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1、 （2011届）本科毕业设计（论文）资料 题 目 名 称：微波技术在食品工业中的应用研究 学 院（部）： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 07-1 学号 指导教师姓名： 职称 教授 最终评定成绩： 湖南工业大学教务处 2011届本科毕业设计（论文）资料第一部分 毕业论文（2011届）本科毕业设计（论文）微波技术在食品工业中的应用研究学 院（部）： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 07-1 学号 指导教师名字： 职称 教授 最终评定成绩： 2011年 6 月 湖南工业大学本科毕业设计（论文）摘 要微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长
2、在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。微波作为一种清洁高效的能源，在食品工业方面得到了广泛应用，其应用主要体现在食品高温加热、干燥、消毒杀菌等方面。 本文首先给出了微波的概念和一些重要参数、性质，接着对微波技术理论以及微波技术在食品工业中的各项应用原理及特点进行了比较详细的描述，并且展望了微波技术在食品工业中的应用前景和面临的问题。关键词：微波技术 , 食品工业 , 应用研究IABSTRACTMicrowave is an electromagnetic wave which has a freque
3、ncy from 300MHz to 300GHz, an abbrevation of a limitied frequency band in radiowave- an electromagnetic wave whose wavelength is from 1M (not including 1M) to 1CM,and an umbrella term for electromagnetic wave, decimatric wave, millimeter wave, and sub millimeter wave .Microwaves nature is revealed g
4、enerally through three characterictics penetration，reflection and absorption .As a kind of clean and high effective energy, microwave is widely used in food industry ,and is mainly applied in foods heating, drying , disfection and so on.First of all, this article presents microwaves conception, prop
5、erties and some key parameters. Secondly, it explains microwave techniques theory and principles of its application in food industry and characteristics in detail. Furthermore , it forcasts the prospect of microwaves application in food industry and exsisting problems.Keywords: microwave techniques
6、, food industry , application research湖南工业大学本科毕业设计（论文）目 录第1章 绪论11.1 微波的基本概念11.1.1 微波与电磁波11.1.2 微波的基本性质31.2 微波与物质的相互作用51.2.1 微波吸收光谱51.2.2 微波极性分子、离子作用机制51.3本文所作的主要工作6第2章 微波技术72.1微波加热技术72.1.1物料的介电特性72.1.2微波对物料的加热效应82.1.3微波加热机理92.1.4微波加热物料特征102.1.5微波场中物料吸收的微波能及穿透深度的计算122.2 微波干燥技术152.2.1干燥过程对食品品质的影响152.2
7、.2微波干燥机理162.2.3 微波/热风干燥技术182.2.4 微波/真空干燥技术182.2.5 微波/冷冻干燥技术182.3 微波杀菌技术192.3.1 微波对生物体的热效应和非热效应192.3.2 微波灭菌机理及影响因素202.3.3 微波杀菌特点21第3章 微波技术在食品工业中的应用233.1微波技术的应用233.1.1微波在膨化方面的应用233.1.2微波在干燥方面的应用243.1.3微波在食品保鲜方面的应用243.1.4微波在微量元素测定方面的应用263.2微波对食品的影响273.3微波技术在食品工业中的应用前景28结 论30参考文献31致 谢32III湖南工业大学本科毕业设计（论
