微波加热技术

专业方向 题目：    微波加热技术    系    部   电子信息      专    业   电子信息工程            学    号     1108421115        姓    名                     2014年 6 月17日 微波加热技术 摘  要 微波是指频率从300MHz至3000GHz范围内的电磁波，其相应的波长从1m至0.1mm。超高频电磁形状和含水量的不同就会产生反射和吸收，它成功地应用于电视广播、微波通讯、雷透现象.导体铝、铜、银等能反射微波;绝缘 达及卫星通讯方面.微波与微波等离子体除了体可穿透并部分反射微波;含有水和脂肪的食 作为信号传输手段在通讯领域有着广泛的应用物则能较好地吸收微波能并将其转化为热能。因此它在加热方面有极大的应用前景。尤其在食品工业中的应用以及如何更好地应用于我国的食品工业。 关键词：微波  加热原理  应用 目  录 一  微波加热技术简介………………………………………………1 1.1微波加热技术发展概况 …………………………………………1 1.2微波加热技术的研究前景 ………………………………………1 二 微波加热技术 ……………………………………………………2 2.1什么是微波加热技术 ……………………………………………2 2.2微波加热技术的优点 ……………………………………………2 三  微波加热技术的应用 …………………………………………3 3.1食品微波加热  …………………………………………………3 3.2食品微波干燥 ……………………………………………………3 3.3食品微波杀菌和保鲜 ……………………………………………4 3.3.1原理 …………………………………………………………4 3.3.2应用 …………………………………………………………4 3.4食品膨化  ………………………………………………………4 四  总结与展望 ……………………………………………………5 4.1总结与展望 ……………………………………………………5 参考文献  …………………………………………………………6 一  微波加热技术简介 1.1微波加热技术发展概况 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。早在1945年，美国就有人提出利用微波的这种热效应来对材料进行加热的想法。随后有不少人对此课题——微波加热——进行了不段探索、试验和研究。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、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。 我国在70年代开始微波能应用研究工作，于1973年开始微波加热应用技术的研究和微波加热用磁控管的研制。1974年和1980年电子工业部召开了“全国微波能推广应用技术交流会”，交流微波学术及应用技术问题。81年3月经四机部批准，抽调部属单位的科技力量，成立了——中国电子器件工业总公司微波能推广应用站，负责全国微波能推广应用的组织、设计研究工作。1983年10月中国电子学会召开了首届“全国微波能应用学术交流会”。嗣后每二年在全国选择推广应用好的地区轮流举办微波应用技术交流，以推动国内微波事业的发展。每届均有论文集出版，涉及工业、农业、医药、科研等方面的应用领域。 目前,我国已在皮革、木材、彩色印刷、食品、纸张、化工、陶瓷、药品、烟叶、建材、橡胶以及医疗等行业逐渐采用微波技术，并取得了良好的经济效益。微波能技术作为一种新的加工手段，对各行业的技术改造和设备更新已形成极大地冲击。特别是现阶段，摆在各经营者面前的是解决产品结构与社会需求的问题，适应社会发展对产品品质、品种要求的提高。其焦点之一就是技术创新不足、品质升级滞后。微波技术的出现为提高产品档次、跟上技术进步、创高附加值产品提供了良好条件。 1.2微波加热技术的研究前景 微波加热技术在很多方面都有应用优势，在不久的将来可以成为极为常规应用的有效条件。加热过程几乎涉及到国民经济的各个部门,广泛应用于国民生产和人民的日常生活中. 微波加热作为是一项新技术,它具有众多其他加热方法无法比拟的优点,无疑将会在各部门得到大力推广和应用. 但我们也应认识到微波加热一项新技术、新方法,我们对它的研究还很不深入,它在应用的过程中也表现出了一些缺点和不足. 如以微波干燥为例,其所用能源为高价位的电能,与传统能源相比,有时其干燥成本仍然较高;单独用微波干燥物料,若控制不当,容易使物料内产生过快的温和很高的温度,从而导致物料内部产生“炸裂”,甚至出现烧焦现象. 在进入20 世纪90 年代以后,由于电子技术的飞速发展,微波加热技术也日趋成熟,微波加热设备日渐精良;电力供应得到了很大程度的改善,微波设备电子器件价格的下跌及能源比价的调整,使得微波加热设备及微波加热的直接成本有了大幅度的下降;全球环境的不断恶化,使人们逐步认识到传统的加热方式不再是一种环保良好的作业. 这些都为微波加热的应用和发展提供了良好的契机和广阔的前景. 我们可以预见:微波加热技术将以其独特的优势在未来的生产和生活中发挥非常重要的作用. 