微波加熱技術(shù)的應(yīng)用與研究進(jìn)展

微波加熱技術(shù)的應(yīng)用與研究進(jìn)展一、本文概述微波加熱技術(shù)，作為一種新興的加熱方式，近年來在全球范圍內(nèi)引起了廣泛的關(guān)注和研究。其獨(dú)特的加熱機(jī)制使得物質(zhì)在微波的作用下能夠迅速、均勻地吸收能量，從而實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能的加熱效果。本文將首先對微波加熱技術(shù)的基本原理進(jìn)行簡要介紹，包括微波的特性、與物質(zhì)的相互作用以及微波加熱的熱動力學(xué)過程。接下來，本文將綜述微波加熱技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用情況，如食品加工、化學(xué)合成、材料處理以及醫(yī)療領(lǐng)域等。通過對這些應(yīng)用案例的分析，旨在展示微波加熱技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢和潛力。本文還將重點(diǎn)介紹微波加熱技術(shù)的研究進(jìn)展，包括新型微波加熱設(shè)備的研發(fā)、微波加熱過程的優(yōu)化與控制、以及微波加熱對物質(zhì)性質(zhì)影響的研究等。通過對這些研究進(jìn)展的梳理和評價(jià)，旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員和從業(yè)者提供有益的參考和啟示。本文還將對微波加熱技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，探討未來可能的研究方向和應(yīng)用領(lǐng)域。通過對微波加熱技術(shù)的深入研究和應(yīng)用拓展，我們有望為工業(yè)生產(chǎn)和日常生活帶來更多便捷和效益。二、微波加熱原理與特點(diǎn)微波加熱技術(shù)是一種基于電磁波與物質(zhì)相互作用的加熱方式。微波是指頻率為300MHz至300GHz的電磁波，其波長介于1毫米至1米之間。當(dāng)微波作用于物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)中的極性分子（如水分子、脂肪分子等）會在微波電場的作用下發(fā)生快速振動，從而產(chǎn)生熱量。這種加熱方式與傳統(tǒng)加熱方式相比，具有顯著的特點(diǎn)和優(yōu)勢。微波加熱具有快速、均勻的特點(diǎn)。由于微波能夠直接作用于物質(zhì)內(nèi)部的極性分子，使得加熱過程無需通過熱傳導(dǎo)或熱對流的方式，從而大大縮短了加熱時(shí)間。同時(shí)，微波加熱是整體加熱，物料內(nèi)外同時(shí)受熱，避免了傳統(tǒng)加熱方式中物料內(nèi)外溫差大的問題，使得加熱更加均勻。微波加熱具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。微波加熱過程中，物料本身發(fā)熱，熱損失小，熱效率高。微波加熱設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，節(jié)省了能源和空間。同時(shí)，微波加熱過程中無需額外的熱源和介質(zhì)，減少了環(huán)境污染。微波加熱還具有選擇性加熱的特點(diǎn)。不同物質(zhì)對微波的吸收能力不同，因此可以通過調(diào)整微波的頻率和功率，實(shí)現(xiàn)對特定物質(zhì)的加熱。這一特點(diǎn)使得微波加熱在某些特定領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢，如食品加工、醫(yī)藥化工等領(lǐng)域。微波加熱技術(shù)以其快速、均勻、節(jié)能環(huán)保以及選擇性加熱等特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和研究。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微波加熱技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。三、微波加熱技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用微波加熱技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢，在眾多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用和研究。從食品加工到化工生產(chǎn)，從醫(yī)療領(lǐng)域到環(huán)保行業(yè)，微波加熱都在發(fā)揮著重要的作用。