大型环保微波烘干生产线

针对我国在农产品、木材、水性漆家具等快速烘干领域极其广阔的市场需求，研发大型环保微波烘干生产线，该产品在皮革、木材、彩色印刷、食品、纸张、化工、陶瓷、药品、烟叶、建材、橡胶以及医疗等行业的快速烘干、高效杀菌等方面具有重要的推广价值，特别是对于水性油漆家具行业、食品以及农产品的烘干、杀菌具有典型的快速、节能环保等显著优点。因此，对于国家“可持续发展”战略，都具有重要的意义和推广价值。

在农产品烘干方面，我国作为世界果蔬生产大国，苹果产量达1700多万吨，居世界第一位，柑橘产量为 1000万吨，居世界第三位。然而，目前我国果蔬加工量不及10%，而发达国家70%以上的果蔬都经过了加工处理。随着果蔬加工的飞速发展，烘干作为果蔬加工中不可缺少的环节更将被人们所关注，微波烘干作为烘干中的重要手段将被更大规模地应用于果蔬的干制中。这也必将带动落后地区的经济发展，提高乡村地区的人民收入。

在食品烘干和杀菌方面，据美国陆军委托食品容器研究所测定：微波烘干法对肉、蛋、豆类、青菜、甜玉米等食品中的蛋白质无损害，Vc、β，胡萝卜素和其他水溶性维生素仅损失 5%，脂溶性维生素则完全不受损失。微波升华脱水能够最大限度地保留物料中原有的营养成分，微波加热的有效成分可以保留到60%-90%以上。

在水性漆家装产品的烘干方面，微波烘干方式具有极大的环保效益以及时间成本效益。以枫木合成板橱柜作为试验基材为例，如下表1所示。由表可以看出，枫木合成板橱柜整个涂层工艺流程的烘干时间，室温自然烘干时间约为5d，烘箱加热烘干时间约为9h，而使用微波加热烘干时间仅为20min，效率提高几十倍甚至几百倍。如果按烘箱加热功率40 kW，每天工作8小时计算，每年工作300天，年可节省耗电约100000度/台，相当于每年减少75吨/台二氧化碳排放。同时，微波加热烘干每道工序排出的水分更多，甚至可以把前几道工序未排尽的水分排出，出现超出100%的数据，从而更能保证家具表面涂料烘干的要求。从家具表面涂料的喷涂效果也可以看出，微波烘干在快速脱水的同时并没有影响到水性漆乳液颗粒的融合、成膜，最终涂膜的性能没有受到任何影响。

表 1 烘干效果比对

目前，传统油性漆已成为空气污染的主要源头之一，采用环保的水性漆已经是大势所趋。而目前我国木器涂料中，水性漆涂料比例相比发达国家仍旧较低。因此，用于水性漆家装产品烘干的大型微波设备存在着巨大的市场空间。综上，微波烘干方式对食品、农产品和水性漆家装产品等多个行业的烘干和杀菌具有极大的环保效益以及时间成本效益。

目前我国整个行业中简单的经济型微波烘干机占比近30%，而在大型、高精度等高端微波烘干设备上，几乎全部依赖进口，结构矛盾依然突出。主要原因是国内大型微波设备企业普遍存在制造技术不成熟、技术不过关等不足，制造出的微波设备发生较为严重的泄漏问题，即起不到对高效烘干、杀菌保鲜的作用，还对操作工人的身体健康产生危害。另一方面，对烘干或杀菌机理及工艺研究不深入，针对不同烘干对象的大型非标微波设备的研制需求，无法在微波功率、磁控管排布等方面做到精准设计。

微波烘干设备未来行业的突破重点是：发展大型、高精密、高速烘干机装备和烘干机系统及功能部件，改变大型、高精度烘干机大部分依赖进口的现状。并通过技术改造，朝着这些方向不断发展。

本项目针对目前市面上的微波设备只是达到单纯的提高温度，达到加热的效果，而忽略湿度和散热循环控制效果的影响，开展微波加热过程中农作物含水量、微波功率、散热循环及微波发射器的布局方式对不同农产品的高品质干燥机理的探索研究，并进行高效、温湿可控的微波设备研制。

针对不同农产品干燥装置的控制要求，以微处理器作为控制系统的核心单元，由称重传感器、温度传感器、湿度传感器及门开合检测传感器等检测提供各种参数信息，控制信号系统分析处理后输出，通过驱动电路控制执行设备工作，完成不同农产品的最优干燥工艺。加湿装置、散热机构等是在机械结构设计上的创新之处；采用温度、湿度联合智能控制策略是控制方面的创新点。相关工艺方案与设备研制的突破对于当前的乡村振兴、提高乡村地区的经济收入，具有重要的研究意义和推广价值。

项目的目标产品是环保、高效、温湿可控的微波烘干生产线。针对我国在农产品、木材、水性漆家具等快速烘干领域极其广阔的市场需求，研发大型环保微波烘干生产线，该产品在皮革、木材、彩色印刷、食品、纸张、化工、陶瓷、药品、烟叶、建材、橡胶以及医疗等行业的快速烘干、高效杀菌等方面具有重要的推广价值，特别是对于水性油漆家具行业、食品以及农产品的烘干、杀菌具有典型的快速、节能环保等显著优点。因此，对于国家“可持续发展”战略，都具有重要的意义和推广价值。

目前本项目已经完成了产品的工程设计与第一代样机的研制工作，如下图所示。目前正在进行高精密、高可靠性、低噪声的温湿可控大型微波烘干生产线的优化设计与制造。

图1 大型微波烘干产线图

该项目旨在形成大型环保微波烘干生产线的示范应用和产业化推广，具体关键技术如下：

（1）大型微波烘干设备的温湿可控多物理场有限元仿真技术，探索含水量、微波功率、时间及微波发射器的布局方式对烘干品质的影响，为烘干工艺优化提供理论支持；

（2）大型微波烘干设备的微波泄漏与抑制技术；

（3）在微波烘干仿真模型的理论指导下，攻克大型微波烘干设备的温湿可控干燥技术；

（4）大型微波烘干生产线传动系统的振动与噪声抑制技术；

（5）大型微波烘干生产线协同控制技术；

（6）制定大型微波烘干生产线设计、制造、装配标准和规范。