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1、论文题目：微波加热技术综述姓 名： 许 琦 学 号： 20087315 专 业： 食品科学与工程 班 级： 0 8 级 指导老师： 吴伟老师 日期：2011 年 6 月 9 日1微波加热技术综述20087315 08 食品科学与工程 1 班 许琦摘要：本文介绍了微波加热的基本原理、特点，以及在食品加工中的应用。并指出了微波加热技术中亟待解决的问题。关键词：微波加热；原理；特点；应用Abstract : The paper introduced basic principles, characteristics and application in food processing of micr
2、owave heating.The issues of microwave heating technology that need to be resolved are pointed out. Key words : microwave heating;principles;characteristics; applications微波技术首先应用于通信、广播、电视技术中。在这些领域里，微波作为一种信息或信息的载体被利用。在微波通信工程的数十年应用中，发现始终伴随有一种会引起微波能损耗、需要设法防止和消除的有害因素热效应。直到六十年代末，微波能终于被作为一种能源来加以利用，进行加热、干燥、
3、杀虫、灭菌、医疗等。工业项目上首创是在食品工业方面，而家用微波炉的出现更进一步扩大了微波加热技术的应用领域。现在，微波加热作为一项新技术已受到各学科领域的高度重视和应用开发 1。微波加热的的基本原理微波是指波长为 0.0011m 频率在 300 MHz300GHz 之间的电磁波。当处于微波场中的物质含有微波吸收介质时 1，物质能吸收微波能将其转换成热能，使自身整体同时升温，达到自身加热的目的。这种加热方式称为微波加热。微波加热是一种全新的热能技术，与传统加热不同，微波加热不需要外部热源，而是向被加热材料内部辐射微波电磁场，推动其偶极子（一端带正电，另一端带负电的分子 2）运动，使之相互碰撞、摩
4、擦而生热 1。传统加热方式是根据热传导、对流和辐射原理使热量从外部传至物料内部，热量总是由表及里传递进行加热物料，物料中不可避免地存在温度梯度，故加热的物料不均匀，2致使物料出现局部过热，影响加热技术。与传统加热方式不同，它是通过被加热体内部偶极分子高频往复运动，产生“内摩擦热”而使被加热物料温度升高，不须任何热传导过程，就能使物料内外部同时加热、同时升温，加热速度快且均匀，仅需传统加热方式的能耗的几分之一或几十份之一就可达到加热目的。不同的物质吸收微波的能力不同，其加热效果也各不相同，这主要取决于物质的介质损耗。水是吸收微波很强烈的物质，一般含有水分的物质都能用微波来进行加热，快速均匀，达到
5、很好效果。微波加热的特点 3-6传统加热方式是通过辐射、对流及传导由表及里进行加热，为避免温度梯度过大，加热速度往往不能太快，也不能对处于同一反应装置内混合物料的各组分进行选择性加热。与传统加热方式相比，微波加热有以下特点 3:1、微波加热时样品加热均匀，温度梯度小在传统加热过程中， 热由试样表面传入内部， 由于表面温度高于中心温度， 因而会产生很大的温度梯度，限制了升温速度， 可能导致亚微组织和性能的不均匀。微波加热的最大特点是，微波是在被加热物内部产生的，热源来自物体内部，加热均匀，不会造成“外焦里不熟”的夹生现象，有利于提高产品质量，同时由于“里外同时加热”大大缩短了加热时间，加热效率高
6、，有利于提高产品产量。微波加热的惯性很小，可以实现温度升降的快速控制，有利于连续生产地自动控制。而在微波加热过程中热是由材料内部透过材料表面向周围空间进行， 表面温度低于中心温度， 试样整体加热，温度梯度小。2、微波对物质具有选择性加热的特点由于物质吸收微波能的能力取决于自身的介电特性，因此可对混合物料中的各个组分进行选择性加热。一般说介电常数大的介质很容易用微波加热，介电常数太小的介质就很难用微波加热。在某些气固相反应中，同时存在气固界面反应和气相反应，气相反应有可能使选择性减小，利用微波选择性加热的特性就可使气相温度不致过高，从而提高反应的选择性。3、微波加热能迅速的控制反应温度常规的加热
7、方法，如蒸汽加热、电热、红外加热等，要达到一定的温度，3需要一定的时间，在发生故障或停止加热时，温度的下降又要较长时间。而微波加热无滞后效应，当关闭微波源后，再无微波能量传向物质，利用这一特性可进行对温度控制要求很高的反应。4、强场高温具有一定的杀菌作用介质中单位体积内吸收的微波功率与电场强度的平方成正比，这样就可以在很高的场强 下使加工物件在极短的时间内上升到需要的加工温度。场强高温还能在产品的质量不受影响下，产生杀菌作用。5、微波加热穿透能力强，能量利用效率高穿透能力就是电磁波穿透到介质内部的本领，电磁波从表面进入介质并在其内部传播时，由于能量不断被吸收并转化为热能，它所携带热量就随着深入