在食品加工領(lǐng)域，微波加熱技術(shù)以其快速、均勻、節(jié)能的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于食品烹飪、解凍、干燥、殺菌等方面。與傳統(tǒng)的加熱方法相比，微波加熱能夠更好地保持食品的口感和營養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)降低了能源消耗和環(huán)境污染。在化工生產(chǎn)領(lǐng)域，微波加熱技術(shù)則以其高效、環(huán)保的優(yōu)勢被用于化學(xué)反應(yīng)的促進(jìn)、高分子材料的合成、催化劑的活化等。微波加熱能夠快速提供反應(yīng)所需的能量，從而加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率。在醫(yī)療領(lǐng)域，微波加熱技術(shù)被應(yīng)用于醫(yī)療器械的消毒、腫瘤的熱療等方面。微波加熱能夠快速、均勻地加熱病變組織，從而達(dá)到治療的效果。同時(shí)，微波消毒具有快速、無死角、無化學(xué)殘留等優(yōu)點(diǎn)，為醫(yī)療衛(wèi)生提供了有力的保障。在環(huán)保行業(yè)，微波加熱技術(shù)則被用于廢水處理、廢氣凈化等方面。微波加熱能夠快速分解有機(jī)污染物，從而達(dá)到凈化廢水、廢氣的目的。與傳統(tǒng)的處理方法相比，微波加熱具有更高的處理效率和更低的能耗。隨著科技的進(jìn)步和研究的深入，微波加熱技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用將越來越廣泛。未來，我們有理由相信，微波加熱技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮出更大的作用，為人類的生產(chǎn)和生活帶來更多的便利和效益。四、微波加熱技術(shù)的研究進(jìn)展隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，微波加熱技術(shù)也在持續(xù)得到深化和優(yōu)化。從最初的基礎(chǔ)研究，到現(xiàn)在的高精度、高效率應(yīng)用，微波加熱技術(shù)的研究進(jìn)展已經(jīng)取得了顯著的成果。在理論研究方面，研究者們對微波與物質(zhì)的相互作用機(jī)制進(jìn)行了更深入的理解。例如，微波在介質(zhì)中的傳播特性、吸收機(jī)制以及微波能量在物質(zhì)內(nèi)部的分布和轉(zhuǎn)化等方面的研究，都為微波加熱技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。在應(yīng)用研究方面，微波加熱技術(shù)在各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大。在食品工業(yè)中，微波加熱技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品解凍、烹飪、干燥和殺菌等環(huán)節(jié)，大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在材料科學(xué)領(lǐng)域，微波加熱技術(shù)也被用于制備納米材料、陶瓷材料、復(fù)合材料等，展現(xiàn)出了其獨(dú)特的優(yōu)勢。隨著智能化和自動化的快速發(fā)展，微波加熱技術(shù)也正在與這些先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行融合。例如，通過引入人工智能算法，可以實(shí)現(xiàn)微波加熱過程的自動化控制和優(yōu)化，進(jìn)一步提高加熱效率和產(chǎn)品質(zhì)量。然而，盡管微波加熱技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，但仍存在一些挑戰(zhàn)和問題需要解決。例如，微波加熱過程中可能出現(xiàn)的熱不均勻性、熱效率不穩(wěn)定等問題，需要研究者們進(jìn)行更深入的研究和探索。微波加熱技術(shù)的研究進(jìn)展正在不斷深入，其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷擴(kuò)大。未來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，相信微波加熱技術(shù)將會在更多領(lǐng)域展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢和價(jià)值。