微波技術(shù)在食品及化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用

1、微波技術(shù)在食品及化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用微波技術(shù)在食品及化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用微波是頻率在300hz300ghz之間，位于電磁波譜的紅外輻射和無(wú)線(xiàn)電波之間的一種非電離電磁能。微波技術(shù)起源于20世紀(jì)30年代，最初應(yīng)用于電視、播送、通訊技術(shù)中。1945年，美國(guó)人首先發(fā)現(xiàn)了微波的又一特性熱效應(yīng)，并首次將微波作為一種非通訊的能源應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)乃至科學(xué)研究中。微波工業(yè)應(yīng)用就是指利用微波的能量作用于物體實(shí)現(xiàn)需要的目的。微波能應(yīng)用的特點(diǎn)在于一是以能量轉(zhuǎn)換為根底，即微波所產(chǎn)生的熱量是被加熱物體的分子通過(guò)偶極回轉(zhuǎn)、分子極化后轉(zhuǎn)化成的，并非熱傳導(dǎo)；二是具有很高的傳熱效率，相當(dāng)于對(duì)流傳熱的5倍。微波能的作用原理是當(dāng)物體被置于超

2、高頻電流的交變電場(chǎng)中受到微波作用時(shí)，物體中的極性分子處于劇烈、快速的震蕩和回轉(zhuǎn)中，產(chǎn)生自感應(yīng)，使物體獲得熱量，進(jìn)而發(fā)生物理的、化學(xué)的或者生物的變化。目前用于工業(yè)應(yīng)用的微波有兩個(gè)頻率：2450hz和915hz，產(chǎn)生微波的核心部件是磁控管，磁控管是組成微波源的主要部件。微波工業(yè)應(yīng)用主要在替代傳統(tǒng)工藝、產(chǎn)品附加值高及適用于微波吸收微波才能比擬強(qiáng)的領(lǐng)域獲得快速開(kāi)展，主要是茶葉加工、橡膠脫硫、活性炭和竹炭高溫?zé)?、陶瓷材料、能源材料磁性材料、鋰電池材料的燒結(jié)和環(huán)保生物質(zhì)能、水處理、有機(jī)物處理工業(yè)廢水、廢料除毒等領(lǐng)域。1.微波技術(shù)應(yīng)用于茶葉殺青、枯燥微波殺青、枯燥是微波發(fā)生器將微波輻射到殺青、枯燥的物料并

3、穿透到物料內(nèi)部時(shí),誘使物料的水等極性分子隨之同步旋轉(zhuǎn)，例如采用915hz微波枯燥物料,其體內(nèi)極性分子每秒鐘旋轉(zhuǎn)9.15億次,如此的高速旋轉(zhuǎn)使物料瞬時(shí)產(chǎn)生摩擦熱,導(dǎo)致物料外表與內(nèi)部同時(shí)升溫,且內(nèi)部溫度高于物料外表溫度,使大量的水分子從物料中逸出而被蒸發(fā)帶走,這樣到達(dá)殺青、枯燥的目的。這種殺青、枯燥方法的特點(diǎn)是加熱時(shí)間短,內(nèi)外溫度一致,其熱傳遞方向從內(nèi)向外與濕傳遞方向也一致,不同于常規(guī)加熱方式需要一定時(shí)間才能將熱量從外部加熱到內(nèi)部,存在內(nèi)外溫度差和濕、熱傳遞方向相反的問(wèn)題。茶葉殺青、枯燥的要求是殺青后茶葉的含水率為58%60%,枯燥后的含水率達(dá)6%,保持茶葉的原味、原樣、原色,保證根本營(yíng)養(yǎng)成份不失

4、,同時(shí)要求平安衛(wèi)生。但不同季節(jié)所產(chǎn)的茶葉,由于生理構(gòu)造不同、組織細(xì)嫩程度不一,如清明前后茶大多是組織較嫩的葉芽,而夏秋季用于制茶的原料大多是組織較老的葉片,其殺青、枯燥的工藝要求亦有所不同,這給殺青、枯燥帶來(lái)了難度。制成后的茶葉大多用于泡茶飲用,要求殺青的茶葉一經(jīng)開(kāi)水泡開(kāi),色澤、形態(tài)、味道及營(yíng)養(yǎng)成分與新穎茶葉根本一致。而目前茶葉的炒青工藝和熱風(fēng)枯燥工藝隨意性大,茶葉易產(chǎn)生紅梗、紅葉、色澤不均、葉邊焦黃、帶有煙焦味等問(wèn)題,其品質(zhì)較難控制。而微波能具有透人茶葉的內(nèi)部加熱,以及無(wú)需高溫?zé)峤橘|(zhì)的特點(diǎn),從根本上改變了依賴(lài)高溫介質(zhì)和熱傳導(dǎo)加熱升溫的常規(guī)加熱殺菌抑酶的方法,同時(shí)由于微波電磁場(chǎng)在殺青、枯燥過(guò)程

