標籤:加熱光波

微波具有波長短(1m~1mm)頻率高(300MHZ~300GHZ)、量子特性等明顯特徵。微波技術廣泛應用於雷達、導航、多路通訊、遙感及電視等方面。20世紀60年代開始,人們逐漸將微波加熱技術應用於紙類、木材、樹脂擠出等物理加工過程。近年,微波鉬工業的生產過程中導入微波加熱技術,不僅可有效提高反應轉化率、選擇性,而且體現出節能環保等諸多優點,其作為實現綠色工藝的手段之一而到人們的廣泛重視。

1原理

微波是一種能量(而不是熱量)形式,但在介質中可以轉化為熱量。材料對微波的反應可以分為四種情況:(1)穿透微波;(2)反射微波;(3)吸收微波;(4)部分吸收微波。
一般在能加工領域中,所處理的材料大多是介質材料,而介質材料通常都不同程度地吸收微波能,介質材料與微波電磁場相互耦合,會形成各種功率耗散從而達到能量轉化的目的。能量轉化的方式有許多種,如離子傳導、偶極子轉動、界面極化、磁滯、壓電現象、電致伸縮、核磁共振、鐵磁共振等,其中離子傳導及偶極子轉動是微波加熱的主要原理。微波加熱是一種依靠物體吸收微波能將其轉換成熱能,使自身整體同時升溫的加熱方式而完全區別於其他常規加熱方式。傳統加熱方式是根據熱傳導、對流和輻射原理使熱量從外部傳至物料熱量,熱量總是由表及裡傳遞進行加熱物料,物料中不可避免地存在溫度梯度,故加熱的物料不均勻,致使物料出現局部過熱,微波加熱技術與傳統加熱方式不同,它是通過被加熱體內部偶極分子高頻往複運動,產生「內摩擦熱」而使被加熱物料溫度升高,不須任何熱傳導過程,就能使物料內外部同時加熱、同時升溫,加熱速度快且均勻,僅需傳統加熱方式的能耗的幾分之一或幾十分之一就可達到加熱目的。從理論分析,物質在微波場中所產生的熱量大小與物質種類及其介電特性有很大關係,即微波對物質具有選擇性加熱的特性。

2特性

眾所周知,微波爐裡面不可放金屬材料,原因是微波照射到金屬表面會全部反射,亦即對金屬不起作用,這和光波很相似,光射到鏡面也全部被反射。但微波若作用於非金屬的介電體,由介電體特性所決定微波將被吸收、滲透,產生高頻電場和磁場。
微波加熱的特性主要體現為:
1、介電體發熱效應。介電體中的正離子和附近的負電子是成對存在的,這些電子緊密的結合,相互不起作用,介質的整體對外界來說電場強度為零。如果給介電體加上很強電場,則正負電子對立即會重新排列。如果電場是交變的且為高頻的,則分子間的電子對頻繁的轉動會振動將會因摩擦而產生熱量。
2、微波的滲透深度。微波進入介電體中由於介電體損耗吸收了微波能量,微波強度將逐漸減弱。微波能量將按一定的規律衰減。
3、微波加熱方式的選擇。微波的吸收和加熱均與損耗係數有關。若把損耗係數大的食品和損耗係數小的食品混在一起加熱,其加熱效果如何是一個值得注意的問題。
一般來講損耗係數小的物質(如玻璃、塑料、陶瓷等)來做加熱容器,在其加入食品,這樣,微波只能使食品加熱,而容器不會發熱。這就是我們所日常生活中所知道的,微波爐可用陶瓷、玻璃、塑料等裝食物進行加熱。對於潮濕的物料進行加熱時,含水分多的部分將被快速加熱乾燥,因它的損耗係數大,后再對其他部分逐步加熱。這樣可使乾燥速度加快。

3特點

採用微波加熱具有加熱速度快、熱量損失小、操作方便等特點,既可以縮短工藝時間、提高生產率、降低成本,又可以提高產品質量。與傳統加熱方式相比,微波加熱有以下特點:
選擇性加熱
微波加熱所產生的熱量和被加熱物的損耗有著密切關係。各種介質的介電常數在0.0001到0.5的範圍內,所以各種物體吸收微波的能力有很大的差異。一般說介電常數大的介質很容易用微波加熱,介電常數太小的介質就很難用微波加熱。這就是微波對物體具有選擇性加熱的特點。
強場高溫
介質中單位體積內吸收的微波功率正比於電場強度的平方,這樣就可以在很高的場強
下使加工物件在極短的時間內上升到需要的加工溫度。強場高溫還能在產品的質量不受影響下,產生殺菌作用。
清潔衛生、無污染
一般工業加熱設備比較大,佔地多,周圍環境溫度也比較高,操作工人勞動條件差,強度大。而微波加熱佔地面積小,避免了環境高溫,工人的勞動條件得到了大大的改善。