五、微波加熱技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與未來展望微波加熱技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，然而，與此它也面臨著一些挑戰(zhàn)。微波加熱過程中可能出現(xiàn)的非均勻加熱現(xiàn)象是一個(gè)關(guān)鍵問題。這主要是由于物料對微波的吸收和散射特性不同，導(dǎo)致熱量分布不均，可能影響產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。微波加熱設(shè)備的投資成本和維護(hù)成本相對較高，這對于一些中小型企業(yè)來說可能構(gòu)成較大的經(jīng)濟(jì)壓力。微波對人體健康和環(huán)境安全的影響也一直是公眾關(guān)注的焦點(diǎn)，需要深入研究并制定相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)。盡管面臨這些挑戰(zhàn)，但微波加熱技術(shù)的未來仍然充滿希望。隨著科技的不斷進(jìn)步，研究人員正在努力探索解決當(dāng)前問題的方法。例如，通過優(yōu)化微波加熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，提高加熱的均勻性和效率；開發(fā)新型的微波吸收劑，改善物料的微波吸收性能；隨著和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，微波加熱過程的智能化控制和優(yōu)化也將成為可能。展望未來，微波加熱技術(shù)有望在以下方面取得更大的突破：一是拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，如食品加工、化工合成、醫(yī)藥制藥等；二是提高加熱效率和質(zhì)量，降低能耗和成本；三是加強(qiáng)安全性研究，確保微波加熱過程對人體健康和環(huán)境安全無害。微波加熱技術(shù)的發(fā)展前景廣闊，有望在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。六、結(jié)論經(jīng)過對微波加熱技術(shù)的深入探索和應(yīng)用研究，我們可以看到，這一技術(shù)在眾多領(lǐng)域已經(jīng)展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。從食品加工的快速均勻加熱，到化學(xué)反應(yīng)的高效節(jié)能，再到醫(yī)療領(lǐng)域的非侵入式治療，微波加熱技術(shù)的多元化應(yīng)用不僅提升了生產(chǎn)效率，也促進(jìn)了科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級。然而，與此我們也必須正視微波加熱技術(shù)所帶來的挑戰(zhàn)和問題。例如，微波加熱的均勻性、安全性問題，以及設(shè)備成本和維護(hù)等實(shí)際問題，都需要我們進(jìn)一步研究和解決。因此，未來的研究應(yīng)更加注重微波加熱技術(shù)的優(yōu)化和創(chuàng)新，以滿足不同領(lǐng)域的需求，同時(shí)確保其在實(shí)際應(yīng)用中的安全性和可靠性?？傮w來看，微波加熱技術(shù)作為一種新型的加熱方式，具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＮ覀兤诖谖磥淼难芯恐?，能夠看到更多的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用突破，推動微波加熱技術(shù)在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用，為社會進(jìn)步和科技發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。參考資料：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微波加熱技術(shù)作為一種新型的能源轉(zhuǎn)換和加熱方式，逐漸在許多工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，其中尤以冶金工業(yè)中的應(yīng)用最為顯著。本文將就微波加熱技術(shù)在冶金工業(yè)中的應(yīng)用及研發(fā)進(jìn)展進(jìn)行深入探討。