8、介质表面的距离以指数形式衰减。电磁波的穿透深度和波长是同一数量级，除了较大的物体外，一般可以做到表里一起加热。微波加热的穿透能力比远红外加热强的多。微波加热能量利用效率很高，物质升温非常迅速，运用得当可加快处理物料速度，但若控制不好也会造成不利影响。6、微波加热环境清洁卫生、无污染 一般工业加热设备比较大，占地多，周围环境温度也比较高，操作工人劳动条件差，强度大。而微波加热占地面积小，避免了环境高温，工人的劳动环境得到了大大的改善。微波能自身不会对食品污染，微波的热效应双重杀菌作用又能在较低的温度下杀死细菌，这就提供了一种能够较多保持食品营养成份的加热杀菌方法。在微波加热、干燥中，无废水、废气
9、、废物产生，也无辐射遗留物存在，其微波泄漏也确保大大低于国家制定的安全标准，是一种十分安全无害的高新技术。 微波加热在食品加工中的应用 7-8微波作为能源被实际使用于食品加工，始于20世纪40年代美国制造的第一台微波炉，以后陆续有食品工业中应用的微波能设备问世。主要使用在以下几个方面 8：1、干燥干燥是微波能应用最广泛的一个领域。如用于干燥面条、调味品、添加剂、4瓜子、花生、蔬菜、菇类、肉脯等。美国微波干燥公司研制的915MHZ、60KW的通信面干燥机每小时加工通信面4000磅，而细菌含量仅为原来的1/15，该机比传统热风干燥节能25%。日本利用915MHZ、25KW和2450MHZ、10KW
10、微波设备干燥中式方便面，还可对薯片、洋葱片进行加工。产品的色泽、口味、口感都比传统的方法好。微波干燥对于水分含量在20%以下的物料效果最好，比起传统方法加热干燥速度快得多，节能。2、灭菌微波灭菌较之传统方法灭菌具有速度快、温度低、效率高、可穿透包装物(袋、瓶)灭菌以避免二次污染等优点。瑞典永2450MHA、80KW的微波面包杀菌防霉机，用于每小时加工4400磅面包片的生产线上。经微波处理后，面包片的温度由20上升到80，时间仅需1-2分钟，处理后的面包片的保存期由原来的3-4天延长到30-60天。采用2450MHZ、10KW隧道式微波干燥灭菌机生产天然花粉后，实现了连续化生产，生产效率提高了十
11、几倍，节电80%以上，产品质量好，经济效益显著。需要强调的是，在食品加工中，微波干燥、灭菌往往是同时进行，也即在对食品干燥的同时亦进行了杀菌，此时微波设备“一机两用” ，可加工设备，减少投资。3、烘烤微波对食品物料加热升温超过120即可产生烘烤效果。如雀巢公司用2450MHZ、10KW微波设备焙烤可使加工时间仅需5-10分钟，比传统焙烤速度快1倍以上，小时加工量达120公斤。几年前已有客户用我公司制造的微波设备焙烤“南乳花生米” ，生产出的花生米比传统方法生产的花生米更松脆、清香、可口，其产品出口到北美等地。4、膨化膨化食品是60年代末在我国迅速发展起来的一类新型食品，因其组织多孔膨松、口感香
12、酥、益于消化吸收，还因其具有加工方便、自动化程度高、质量较为稳定、综合成本低等优点，因而在现代化的食品工业中显出了极大的优越性。而膨化技术作为一种新型的食品加工技术则经历了从油炸膨化、焙烤膨化到目前使用的挤压膨化技术、微波膨化技术等阶段的发展。微波膨化技术是随着微波能在食品加工的应用而发展起来的，它是微波加热干燥的一个特殊应用。5其原理是微波能量到达物料深层，转换成热能，将物料深层水份迅速蒸发形成较高的内部蒸汽压力条件，迫使物料膨化。以淀粉和蛋白质为主要成分的生料，在经过蒸煮、干燥等预加工后再经微波加热膨化成干制品，即可得膨化食品。用微波加热膨化干燥的小食品可长期保存而不“回生” 。微波加热技
13、术目前亟待解决的问题 1多国学者提供的研究材料表明，微波加热用于材料的生产有着巨大的前途。目前，除北美的加拿大和美国重视微波在陶瓷生产上的应用外，欧洲的法国已建立了由一所大学组办的“微波俱乐部” ，任务是研究微波与材料的相互反应。为使这项技术早日在世界范围内推广，下列问题有待解决：1、进一步完善微波材料间相互作用理论，并实现定量化研究。2、加强有关微波介质材料的研制与开发，完善各种材料的介电性能、介质损耗与微波频率及温度间的关系等基础数据。3、加强微波工艺、微波材料及微波设备的综合研究与开发。4、大力推广微波加热材料的制备工艺，使材料制造厂充分认识到微波工艺的优势，从而推动这项技术的实用化。参
14、考文献：1 王峰、王安英、周立娟。微波加热技术的发展概况J。山东硅酸盐研究设计院、山东建材学院分院。19982 高福成、郑建仙。食品工程高新技术M。中国轻工业出版社。2011-13 杨洲、段洁利。微波干燥及其发展J。 粮油加工与食品机械。20004 祝圣远、王国恒。微波干燥原理及其应用J。工业炉。20035 夏湘、陈祖兴等。微波能在工业上的应用前景J。海南矿冶。20016 杨伯伦、贺拥军。微波加热在化学反应中的应用进展J。现代化工。20017 周奇文、于静云。实用食品加工新技术M。中国食品出版社。20018 董华、欧锦强。微波在食品工业中的应用J。现代农业科技。20109 李绪益。电磁场与微波技术M。华南理工大学出版社。2006-1210 徐树来、郑先哲。食品微波加工技术M。中国轻工业出版社。2008
