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            【貴陽微波設(shè)備】微波加熱干燥與安全性

            編輯日期:2020-05-13

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                最近看到一些對(duì)微波能應(yīng)用技術(shù)褒貶不一的報(bào)道,對(duì)微波快速、高效、節(jié)能、清潔給予贊揚(yáng),對(duì)微波安全和對(duì)物質(zhì)成分是否有破壞心存疑問,對(duì)于一個(gè)從事微波能研究30多年的科技工作者有責(zé)任進(jìn)行這方面的科普宣傳。

               微波是頻率300MHZ到300GHZ的電磁波(不是放射性元素),世界整個(gè)空間都充滿電磁波,手機(jī)通訊用的是微波,雷達(dá)用的是微波,全世界許多家庭(無論是發(fā)達(dá)和不發(fā)達(dá)國家)用的微波爐也是微波,微波無處不在,無處不有,微波已經(jīng)是我們生活中最方便、快捷、效率高的一種加熱技術(shù)。世界上常用兩種頻率915MHZ和2450MHZ作為微波加熱的使用頻率。

            微波加熱的發(fā)展史

               回顧微波加熱應(yīng)用的發(fā)展史,第二次世界大戰(zhàn)后的1946年,Dr. Percy Spencer博士對(duì)雷達(dá)用的磁控管進(jìn)行測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn),微波具有對(duì)極性物品的加熱能力,之后科學(xué)家對(duì)商業(yè)和民用開始大力度的研究和應(yīng)用,六十年代早期,人們對(duì)微波在科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域的巨大興趣,發(fā)展了微波能源的新興市場(chǎng),結(jié)果建立了國際微波能研究所,六十年代為消費(fèi)者提供經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的微波爐產(chǎn)生。我國是70年代開始工業(yè)微波加熱應(yīng)用研究,許多科學(xué)工作者都有一種巨大的熱情,也做出了較大貢獻(xiàn),但是由于微波加熱設(shè)備具有較高的難度和在工業(yè)應(yīng)用中需要有生產(chǎn)工藝的配合,以及設(shè)備工作的均勻性、安全性、穩(wěn)定性和制造成本等問題,使得微波加熱設(shè)備很難得到廣泛應(yīng)用,近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的較快發(fā)展,微波設(shè)備的成本較大下降,許多科技工作者對(duì)各種加工產(chǎn)品的不斷研究,使得微波干燥技術(shù)開始廣泛應(yīng)用,人們也體會(huì)到微波干燥的快速、方便、節(jié)能帶來的好處。實(shí)際上微波加熱干燥在工業(yè)加工中的應(yīng)用也才剛剛起步,需要有更多領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用,更需要有識(shí)之士的支持。

            微波加熱干燥的研究

               微波加熱、熟化在家庭中已經(jīng)很普及,美國現(xiàn)有90%的家庭使用微波爐,歐洲發(fā)達(dá)國家使用率也超過85%,中國也有超過65%的家庭使用,微波加熱的方便快捷已是眾所周知。近10多年來在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也在逐步擴(kuò)大,但是由于微波技術(shù)的復(fù)雜性,工業(yè)中的應(yīng)用也較緩慢,其主要困難在于:

            微波專業(yè)知識(shí)

               微波是一種看不見摸不著的電磁波,需要具有較高的專業(yè)知識(shí),例如,微波加熱器的設(shè)計(jì),是否達(dá)到較好的諧振;設(shè)備干燥的均勻性是否滿足需要;設(shè)備安全性,是否能達(dá)到國家≤5mw/cm2的標(biāo)準(zhǔn),設(shè)備應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性等,最重要的還是微波干燥設(shè)備與物料干燥工藝的匹配和結(jié)合問題,沒有較高的專業(yè)知識(shí)和應(yīng)用工藝知識(shí)就很難生產(chǎn)出適用好用的設(shè)備。

            微波設(shè)備制造廠對(duì)應(yīng)用工藝的研究

               微波干燥設(shè)備要能夠適用、好用,需要根據(jù)被干燥物品的生產(chǎn)工藝進(jìn)行設(shè)計(jì),只有滿足干燥工藝條件的設(shè)備才是適用的設(shè)備,由于物品千差萬別,設(shè)計(jì)設(shè)備也應(yīng)區(qū)別對(duì)待,有的需要快速高溫干燥、有的需要低溫慢速干燥、有的在高水分時(shí)可以干燥、有的需要在低水分時(shí)才能干燥,有的是液體物料、有的是顆粒、有的是固體等等,區(qū)分物料的目的是為了得到最佳的干燥效果,達(dá)到干燥工藝要求,需要針對(duì)性的進(jìn)行設(shè)計(jì),不是一種設(shè)備什么產(chǎn)品都可以加工,也不是什么產(chǎn)品都能采用微波進(jìn)行干燥。

            微波設(shè)備的制造成本

               在70-80年代微波設(shè)備制造的成本很高,中大功率的設(shè)備大約每KW功率要1萬多元,美國需要1萬美元,因此,許多想用微波干燥的行業(yè)望而止步,再加上以前企業(yè)能力所限,不能大力投入,隨著微波技術(shù)發(fā)展和大規(guī)模的生產(chǎn),使得這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用成為可能,現(xiàn)在一般的工業(yè)微波設(shè)備成本有較大幅度降低。