微波加熱技術(shù)是一種利用微波輻射對物質(zhì)進(jìn)行加熱的方法，其特點(diǎn)在于直接對物質(zhì)進(jìn)行加熱，而非通過熱傳導(dǎo)進(jìn)行加熱。微波加熱具有快速、均勻、高效、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，對于各種材料的加熱和融化具有顯著的優(yōu)勢。礦石預(yù)處理：利用微波加熱技術(shù)對礦石進(jìn)行預(yù)處理，可以顯著提高礦石的冶煉效率。微波預(yù)處理能夠破壞礦石的晶體結(jié)構(gòu)，釋放出其中所含的金屬元素，使后續(xù)的冶煉過程更加容易進(jìn)行。冶金反應(yīng)的促進(jìn)：在一些冶金反應(yīng)過程中，利用微波加熱技術(shù)可以顯著提高反應(yīng)速率和反應(yīng)效率。例如，在還原劑和金屬氧化物的反應(yīng)中，微波輻射能夠快速提供熱量，使反應(yīng)在更低的溫度下進(jìn)行，同時(shí)提高反應(yīng)速度。金屬熔煉與制備：微波加熱技術(shù)在金屬熔煉與制備方面也有著廣泛的應(yīng)用。例如，利用微波加熱技術(shù)可以快速熔化金屬，制備高質(zhì)量的金屬材料。微波加熱技術(shù)還可以用于金屬的燒結(jié)和球化過程，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。近年來，隨著微波加熱技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，其在冶金工業(yè)中的應(yīng)用也得到了進(jìn)一步的深化和拓展。以下是近年來微波加熱技術(shù)在冶金工業(yè)中的研發(fā)進(jìn)展：微波冶金爐窯的研發(fā)：為了滿足冶金工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的需求，微波冶金爐窯的研發(fā)已成為一個(gè)熱點(diǎn)。利用微波加熱技術(shù)，可以研制出高效、環(huán)保、智能化的冶金爐窯，提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗，同時(shí)減少環(huán)境污染。微波等離子體技術(shù)的開發(fā)：微波等離子體技術(shù)是一種將微波與等離子體相結(jié)合的新的加熱技術(shù)。該技術(shù)在高真空條件下產(chǎn)生等離子體，實(shí)現(xiàn)材料表面的高效清潔和改性，為冶金工業(yè)中的材料表面處理提供了一種新的途徑。微波強(qiáng)化化學(xué)反應(yīng)的研究：在冶金工業(yè)中，化學(xué)反應(yīng)是必不可少的環(huán)節(jié)。然而，傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)方法往往存在效率低下、污染環(huán)境等問題。近年來，利用微波加熱技術(shù)強(qiáng)化化學(xué)反應(yīng)的研究逐漸受到。通過微波加熱技術(shù)，可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，提高反應(yīng)效率，同時(shí)減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生和排放。微波冶金過程模擬與優(yōu)化：為了提高微波加熱技術(shù)在冶金工業(yè)中的應(yīng)用效果，對微波冶金過程的模擬與優(yōu)化已成為一項(xiàng)重要的研發(fā)工作。通過建立微波加熱過程的數(shù)學(xué)模型，對冶金過程進(jìn)行模擬和優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的精確控制和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和冶金工業(yè)的發(fā)展，可以預(yù)見，微波加熱技術(shù)在冶金工業(yè)中的應(yīng)用將越來越廣泛。未來，針對該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用將主要集中在以下幾個(gè)方面：新型微波加熱技術(shù)的研發(fā)：為了更好地滿足冶金工業(yè)的多樣化需求，新型微波加熱技術(shù)的研發(fā)將成為重點(diǎn)。這包括高頻率、高功率的微波加熱技術(shù)以及多模態(tài)、多頻段的微波加熱技術(shù)等。微波加熱與其它技術(shù)的結(jié)合：為了充分發(fā)揮微波加熱技術(shù)的優(yōu)勢，將其與其它技術(shù)相結(jié)合將成為一種趨勢。例如，將微波加熱技術(shù)與其它能源（如太陽能、風(fēng)能等）相結(jié)合，或是將其與新材料技術(shù)相結(jié)合，為冶金工業(yè)的發(fā)展提供新的思路和途徑。