二  微波加热技术的应用 2.1什么是微波加热技术 微波加热技术是利用电磁波把能量传播到被加热物体内部，加热达到生产所需求的一种新技术。常用的微波频率有915MHz和2450MHz。由于具有高频特性，它以每秒数十亿次的惊人速度进行周期变化,物料中的极性分子（典型的如水分子、蛋白质、核酸、脂肪、碳水化合物等）吸收了微波能以后，他们在微波的作用下呈方向性排列的趋势，改变了其原有的分子结构。当电场方向发生变化时，亦以同样的速度做电场极性运动，就会引起分子的转动，致使分子间频繁碰撞而产生了大量的摩擦热，以热的形式在物料内表现出来，从而导致物料在短时间内温度迅速升高、加热或熟化。 2.2微波加热技术的优点 微波加热技术的采用具有快速、保持营养与风味、均匀、消毒杀菌、节能、卫生、安全、无污染、高效、方便、可控、投资小、有利于提高产品质量、延长货架期、改善劳动条件、实现生产自动化等优点，是一项值得推广的先进技术。既可以缩短工艺时间、提高生产率、降低成本，又可以提高产品质量。与传统加热方式相比，微波加热有以下特点： （1）加热均匀、速度快 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，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，有利于连续生产地额自动控制。 （2）选择性加热 微波加热所产生的热量和被加热物的损耗有着密切关系。各种介质的介电常数在0.0001到0.5的范围内，所以各种物体吸收微波的能力有很大的差异。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。这就是微波对物体具有选择性加热的特点。 （3）控制及时、反应灵敏 常规的加热方法，如蒸汽加热、电热、红外加热等，要达到一定的温度，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。而微波加热可在几秒的时间内迅速地将微波功率调到所需的数值，加热到适当的温度，便于自动化和连续化生产。 （4）强场高温 介质中单位体积内吸收的微波功率正比于电场强度的平方，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。强场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 远红外加热的频率比微波加热的频率更高，照理加热效率要更好，但其实不然，这里面还存在一个穿透能力的概念。远红外加热虽有许多优点，应用也比较广泛，但从对物体的穿透能力看，远红外就远不如微波。什么叫穿透能力呢？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能转化为热能，它所 携带热量就随着深入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。而远红外加热的波长很短，加热时穿透能力差，在远红外线照射下，只有物体一薄层发热，而热量要到内部主要靠传导，这样不仅加热时间长，而且容易造成加热不均匀。根据对比，微波加热的穿透能力比远红外加热强的多。 （6）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，工人的劳动条件得到了大大的改善。 三  微波加热技术的应用 3.1 食品微波加热 微波加热食品是目前最常见的应用，比如说微波炉。微波炉的磁控管将电能转化为微波能，当磁控管以 2450MHZ 的频率发射出微波能时， 置于微波炉炉腔内的水分子以每秒钟 24.5 亿千次的变化频率进行振荡运行，产生高频电磁场的核心元件是磁控管。食物分子在高频磁场中发生震动， 分子间相互碰撞、 磨擦而产生热能，结果导致食物被加热。微波炉正是利用这一加热原理来进行食物的烹饪 。微波是一种电磁波，这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多，这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达 5cm 深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，于是食物 " 煮 " 熟了。这就是微波炉加热的原理。而且这种微波还很有“个性”：微波一碰到金属就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它；微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收，还有就是用普通炉灶煮食物时，热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪，热量则是直接深入食物内部，所以烹饪速度比其它炉灶快 4 至 10 倍，热效率高达 80% 以上 。 3.2食品微波干燥 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、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。