            微波設(shè)備應(yīng)用的安全性、均勻性和穩(wěn)定性

            安全性

               微波設(shè)備的安全性是指設(shè)備在工作時(shí)微波泄漏值,我國標(biāo)準(zhǔn)與國際發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)相同都是≤5mw/cm2,長(zhǎng)期在設(shè)備附近工作不會(huì)對(duì)人體有危害,現(xiàn)在大部分正規(guī)的微波設(shè)備制造廠都能達(dá)到,防止微波泄漏已不是大的技術(shù)難題。

            均勻性

               微波干燥均勻性一直是世界性難題,雖然微波具有比普通加熱方式有更好的穿透能力,也更加均勻,但是對(duì)不同物料微波設(shè)備在設(shè)計(jì)上也有很大差別,為解決微波加熱均勻性我們花了20多年時(shí)間,使微波加熱均勻性得到很大改善,現(xiàn)在仍在不斷努力,例如我們對(duì)中藥浸膏的干燥可以控制在±1.5%水分偏差,能符合產(chǎn)品加工工藝要求。

            穩(wěn)定性

               微波設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性是檢驗(yàn)一臺(tái)設(shè)備設(shè)計(jì)是否合理、制作是否精良,穩(wěn)定性高的設(shè)備干燥產(chǎn)品質(zhì)量高、干燥品質(zhì)穩(wěn)定,設(shè)備能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,故障率低,這些都是檢驗(yàn)設(shè)備穩(wěn)定性的因素,穩(wěn)定性差的設(shè)備不僅運(yùn)行成本高,故障頻繁,維修費(fèi)用高,不能滿足生產(chǎn)工藝要求,而且干燥產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定。


            微波在食品中的應(yīng)用

               微波在食品加工中的應(yīng)用已較廣泛,美國華盛頓大學(xué)2004年對(duì)微波加工食品的研究證明,它具有快速、高效、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)比傳統(tǒng)的高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱方法更能保留食品的原始成分,開始提供軍隊(duì)使用,并對(duì)此進(jìn)行了深入的研究(參見美國論文:Microwaves improve processed food quality)

               在民用微波方面,開始也有一些人認(rèn)為,微波加熱是否對(duì)食品有破壞作用,是否對(duì)人體不利,對(duì)此,美國、英國以及德國等國的科學(xué)家也進(jìn)行了研究,結(jié)論是:微波加熱是對(duì)物品整體進(jìn)行的加熱,是一種電磁能量直接作用于物品內(nèi)部的加熱,而我們的傳統(tǒng)加熱是由外到內(nèi)的加熱,節(jié)約了由外到內(nèi)傳導(dǎo)和外部空氣傳導(dǎo)的熱損失。當(dāng)然,不匹配的功率和加熱過度也會(huì)引起物品的炭化,這與我們用傳統(tǒng)方法過分加熱一樣,也會(huì)使得物品炭化,物品一旦炭化都會(huì)丟失原有成分,微波加熱控制難度也要比傳統(tǒng)加熱大,因此,研究微波匹配功率和準(zhǔn)確控制干燥水分變得十分重要。(參見美國livestrong網(wǎng)站:微波食品與健康)

               最近十多年,我們不僅對(duì)微波設(shè)備三性(均勻性、安全性、穩(wěn)定性)的研究,同時(shí)把更多的精力放到與加工工藝的配合、功率匹配和精確控制干燥水分的研究,可喜的是,我們?nèi)〉昧酥卮筮M(jìn)展,對(duì)物料的干燥成度與功率匹配,以及干燥到什么樣的水分做到了較為精細(xì)的控制,舉個(gè)簡(jiǎn)單例子,在物料含水率高時(shí),采用較大功率干燥,隨著物料含水率降低,微波功率隨之降低,最終達(dá)到功率匹配和精確控制物料水分的目的。這就是我們生產(chǎn)的智能化微波干燥設(shè)備,例如智能化靜態(tài)微波真空干燥設(shè)備,現(xiàn)在已經(jīng)在食品和中藥干燥中得到廣泛應(yīng)用,它體現(xiàn)了低溫、快速干燥,節(jié)能效果達(dá)到50-90%,有效成分比傳統(tǒng)干燥提高30%以上,大大降低了在干燥過程中藥的有效成分流失。

            微波干燥應(yīng)用的未來

               隨著社會(huì)的高速發(fā)展對(duì)大氣的影響越來越嚴(yán)重,提高能源利用率越來越得到各國政府的重視,我們需要高效節(jié)能的設(shè)備,微波能的應(yīng)用才剛剛開始,來之不易,需要我們深入研究不斷擴(kuò)大使用領(lǐng)域,制造出適用、好用的設(shè)備,一項(xiàng)新技術(shù)的推廣應(yīng)用,不僅需要科技人員的艱苦努力,同時(shí)也需要社會(huì)各界的支持和幫助,使微波能應(yīng)用技術(shù)造福于人類。


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