4應用

微波在食品行業中的應用

用 途

微波殺菌機理

乾燥、殺菌

粉狀食品殺菌
糧食、玉米、麥片、豆類、膨化食品、茶葉、海帶、紫菜、蝦米、山楂、椰片、飼料等。
袋裝食品殺菌
辣椒粉、黑芝麻糊、珍珠粉、蔬菜粉、甘露醇、綠豆粉、豆沙粉、嬰兒米粉。各種添加劑
熟化、乾燥
袋裝滷菜、腌製品、泡菜、醬菜、五香豆腐乾、袋裝蔬菜、真空包裝燒雞、燒鴨等。
肉類食品殺菌熟化
玉米片、核桃、乳兒糕、玉米片、麥片、土豆片
微波在肉類食品殺菌、保鮮中的作用
肉類小包裝、雞腿、雞翅、牛肉乾、魚片干、燒雞、鹽水鴨、小包裝滷製品、肉圓、魚圓等。
膨化、乾燥
蝦片、芝麻、杏仁、蘋果片、魚片
乾果焙烤、脫皮
瓜子、花生、松子、核桃仁、腰果、板栗等
微波真空乾燥
高檔中藥材、藥粉、蔬菜、海產品。
白酒催陳老熟和液體殺菌
牛奶、黃酒殺菌、白酒催陳老熟、中藥劑、高檔飲料。
速食麵乾燥
節油速食麵、無油速食麵、夾心面、粉絲。
調味品的應用
辣椒粉,五香粉、八角、雞精粉和各種調味粉
大豆脫腥
黃豆、豆粉
食品微波乾燥
微波真空乾燥機
(1)優點
廠房利用率高。生產能力是傳統乾燥器的 3-4 倍。
· · 乾燥速度快,時間短。
· · 產品質量好
· · 衛生條件好
· · 節能。採用微波乾燥可節能 20%-25% 。
(2)缺點
· 投資大、耗電量大
食品微波殺菌和保鮮
(1)機理
a、熱效應:微波作用於食品,食品表裡同時吸收微波能,溫度升高。使微生物細菌蛋白質結構發生變化,從而失去生物活性。使菌體死亡或受到嚴重干擾而無法繁殖。
b、非熱效應:使微生物在其生命化學過程中所產生的大量電子、離子和其它帶電粒子的生物性排列組合狀態和運動規律發生改變。另外,微波還可以導致細胞 DNA 和 RNA 分子結構中的氫鍵鬆弛、斷裂和重新組合,誘發基因突變,從而中斷細胞的正常繁殖能力。
(2)應用
a、比常規滅菌方法更多保留活性物質,非常適宜應用於人參、香菇、花粉、天麻以及其它中藥、中成藥的乾燥和滅菌。
b、對液體物質進行消毒,如微波牛奶消毒器,不僅菌落數指標達到要求,而且提高奶的穩定性。
c、產品的滅酶保鮮,可克服燙煮方法大量水溶性營養成分的流失。如茶葉製造過程中的殺青。
微波膨化
(1)原理
利用微波的內部加熱特性,使得物料的內部迅速受熱升溫產生大量的蒸汽,內部大量蒸汽往外衝出,形成無數的微小孔道,使物料組織膨脹、疏鬆。
(2)優點
與油炸乾燥式的膨化相比,不破壞物料的原有的成分,有容易變質及低熱量。

5禁忌

1、忌再冷凍經微波爐解凍過的肉類:因為肉類在微波爐中解凍后,實際上已將外面一層低溫加熱了,在此溫度下細菌是可以繁殖的,雖再冷凍可使其繁殖停止,卻不能將活菌殺死。已用微波爐解凍的肉類,如果再放入冰箱冷凍,必須加熱至全熟。
2、忌油炸食品:因高溫油會發生飛濺導致火災。如萬一不慎引起爐內起火時,切忌開門,而應先關閉電源,待火熄滅后再開門降溫。
3、忌超時加熱:食品放入微波爐解凍或加熱,若忘記取出,如果時間超過2小時,則應丟掉不要,以免引起食物中毒。
4、忌用普通塑料容器:使用專門的微波爐器皿盛裝食物放入微波爐中加熱,一是熱的食物會使塑料容器變形,二是普通塑料會放出有毒物質,污染食物,危害人體健康。  4、忌用金屬器皿:因為放入爐內的鐵、鋁、不鏽鋼、搪瓷等器皿,微波爐在加熱時會與之產生電火花並反射微波,既損傷爐體又加熱不熟食物。
5、忌使用封閉容器:加熱液體時應使用廣口容器,因為在封閉容器內食物加熱產生的熱量不容易散發,使容器內壓力過高,易引起爆破事故。即使在煎煮帶殼食物時,也要事先用針或筷子將殼刺破,以免加熱后引起爆裂、飛濺弄髒爐壁,或者濺出傷人。
6、忌將微爐置於卧室:同時應注意不要用物品覆蓋微波爐上的散熱窗柵。
7、忌長時間在微波爐前工作:開啟微爐后,人應遠離微波爐或人距離微波爐至少在1米之外。
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