8、文）第1章 绪论1.1 微波的基本概念1.1.1 微波与电磁波微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米（不含1米）到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。以上关于微波的波长或频率范围，是一种传统上的约定。从现代微波技术的发展来看,一般认为短于1毫米的电磁波（即亚毫米波）属于微波范围，而且是现代微波研究的一个重要领域。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。 图1.1给出了微波在整个电磁波谱中的位置，从中可见，其低频端与普通无线电波的“超短波”波段相连接，而其高频端与红外线的“远红外”波段毗邻。图1
9、.1电磁波谱图1.2电磁波频谱将微波从整个电磁波谱中专门划分出来并非任意，主要是因为其波长比普通无线电波的波长短的多，这种量的变化引起了电磁波质的变化，使得微波具有一系列不同于普通电磁波的特点；同时微波的波长又比可见光的波长长的多，其特点与光波也不同，使得微波的应用领域和研究方法及其所用的传输系统、元件、器件和测量装置等都与别的波段不同而成为一个独立的体系。在微波波段内部通常又按频率范围将其划分为如表1.1所示的若干个分波段表1.1 微波的分波段划分波段名称波长范围频率范围分米波1m10cm300MHz3GHz厘米波10cm1cm3GHz30GHz毫米波1cm1mm30GHz300GHz亚毫米
10、波1mm0.1mm300GHz3THz其波段代号如表1.2所示2。表1.2 常用微波波段的划分波段代号频率范围/GHz波段代号频率范围/GHzUHF0.31.12Ka26.540.0L1.121.7Q33.050.0LS1.72.6U40.060.0S2.63.95M50.075.0C3.955.85E60.090.0XC5.858.2F90.0140.0X8.212.4G140.0220.0KU12.418.0R220.0325.0K18.026.5微波是由磁控管震荡电路产生的，磁控管将直流电能直接变成微波震荡输出。磁控管通电工作时，阳极与阴极空间称为作用空间，在作用空间内，激起了一个个绕纵
11、轴旋转的高频电磁波；同时在作用空间内，电子在直流电场与磁场所组成的正交场的作用下，形成了轮辐状的电子云，围绕着阴极旋转。磁控管的结构尺寸又满足了使轮辐状电子云与高频电磁波同步旋转的条件。这样，每当电子云的“轮辐”经过谐振腔的腔口时，电子都恰遇高频场向拒斥场的阻力而减慢运动速度，从而电子把从直流电场获得的能量不断地传送给高频磁场，使微波振荡得以建立起来持续稳定的微波能量，并作为微波源向外输出微波能量。1.1.2 微波的基本性质微波的波长比普通无线电波小的多，相应的频率也高得多。同时微波的波长又比可见光大得多，相应的频率也低得多，因此它与光波不同。与低频无线电波相比，微波具有如下一些基本性质。1.
12、高频特性微波的振荡频率极高，每秒在3亿次以上。由于频率比低频无线电波提高了几个数量级，一些在低频段并不显著的效应在微波波段就能非常明显地表现出来。例如：在普通栅控电子管内，电子在极间飞越的时间一般为109s的数量级，这比长、中、短波段无线电波的振荡周期小得多，可以忽略不计，但与微波的振荡周期相比就绝不能忽略。因此在低频时可以认为是无惯性的普通栅控电子管，当频率提高到微波波段以后，就会由于电子的惯性而失去有效的控制作用，从而被建立在新原理基础上的微波电子管、微波固体器件和量子器件所代替。由于电磁波是以光速传播的，因此它从电路的一端传到另外一端需要一定的时间，这就是“延时效应”。在一般低频电路中其
13、延时远小于振荡周期，可以忽略，但是在微波电路中其延时可以与周期相比拟，不能再忽略。在简谐振荡情况下，这种延时表现为电路中的各点具有不同的相位。此外，如高频电流的趋肤效应、传输线的辐射效应等，也随频率的提高而越来越显著，乃至在微波波段一般都不可忽略。更重要的是，由于微波的频率很高，因此在不太大的相对频宽下，其可用频带很宽，可达数百甚至上千MHz，这是低频无线电波无法比拟的。频带宽意味着信息容量大，因此微波具有巨大的信息传递能力，使的它在需要很大信息容量的场合（如多路通信）得到了广泛的应用。2.短波特性微波的波长比一般宏观物体的尺寸短的多，因此当微波波束照射到这些物体上时将产生显著的反射，一般地说，电磁波的波长越短，其传播特性就越接近几何光学，波束的定向性和分辨能力就越高，天线也可以做的更小。微波的波长短这一特点，对于雷达、导航和通信等应用都是很重要的。此外，一般微波电路的尺寸可
