 (9) 第六节产品的第二阶段干燥 (12) 第七节影响干燥过程的因素 (13) 第八节冻干曲线时序的制定 (16) 第九节冻干的后处理 (18)
第一节冷冻干燥的原理 干燥是保持物质不致腐败变质的方法之一。干燥的方法许多，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。但这些干燥方法都是在0℃以上或更高的温度下进行。干燥所得的产品，一般是体积缩小、质地变硬，有些物质发生了氧化，一些易挥发的成分大部分会损失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发生变性。微生物会失去生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等。因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别。 而冷冻干燥法不同于以上的干燥方法，产品的干燥基本上在0℃以下的温度进行，即在产品冻结的状态下进行，直到后期，为了进一步降低产品的残余水份含量，才让产品升至0℃以上的温度，但一般不超过40℃。 冷冻干燥就是把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来，而物质本身剩留在冻结时的冰架中，因此它干燥后体积不变，疏松多孔在升华时要吸收热量。引起产品本身温度的下降而减慢升华速度，为了增加升华速度，缩短干燥时间，必须要对产品进行适当加热。整个干燥是在较低的温度下进行的。 冷冻干燥有下列优点： 一．冷冻干燥在低温下进行，因此对于许多热敏性的物质特别适用。如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力。因此在医药上得到广泛地应用。 二．在低温下干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小，适合一些化学产品，药品和食品干燥。 三．在冷冻干燥过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性装。四．由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。 五．干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。六．由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。 七．干燥能排除95-99%以上的水份，使干燥后产品能长期保存而不致变质。 因此，冷冻干燥目前在医药工业，食品工业，科研和其他部门得到广泛的应用。
功分器
前言 研究的背景与意义 人类进入二十世纪以来，随着现代电子和通信技术的飞速发展，信息交流越发频繁，各种各样的电子电汽设备已经大大影响到各个领域企业及家庭。无论哪个频段工作的电子设备，都需要各种功能的元器件，既有如电容、电感、电阻、功分器等无源器件，以实现信号匹配、分配、滤波等；又有有源器件共同作用。微波系统不例外地有各种无源、有源器件，它们的功能是对微波信号进行必要的处理或变换。现代无源器件中，微带功分器从质量及重量上都日显重要。功分器的产生与发展 在微波电路中，为了将功率按一定的比例分成两路或者多路，需要使用功率分配器。功率分配器反过来使用就是功率合成器，所以通常功率分配/合成器简称为功分器。在近代微波大功率固态发射源的功率放大器中广泛地使用着功率分配器，而且功率分配器常是成对的使用，先将功率分成若干份，然后分别放大，再合成输出。1960年，Ernest J. Wilkinson发表了名为An N-way Hybird Power Divede的论文中介绍了一种在所有端口均匹配、低损耗、高隔离度、同相的N端口功分器。以后的研究人员便称这种类型的功分器为威尔金森功分器。最初它的原始模型是同轴形式，此后在微带和带状线结构上得到了广泛地应用和发展，工程中大量使用的是微带线形式，大功率情况下也会用到空气带状线或空气同轴线形式。 和其他的微带电路元件一样，功率分配器也有一定的频率特性。