装置及温度测量微波冷冻干燥系统主要由冷冻干燥系统和微波加热系统组合而成。主要包括:制冷系统,微波加热系统,真空系统,微波真空物料室以及其他辅助设备。微波加热器分为行波加热器和驻波加热器,驻波型又分为多模谐振腔和单模谐振腔。目前常用多模谐振腔驻波加热器,其中谐振腔的品质因数反映了加热状况,可按下式计算对于球形负载E),可得式中Q为品质因数;v为物料负载体积与谐振腔体积之比;下标L表示物料负载,q表示谐振腔,i表示物料负载内部,ext表示物料负载外面,eff表示有效值。
温度测量是其中一个很重要的问题。由于微波冻干工艺优化和控制比较困难,需要准确的测量物料干燥过程的温度变化,但微波给温度测量带来了困难。常规测温方法,如热电阻和热电偶测温在微波场中会产生如下问题:高频电压和电流对温度电信号会产生强烈干扰;微波场中的元件发热会改变物料的真实温度;金属导线在强微波场中可能发生短路、放电现象并可能烧毁测温元件。因此必须采用其他测温方法,目前可行的方案有:停机检测,采用常规方法测温。这一方法简单易行,但不能实时监控微波屏蔽测温管。将测温元件和导线进行电磁屏蔽,就可在微波中采用常规的测温手段。电磁屏蔽可使用下列材料:金属细管,它简便易行,屏蔽效果好,但只能固定测量;屏蔽软管,可使用铝箔或纤维织物;屏蔽涂层,其涂层应具有一定的厚度,以避免电磁波泄漏引起击穿。不同形状与尺寸的金属材料置入加热腔中,对磁控管电流的影响,从中可以看出,尺寸很小的套管对加热的影响很小,因此采用这一方法具有较好的可行性。