安全性與環(huán)保性的提升：隨著人們對環(huán)境保護(hù)和安全的重視，微波加熱技術(shù)的安全性和環(huán)保性將受到更多。未來將有更多的研究致力于提高微波加熱技術(shù)的安全性和環(huán)保性，減少其對環(huán)境和人體的影響。智能化與自動化：隨著人工智能和自動化技術(shù)的發(fā)展，智能化與自動化將成為未來微波加熱技術(shù)在冶金工業(yè)應(yīng)用中的重要方向。通過自動化控制和智能化優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對冶金過程的精確控制和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。微波加熱技術(shù)在冶金工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著科技的不斷進(jìn)步和研究的深入，相信未來該領(lǐng)域?qū)⑷〉酶嗟耐黄坪蛣?chuàng)新成果，為冶金工業(yè)的發(fā)展注入新的動力。微波加熱技術(shù)是以物料吸收微波能是物料中極性分子與微波電磁場相互作用的結(jié)果，在外加交變電磁場作用下，物料內(nèi)極性分子極化并隨外加交變電磁場極性變更而交變?nèi)∠颍绱吮姸嗟臉O性分子因頻繁相互間摩擦損耗，使電磁能轉(zhuǎn)化為熱能等為原理來加熱物料的相關(guān)技術(shù)。微波技術(shù)是指在平均波長1m～1m之間的電磁波，能夠產(chǎn)生高頻電磁場，而介質(zhì)材料中的分子在電磁場中隨著其頻率的不斷變化而出現(xiàn)去向不同的情況。傳統(tǒng)的微波技術(shù)主要用在雷達(dá)、通訊等方面，而在如今的各項(xiàng)應(yīng)用中，微波技術(shù)已經(jīng)作為一項(xiàng)新能源被研發(fā)出更多的應(yīng)用方向。由于微波的應(yīng)用極為廣泛，為避免相互間的干擾，所以供應(yīng)工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)學(xué)使用的微波頻段是不同的，食品工業(yè)所使用的微波頻率多為2450MHz。微波技術(shù)的形成是由一部分極性分子和非極性分子組成的，受磁場的作用，當(dāng)有極分子電介質(zhì)和無極分子電介質(zhì)置于微波電磁場中時(shí)，介質(zhì)材料中會形成偶極子或已有的偶極子重新排列，并隨著高頻交變電磁場以每秒高達(dá)數(shù)億次的速度擺動，分子要隨著不斷變化的高頻電場的方向重新排列，就必須克服分子原有的熱運(yùn)動和分子相互間作用的干擾和阻礙，產(chǎn)生類似于摩擦的作用，這個(gè)過程就會使得電磁場能量逐漸轉(zhuǎn)化成新的熱能，使介質(zhì)溫度出現(xiàn)大幅度的提升，這就是對微波加熱最簡單的解釋。也就是說微波加熱是利用介質(zhì)材料自身電磁場耗損的能量而產(chǎn)生的熱量從而發(fā)熱。微波加熱是一種“冷熱源”，它在產(chǎn)生和接觸到物體時(shí)，不是一股熱氣，而是電磁能。它具有一系列傳統(tǒng)加熱所不具備的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。利用微波加熱可以令加熱物本身成為發(fā)熱體，內(nèi)外同時(shí)加熱，因此能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到加熱效果。根據(jù)德拜理論，極性分子在極化弛豫過程中的弛豫時(shí)間τ與外加交變電磁場極性改變的角頻率ω有關(guān)，在微波段時(shí)有ωτ=1的結(jié)果。我國工業(yè)微波爐加熱設(shè)備常用的微波工作頻率為915MHz和2450MHz，根據(jù)計(jì)算，其τ約為10-11～10-10s數(shù)量級。因此，微波能在物料內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能的過程具有即時(shí)特征。通常情況下要想加快加熱速度就要對溫度進(jìn)行升高，但很容易造成外部焦?fàn)€，內(nèi)部未熱的現(xiàn)象。微波能穿透物體的內(nèi)部，其加熱過程在整個(gè)物體內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，升溫迅速，溫度均勻，溫度梯度小，是一種“體熱源”，大大縮短了常規(guī)加熱中熱傳導(dǎo)的時(shí)間。除了特別大的物體外，一般可以做到表里一起均勻加熱。