5、中還具有非熱效應(yīng),可大大縮短了殺青、殺菌時(shí)間,有利于茶葉枯燥后的貯藏以及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。因此,采用微波殺青、枯燥茶葉可解決傳統(tǒng)殺青、枯燥方式中存在的問(wèn)題。2.微波技術(shù)應(yīng)用于橡膠加工1橡膠硫化橡膠是一種偶極材料，合適于微波加熱。當(dāng)接收微波作用時(shí)，橡膠分子處于劇烈、快速的震蕩和回轉(zhuǎn)之中，從而產(chǎn)生自感應(yīng)，獲得熱量。電場(chǎng)的頻率越高、膠料的極性大，那么升溫效果越明顯，由于微波加熱從內(nèi)部開(kāi)場(chǎng)，其過(guò)程迅速而穩(wěn)定，從室溫到200僅需數(shù)十秒。目前橡膠行業(yè)使用的微波頻率為2450hz和915hz兩種，其快速升溫特別合適短流程硫化消費(fèi)線(xiàn)，同樣也可合適于厚壁制品的預(yù)熱以及廢膠的再生。在實(shí)際消費(fèi)中，為了到達(dá)節(jié)能、縮短流程和確

6、保質(zhì)量等多方面的目的，在微波加熱段得后面往往加裝熱空氣或遠(yuǎn)紅外補(bǔ)充加熱裝置。橡膠工業(yè)所用的微波設(shè)備,功率都在1224k。1度電用于微波加熱可使22kg的未硫化半成品從室溫加熱到硫化溫度。曾經(jīng)做過(guò)比照,用微波硫化350kg擠出膠條耗電50度,而鹽浴硫化耗電量達(dá)180度。對(duì)于導(dǎo)電性差的橡膠材料而言,使用微波不僅節(jié)能、降耗、省時(shí),還能減少設(shè)備占用的空間。例如微波硫化用于橡膠擠出制品時(shí),其流水線(xiàn)所占面積僅為蒸汽加熱流水線(xiàn)的1/51/4。原因在于微波加熱所產(chǎn)生的熱量幾乎全部為橡膠所吸收，而在蒸汽硫化中90%的熱量消失于對(duì)流過(guò)程，被加熱裝置硫化罐或周?chē)橘|(zhì)所吸收。2橡膠脫硫廢舊橡膠再生是指廢舊硫化橡膠經(jīng)過(guò)

7、粉碎、加熱、機(jī)械處理等物理化學(xué)過(guò)程,使其從彈性狀態(tài)變成具有塑性和粘性的、可以再硫化的橡膠。再生過(guò)程的本質(zhì)是在熱、氧、機(jī)械作用和再生劑的化學(xué)與物理作用等的綜合作用下,使硫化膠ss鍵和s鍵網(wǎng)絡(luò)破壞降解。微波脫硫是利用在變化頻率極高的微波場(chǎng)中，一切極性基團(tuán)都會(huì)隨微波場(chǎng)變化而劇烈運(yùn)動(dòng)，會(huì)在極性基團(tuán)和分子之間產(chǎn)生宏大能量。硫化橡膠分子間及大分子內(nèi)都存在ss鍵和s鍵，可將其看成是一種硫醚鍵的偶極矩，因此硫化橡膠都會(huì)在微波場(chǎng)中發(fā)生偶極極化，并且硫醚鍵的偶極矩較大，在微波場(chǎng)中該處獲得的能量也較大。而且，一般硫化橡膠中都含有炭黑，而炭黑吸收微波的才能很強(qiáng)，因此，在微波能的作用下可使硫化橡膠的ss鍵和s鍵斷裂，破壞硫化膠的網(wǎng)狀構(gòu)造獲得塑性而使之再生。微波脫硫法是非機(jī)械、非化學(xué)的一步再生法，相比傳統(tǒng)方法，脫硫時(shí)間短，消費(fèi)效率高，質(zhì)量?jī)?yōu)良，無(wú)須添加再生活化劑，消費(fèi)過(guò)程無(wú)污染，對(duì)極性和非極性橡膠都有效，并且，通過(guò)控制微波場(chǎng)的強(qiáng)度，可獲得必需可塑性的再生膠。在充分理解和掌握微波能應(yīng)用理論和技術(shù)的根底上，與詳細(xì)行業(yè)的消費(fèi)工藝技術(shù)的有效結(jié)合是