当频带边缘频率之比f1/f2=1.44时，输入驻波比（VSWR）<1.22时，输入驻波比（VSWR）下降到1.42，两端口隔离度只有14.7dB。威尔金森功分器的狭窄带宽限制了其在宽带系统中的应用。为了进一步加宽工作带宽，可以用多节的宽频功率分配器，即增加λg/4线段和相应的隔离电阻R的数目。 目前常见的微波功分器是采用微带线或腔体波导等结构的分布参数功分器。腔体波导功分器插损小、平衡度好，但隔离度较差，制作工艺较复杂，微带功分器制作简单，但相对带宽较小。而且以上分布参数功分器仅限于微波波段的窄频带应用，在微波频段以下，小型化、宽带功分器的制作比较困难。 国内研究进展 我国对于微带功分器方面的技术研究报道还比较少，钟哲夫曾在空间合
微波真空干燥设备的七大优点
国外发达国家在八十年代时已开始进行工业化微波真空干燥设备开发，并在实际应用中取得良好的效果。法国国际微波公司用微波真空干燥设备加工无籽葡萄干，将传统工艺65℃、24小时热风烘干变为50℃、5小时微波真空干燥，产品质量和产量都大大提高。在国内率先开始研发微波真空设备，通过几年的努力，完成工业化10KW微波真空干燥设备研制。为制药工程、生物工程、化工工程、材料工程以及农副产品深加工提供了一种新型、高效的干燥设备。 如下是微波真空干燥设备干燥的几大优点： 1、高效常规的真空干燥设备都采用蒸汽进行加热，需要从里到外进行加热，加热速度慢需要耗费大量的煤，而微波真空干燥设备采用的是电磁波加热，无需传热媒介，直接加热到物体内部，升温速度快，1千瓦的微波能在3-5分钟内将常温下的水加热到100℃，避免了上述缺点，所以速度快、效率高、干燥周期大大缩短，能耗降低。与常规干燥技术相比可提高工效四倍以上。 2、加热均匀由于微波加热，是从内到外对物料进行同时加热，物料的内外温差很小，不会产生常规加热中出现的内外加热不一致的状况，从而产生膨化的效果，利于粉碎，使干燥质量大大提高。 3、易控，便于连续生产及实现自动化，由于微波功率可快速调整及无惯性的特点，易于即时控制，可以在40℃-100℃之间任意调节温度。 4、备体积小，安装维修方便，不用占太大的场地。 5、微波真空干燥设备质量好，微波真空干燥设备在延长食品的保质期、保存食品原有的风味和营养成分、保留原料的生理活性、增强保健食品的功能性、提高农产品的附加值等方面。与常规方法相比，所加工的产品质量有较大幅度的提高。 6、微波真空干燥设备微波具有消毒、杀菌的功效，产品安全卫生。保质期长。 7、微波真空干燥设备经济效益显著。传统的干燥所需的时间很长、速度很慢、能耗大、加工费用高。采用微波加热，可以节约大量的能源、提高加热和干燥的速度。这是因为微波具有穿透性，在对物体加热时，不需要任何传媒，且可对物料内外同时加热。根据国内外资料显示，采用微波设备对物料加热，其速度和效能是常规加热方法的4~20倍。 从以上介绍的特点中，节能、降耗、提高产品质量、安全卫生、设备投资成本低等诸方面即可看出其经济效益和社会效益的显著。目前新型工业化微波真空干燥设备从2KW-100KW微波真空干燥设备已形成系列产品。这将为我国国民经济诸多领域及科研部门提供一种现代化的高新技术干燥设备。
食品真空冷冻干燥技术研究
食品真空冷冻干燥研究 付西光,董英,马海乐 (江苏理工大学生物与环境工程学院,江苏镇江212013) 摘要:真空冻干技术是干燥技术领域中科技含量高、涉及知识面广的一种技术,因其产品具有绿色、方便、保健功能,使该技术日受关注．文中阐述了冻干机理与工艺,通过真空冻干与热风干燥产品品质的比较,阐明冻干食品的专门性,并从设备、工艺及特性三个方面指出真空冷冻干燥存在的问题． 关键词:食品;真空;冷冻;干燥 随着世界经济的进展,国内外食品市场上发生了专门大的变化．其要紧特点是无污染的天然绿色食品、高质量的合成功能食品、花样品种繁多的快速方便食品走俏市场．食品除了具有营养,供给人体活动所需能量的功能外,又附加了两个功能,即保健和防病治病的免疫功能．人们在追求食品的色、香、味及口感外,还追求其易食性[1,2]．冻干技术能专门好地吻合“绿色食品”、“方便食品”和“保健食品”的三大进展趋势,因此,应积极进展冻干食品工业． 在一些发达国家,80%～90%的食品属于方便食品或合成功能食品,仅日本市场上销售的保健食品就有2000多种,欧美国家中可达5000余种[2,3]．中国是一个农业大国,专门多农产品的产量在世界上均名列前茅,农业在国民经济中的地位十分重要．然而落后的加工技术大大限制了中国农产品的产后加工技术,阻碍
