1．概述
顾名思义，微波（Microwavc）是波长很短的波，通常其波长为1m~0.1mm之间，相应的频率的范围为300MHz-300GHz（1GHz=1000MHz）的电磁波称为微波（波段名称为亚毫米波，频段名称为特级高频），工业上常用2540MHz或915MHz。微波因其波长比普通无线电波小的多，使的微波具有与普通无线电波不同的特点：
（1）频率高：微波的振荡频率极高，每秒在3亿次以上，振荡周期很短，在10-9~10-12s之间。
（2）似光性：当微波波束照射到物体时，将会产生显著的反射。
（3）穿透性：由于微波能够深入到物体的内部，而非依靠物料本身的热传导。因此，加热速度快，而且具有自动平衡的性能。
（4）微波的量子能量不大，不足以改变物质分子结构或破坏分子间的键，因此，分子、原子和原子核在外加电磁场的周期力作用下，所呈现出的许多共振现象仍在微波范围。故，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，此乃利用其被吸收的特性。
（5）微波电路与低频电路的研究方法也有区别，前者电流、电压不仅是时间的函数还是空间变化的函数，电路己变成分布参数电路，后者的电流、电压仅是时间的函数而与空间位置无关。其研究方法与低频电路不同，在微波电路中，低频电压、电流和频率等参数已失去唯一确切的含义，而其测量的基本参数则是功率、阻抗和波长。
2．微波的应用
微波的应用相当广泛，已遍及国防建设、科研、工农业生产和日常生活。微波能在工农业上的应用包括高功率及低功率两类，前者用于加热、灭菌、干燥。低功率用于多种电量和非电量（长度、温度、湿度、厚度）测量。利用微波进行电量和非电量测量，其优点是迅速而准确，测量时间因不直接与加工物料接触，可实现无损伤测量。也可装在连续生产线上，便于实现自动控制。在民用方面，如空中交通管制、气象预报、汽车防盗、盲人防撞及火警、盗警预报。在农业生产上，微波可用灭虫、育种、育蚕、干燥谷物与脱水等。利用微波对物体的热效应，选择性局部加热进行局部照射，可杀死癌细胞。微波还能广泛应用在食品干燥、灭菌，如：糕点、饼干、熟食，己包装的肉制品、水产品以及酱油、食醋、塑包饮品……等等。固态食品的干燥（或脱水）、液态饮品的灭菌。本文将就其在药品、食品生产中的应用展开讨论。首先讨论干燥、灭菌领域中的微波技术及其应用范围。
3．微波加热原理
微波干燥是在波导、谐振腔或者在微波天线的辐射场照射下进行。从物质本身的电结构来看，电介质可分为两类，一类为无极分子电介质，其分子内部正负电荷中心重合，分子呈现中性；另一类电介质中，即使没有外加电场，分子的正负电荷中心也会重合，只是由于分子的热运动，使其内部排列非常紊乱，整个电介质呈中性，对外不显电性。此物质称为有极分子介质。在外加电场的作用下，无极分子的正负电荷中心的距离将发生相对位移，形成沿着外电场作用方向取向的偶极子，故电介质的表面将感应极性相反的束缚电荷，此现象称为电介质的极化。若把介质物料外加电场作为交变电场，则无论是有极分子电介质或无极分子电介质都被反复极化。随着高频交变电场的作用，偶极子反复极化的运动越剧烈并在运动中相互作用而且分子间摩擦加剧，将电磁场吸收的能量转化热能。
3.1微波干燥的基本原理
微波干燥实质上是一种微波介质加热，是利用微波在快速变化的高频电磁场中与物质分子相互作用，被吸收而产生热效应，把微波能量直接转化为介质热能，并使湿（水）分蒸发，从而达到干燥的目的。由于微波加热干燥所产生的热量与干燥介质性质有关，因而它具有选择性、对于一定的介质或物料，介质吸收的功率与电源频率和电场强度成正比。其关系式为：
Pa=5/9fE2εtgδ×10-11
式中：Pa—单位面积介质在微波场内所吸收的功率W/cm2
E—电场强度有效值W/cm
f—频率Hz
ε—介质的介电常数
tgδ—介质的损耗
若要提高干燥的功率，则需提高吸收功率的能力。从上式可知，提高电场强度或提高工作频率都可达到此目的。不同介质对微波的吸收程度也不同，水能强烈的吸收微波，故含水物质都是吸收介质，均可选择微波加热干燥。
3.2微波干燥的特点
