微波技术在食品及化学工业中的应用

1、微波技术在食品及化学工业中的应用微波技术在食品及化学工业中的应用微波是频率在300hz300ghz之间，位于电磁波谱的红外辐射和无线电波之间的一种非电离电磁能。微波技术起源于20世纪30年代，最初应用于电视、播送、通讯技术中。1945年，美国人首先发现了微波的又一特性热效应，并首次将微波作为一种非通讯的能源应用于工业、农业乃至科学研究中。微波工业应用就是指利用微波的能量作用于物体实现需要的目的。微波能应用的特点在于一是以能量转换为根底，即微波所产生的热量是被加热物体的分子通过偶极回转、分子极化后转化成的，并非热传导；二是具有很高的传热效率，相当于对流传热的5倍。微波能的作用原理是当物体被置于超

2、高频电流的交变电场中受到微波作用时，物体中的极性分子处于剧烈、快速的震荡和回转中，产生自感应，使物体获得热量，进而发生物理的、化学的或者生物的变化。目前用于工业应用的微波有两个频率：2450hz和915hz，产生微波的核心部件是磁控管，磁控管是组成微波源的主要部件。微波工业应用主要在替代传统工艺、产品附加值高及适用于微波吸收微波才能比拟强的领域获得快速开展，主要是茶叶加工、橡胶脱硫、活性炭和竹炭高温烧制、陶瓷材料、能源材料磁性材料、锂电池材料的烧结和环保生物质能、水处理、有机物处理工业废水、废料除毒等领域。1.微波技术应用于茶叶杀青、枯燥微波杀青、枯燥是微波发生器将微波辐射到杀青、枯燥的物料并

3、穿透到物料内部时,诱使物料的水等极性分子随之同步旋转，例如采用915hz微波枯燥物料,其体内极性分子每秒钟旋转9.15亿次,如此的高速旋转使物料瞬时产生摩擦热,导致物料外表与内部同时升温,且内部温度高于物料外表温度,使大量的水分子从物料中逸出而被蒸发带走,这样到达杀青、枯燥的目的。这种杀青、枯燥方法的特点是加热时间短,内外温度一致,其热传递方向从内向外与湿传递方向也一致,不同于常规加热方式需要一定时间才能将热量从外部加热到内部,存在内外温度差和湿、热传递方向相反的问题。茶叶杀青、枯燥的要求是杀青后茶叶的含水率为58%60%,枯燥后的含水率达6%,保持茶叶的原味、原样、原色,保证根本营养成份不失

4、,同时要求平安卫生。但不同季节所产的茶叶,由于生理构造不同、组织细嫩程度不一,如清明前后茶大多是组织较嫩的叶芽,而夏秋季用于制茶的原料大多是组织较老的叶片,其杀青、枯燥的工艺要求亦有所不同,这给杀青、枯燥带来了难度。制成后的茶叶大多用于泡茶饮用,要求杀青的茶叶一经开水泡开,色泽、形态、味道及营养成分与新颖茶叶根本一致。而目前茶叶的炒青工艺和热风枯燥工艺随意性大,茶叶易产生红梗、红叶、色泽不均、叶边焦黄、带有烟焦味等问题,其品质较难控制。而微波能具有透人茶叶的内部加热,以及无需高温热介质的特点,从根本上改变了依赖高温介质和热传导加热升温的常规加热杀菌抑酶的方法,同时由于微波电磁场在杀青、枯燥过程

5、中还具有非热效应,可大大缩短了杀青、杀菌时间,有利于茶叶枯燥后的贮藏以及卫生标准。因此,采用微波杀青、枯燥茶叶可解决传统杀青、枯燥方式中存在的问题。2.微波技术应用于橡胶加工1橡胶硫化橡胶是一种偶极材料，合适于微波加热。当接收微波作用时，橡胶分子处于剧烈、快速的震荡和回转之中，从而产生自感应，获得热量。电场的频率越高、胶料的极性大，那么升温效果越明显，由于微波加热从内部开场，其过程迅速而稳定，从室温到200仅需数十秒。目前橡胶行业使用的微波频率为2450hz和915hz两种，其快速升温特别合适短流程硫化消费线，同样也可合适于厚壁制品的预热以及废胶的再生。在实际消费中，为了到达节能、缩短流程和确

6、保质量等多方面的目的，在微波加热段得后面往往加装热空气或远红外补充加热装置。橡胶工业所用的微波设备,功率都在1224k。1度电用于微波加热可使22kg的未硫化半成品从室温加热到硫化温度。曾经做过比照,用微波硫化350kg挤出胶条耗电50度,而盐浴硫化耗电量达180度。对于导电性差的橡胶材料而言,使用微波不仅节能、降耗、省时,还能减少设备占用的空间。例如微波硫化用于橡胶挤出制品时,其流水线所占面积仅为蒸汽加热流水线的1/51/4。原因在于微波加热所产生的热量几乎全部为橡胶所吸收，而在蒸汽硫化中90%的热量消失于对流过程，被加热装置硫化罐或周围介质所吸收。2橡胶脱硫废旧橡胶再生是指废旧硫化橡胶经过

7、粉碎、加热、机械处理等物理化学过程,使其从弹性状态变成具有塑性和粘性的、可以再硫化的橡胶。再生过程的本质是在热、氧、机械作用和再生剂的化学与物理作用等的综合作用下,使硫化胶ss键和s键网络破坏降解。微波脱硫是利用在变化频率极高的微波场中，一切极性基团都会随微波场变化而剧烈运动，会在极性基团和分子之间产生宏大能量。硫化橡胶分子间及大分子内都存在ss键和s键，可将其看成是一种硫醚键的偶极矩，因此硫化橡胶都会在微波场中发生偶极极化，并且硫醚键的偶极矩较大，在微波场中该处获得的能量也较大。而且，一般硫化橡胶中都含有炭黑，而炭黑吸收微波的才能很强，因此，在微波能的作用下可使硫化橡胶的ss键和s键断裂，破坏硫化胶的网状构造获得塑性而使之再生。微波脱硫法是非机械、非化学的一步再生法，相比传统方法，脱硫时间短，消费效率高，质量优良，无须添加再生活化剂，消费过程无污染，对极性和非极性橡胶都有效，并且，通过控制微波场的强度，可获得必需可塑性的再生胶。在充分理解和掌握微波能应用理论和技术的根底上，与详细行业的消费工艺技术的有效结合是