了农产品的商品化的进程,严峻阻碍了中国农业的效益．能够确信,随着世界经济的不断进展,生活节奏的逐步加快,人们对各种合成食品、快速方便食品的需求量也在迅速增加,特不是对这些食品的质量和花色品种的要求也愈来愈高．显然,这为农产品的深加工、精加工提供了宽敞的市场,为提高农产品的效益制造了专门好的条件． 真空冷冻干燥技术是干燥技术领域中科技含量高、涉及知识面广的一种技术,同时也是干燥方法中设备最复杂、能耗最大、干燥成本最高的一种方法[4-10],但由于其干燥产品的专门性:冻干食品具有复水性能佳、色泽保持好、营养成分损失少、产品重量轻、便于携带运输、易于长期保存,在品质上远优于其它干制食品的显著优点,使其成为干燥技术研究和进展的前沿[11-13]． 1 真空冷冻干燥原理及工艺过程 1．1 干燥原理 真空冷冻干燥是将含水物料冻结后,在真空环境下加热,使物料中水分直接升华除去,从而使物料脱水获得冻干制品的过程．真空冷冻干燥属于物理脱水,理解其过程应从水的三相平衡图开始．如图1所示,ＡＢ、ＡＣ和ＡＤ线分不称之为升华曲线、溶解曲线和汽化曲线;三线交点Ａ为固、液、气三相共存的状态,称为三相平衡点,其温度为0.0098℃,压力为610Ｐａ,箭头1、2、3分不表示冰升华成水蒸气、冰融化成水和水气化成水蒸气的过程．升华现象是物质从固态不经液态而直接变成气态的过程,由该图可知,当压力低于610Ｐａ时,不论温度如何变化,水的液态
微波干燥
微波干燥法：是通过微波加热原理使物料内部水分加热蒸发得到干燥效果的一种干燥方式。如果物料的初始含水率很高，物料内部的压力非常快地升高，则水分可能在压力梯度的作用下从物料中排除。微波干燥过程中，温度梯度、传热和蒸汽压迁移方向均一致，从而大大改善了干燥过程中的水分迁移条件，当然要优于常规干燥。同时由于压力迁移动力的存在，使微波干燥具有由内向外的干燥特点。即对物料整体而言，将是物料内层首先干燥，这就克服了在常规干燥中因物料外层微波干燥原理： 原理 微波是一种波长极短的电磁波，波长在1mm到1m之间，其相应频率在300GHz至300MHz之间。为了防止微波对无线电通信、广播和雷达的干扰，国际上规定用于微波加热和微波干燥的频率有四段，分别为：L段，频率为890～940MHz，中心波长330mm；S段，频率为2400～2500MHz，中心波长为122mm；C段，频率为5725～5875MHz，中心波长为52mm；K段，频率为22000～22250MHz，中心波长8mm。家用微波炉中仅用L段和S段。 微波是在电真空器件或半导体器件上通以直流电或50Hz的交流电，利用电子在磁场中作特殊运动来获得的。这种运动可以简单的这样来解释一下：介质从电结构看，一类分子叫无极分子电介质，另一类叫有极分子电介质。在一般情况下，它们都呈无规则排列，如果把它们置于交变的电场之中，这些介质的极性分子取向也随着电场的极性变化而变化，这就叫做极化。外加电场越强，极化作用也就越强，外加电场极性变化得越快，极化得也越快，分子的热运动和相邻分子之间的摩擦作用也就越剧烈。在此过程中即完成了电磁能向热能的转换，当被加热物质放在微波场中时，其极性分子随微波频率以每秒几十亿次的高频来回摆动、摩擦，产生的热量足以使物料在很短的时间内达到热干的目的。 微波是指波长在lmm一lm，也即频率在300--300000 MHz之间的电磁波。微波干燥利用磁场方向的高频转变，使极性分子产生运动和摩擦，从而产生热量。其原理如图1所示。和传统干燥方式不同，微波干燥时物体本身成为发热体，并且热传导方向与水分扩散方向相同。 微波陶瓷干燥设备编辑 定义 常规加热如火焰、热风、电热、蒸汽干燥等都是利用热传导的原理，将热量从被加热物外部传导入内部，逐步的使物体中心温度升高，称之为外部加热。要使中心部位达到所需的温度需要一定的时间，导热性较差的物体所需时间就更长。而微波能的干燥特点，微波能可