微波是一种高频率的电磁波，具有反射、穿透、吸收三种特性。人们利用其原理及其特性，设计、制造干燥、灭菌、提取设备，以达到提高工效、提高产品质量、降低能耗、降低产品单位成本，符合卫生环保之目的。微波干燥是在波导、谐振控或者在微波天线下的辐射下进行。它不仅适用于含水物质，也适用于含有机溶剂、无机盐类的药品、食品以及中药材炮制的生产过程。它是通过电磁场直接作用于被干燥物料的产品。使其运动而自身发热产生温度梯度推动水分子移动，达到干燥的目的。它属于介电加热干燥，是以电磁波代替热源，当电介质（湿品）吸收电磁波后，电磁波的能量在介质内部转移成热能的发热体，它属于内部加热方式。长期以来，我国中药产品干燥灭菌始终停留在旧的方式上，蒸汽加热或电加热其热量均通过热风循环，能耗高、污染大，钴-60射线灭菌则属于射线污染，西方国家现在大多禁用。蒸汽或电加热，其热量主要通过热空气及物料本身传导，热效率低，30％左右，大大增加动力成本，而且加热时间长。其次，有些产品需灭菌，尤其是直接入药的中药材，含有大量的微生物、虫卵、昆虫、蜗虫等。过去，采用蒸汽灭菌，常用温度110℃~121℃。这就导致大量有效成分受到破坏，因而达不到应有的疗效。此外，还有生产环境恶劣、劳动强度大、生产周期长等缺点。利用微波的三种特性，发挥其优势，克服传统加热方式的弊端以体现其特点。
3.2.1干燥速度快
由于微波干燥是由电能转换为热能，不需传统加热时所需要的预热，它在通电的瞬间便产生热量，不存在热阻，由于是在湿物料内部加热，热传导方向与湿分子传导方向一致，水分从物料中心向两侧扩散，路程仅为传导加热的二分之一，大大提高了物料的干燥速率，缩短干燥时间。这是由于在相同内部湿度下，微波干燥的热扩散使物料内部扩散加快，表面湿度高于内部湿度。而且蒸汽、电为热源的热空气干燥时，由于内部扩散的阻力，使物料表面上的湿度从最初开始就接近平衡湿度，延缓了干燥的速度。
3.2.2均匀干燥，产品质量好
由于微波能直接为水分所吸收，物料内部和表面的水份能同时获得微波而被加热，所以加热均匀，且干燥时间短，不影响干燥的物料色香味以及物料分子结构。用热空气干燥只能调节物料表面上的温度和湿度，与此相比，由于微波高频电场对物料的穿透性，能使处于高频电场作用下的物料各部同时加热，物料内外同时升温而达到均匀干燥，不会出现传导干燥外表面过热而内部欠热致使外部焦化而内部含湿结块而影响产品质量。
3.2.3选择性加热、干燥温度、产品清洁、干燥灭菌效果好、质量高
由于物料从微波场中所吸收的功率与介质的损耗因素成正比。因而利用这一特性选择合适的频率，专门加热干燥。其中，某种物料使干燥具有选择性，提高热效率。在微波干燥中不同物料吸收微波的能力不同，其中水分比其他一些固体物料具有更大的吸收能力，所以利用微波对含水物料的干燥特别有利。湿物料中水份获得较多能量而迅速汽化，而干燥固体物料因吸收微波能力小，温度不会生高，避免物质的过热现象，具有自动平衡性能。而且在干燥的同时具有灭菌杀虫的效果。所以干品含水量均匀、表面不结壳、皱皮或开裂、清洁卫生、提高了产品质量、干燥效果好。
3.2.4单位产品能耗少、成本低
由于热能直接产生于湿物料内部，微波加热设备本身不耗热。80％的能量都用在物料上，所以热耗少；而采用热空气加热，用于物料的能量仅30％而且物料需预热。干燥以后需要冷风冷却，加热设备需预热，所以热风循环所耗能量高，而且容易污染产品。据悉，每蒸发lkg水，微波能所需电2.5~3.0（kW·h），产生8965~10758kJ（1kW/h产生35860热量）对于微波真空干燥耗电1.6度则可蒸发lkg水。
3.2.5热效率高
因热量直接来自干燥物内部，故热量在周围损失减少，物料一般放在谐振腔内，如：箱式真空干燥、隧道式走链干燥等设备，不需预热，亦无预热。据悉，每kW/h产生35860热量中，有28570的热量直接作用于被加热的物料的内部，热效率可达80％。
3.2.6环境良好不产生污染
由于热源是由电转换，不像蒸汽会有跑冒滴漏，干燥温度一般70~80℃，此系指物料被加热的温度，不像传统干燥设备靠热气流的热传导把热量传输给被干燥的物料，设备既耗热又散热，干燥室闷热难忍，微波干燥室内温度基本上稳定略高于空调的室内温度2~3度，工作环境好。
3.2.7操作简便、易于控制、生产效率高、物料几乎不产生损耗
微波干燥不论是真空微波干燥、常压微波干燥或隧道式单层或多层干燥器等，都可应用程序控制，将其参数输入程序控制器采用自动化操作，因而可简化操作工序。尤其隧道式微波干燥器可实现连续化生产，大大降低劳动强度，提高生产效率，方便生产管理。其生产过程，因不需预热，也无预热，启动电源即可干燥。如：断电源，热源立即消失。因而操作简单，易于操作、控制、生产周期短。
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