并非所有材料都能用微波加熱，不同材料由于其自身的介電特性不同，其對微波的反應(yīng)也不相同，根據(jù)材料對微波的不同反應(yīng)，我們可將材料分為：微波反射型、微波透明型、微波吸收型和部分微波吸收型。因此，我們可以利用微波加熱的選擇性對混合物料中的各組分或零件的不同部位進(jìn)行選擇性加熱。如：利用微波加熱對物料進(jìn)行膠合加工時(shí)，其發(fā)熱和溫升集中在膠層，避免了膠縫周圍物料因高溫而造成的熱損壞。在常規(guī)加熱中，設(shè)備預(yù)熱、輻射熱損失和高溫介質(zhì)熱損失在總的能耗中占據(jù)較大的比例，而微波進(jìn)行加熱時(shí)，介質(zhì)材料能吸收微波，并轉(zhuǎn)化為熱能，而設(shè)備殼體金屬材料是微波反射型材料，它只能反射而不能吸收微波(或極少吸收微波)。所以，組成微波加熱設(shè)備的熱損失僅占總能耗的極少部分。再加上微波加熱是內(nèi)部“體熱源”，它并不需要高溫介質(zhì)來傳熱，因此絕大部分微波能量被介質(zhì)物料吸收并轉(zhuǎn)化為升溫所需要的熱量，形成了微波能量利用高效率的特性。與常規(guī)電加熱方式相比，它一般可以節(jié)電30%～50%。通常我們使用的殺菌操作都是高溫進(jìn)行，但是微波技術(shù)利用雙重的殺菌作用可以在溫度極低的封閉環(huán)境下將細(xì)菌殺死，也是保證營養(yǎng)成分不受影響的加熱方式，在食品加工業(yè)指的推崇使用。常規(guī)加熱一般采用礦物燃料作為能源，其燃燒產(chǎn)生的二氧化碳被稱為產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”的主要成分。而微波加熱所用能源為電能，對環(huán)境沒有污染。除此之外，微波加熱還具有加熱質(zhì)量高、營養(yǎng)破壞少、加熱設(shè)備緊湊、節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)。糖類是食物中重要的營養(yǎng)成分，在微波加工中，食物中的葡萄糖、蔗糖會因微波輻射而融化，若輻射劑量過大，還會脫水變成焦糖外食物中的低聚糖夠在微波爐中快速的升溫，但是若溫度超過一定范后，會產(chǎn)生焦糖者其他褐色物質(zhì)，導(dǎo)致營養(yǎng)價(jià)值喪失。微波加熱會在一定程度上改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，降低其營養(yǎng)價(jià)值。例如，雞蛋、肉類中的蛋白質(zhì)含量較高，是在微波烹飪時(shí)該注意微波的時(shí)間和溫度，尤其是魚肉，極有可能為微波輻射量過大，導(dǎo)致可溶性蛋白構(gòu)成二聚體或者多聚體，出現(xiàn)新型的可溶性蛋白，影響食物中的營養(yǎng)成分。維生素是人體所必需的一種營養(yǎng)物質(zhì)，它在物質(zhì)和能量代謝中有著至關(guān)重要的作用。在微波加熱過程中，加熱的時(shí)間越短，維生素的保存量越高，反之，溫度越高、加熱時(shí)間越長，維生素的含量下降的越多。例如，將馬鈴薯微波加熱半小時(shí)后，其維生素C的含量約為70%，而使用常規(guī)的油炒、水煮等方式，維生素C可保存95%以上，維生素B穩(wěn)定性較差，且對光和熱比較敏感，因此在微波加工中其破壞程度會超過65%。從加熱原理來看，微波的熱液是由內(nèi)而外流動的，因此食物內(nèi)部的營養(yǎng)損失量較高。除了加熱食物，微波技術(shù)還具有提取中藥活性成分的作用，這已經(jīng)成為了社會的關(guān)注熱點(diǎn)。微波爐中煎中藥雖然時(shí)間短、速度快，是由于中藥活性成分比較脆弱，很容易震動產(chǎn)熱，導(dǎo)致藥效降低，藥理成分遭到破壞。因此，一般不倡導(dǎo)使用微波爐煎中藥，應(yīng)使用常規(guī)的文火進(jìn)行熬制夠以最大限度的保存藥效。在高溫下，維生素和蛋白質(zhì)相對比較穩(wěn)定，其成分流失情況相對較少，但是脂這類物質(zhì)若經(jīng)長時(shí)間的加熱，會導(dǎo)致質(zhì)量下降，產(chǎn)生難聞的氣味，不僅影響了食物的脂肪含量，還對其口感、色澤等產(chǎn)生影響。脂肪氧化后會產(chǎn)生脂肪酸，這是造成其氣味難聞的主要原因。脂肪酸的不斷氧夠產(chǎn)生不飽和醛類，這種物質(zhì)一旦和食物中的蛋白質(zhì)、維生素、糖類或氨基酸發(fā)生反，會生成褐色的中間體物質(zhì)，嚴(yán)重影響食物的口感。若反復(fù)加熱飯菜，會導(dǎo)致中間體物質(zhì)積聚，導(dǎo)致脂肪劣變，破壞其他營養(yǎng)成分的結(jié)構(gòu)和含量?？寡趸镏饕傅氖切迈r水果蔬菜中的維生素C、維生素E、谷胱甘肽、番茄紅素、胡蘿卜、和類黃酮等，這些物質(zhì)能夠減低自由基對人體細(xì)胞的氧化作用，起到延緩衰老、緊實(shí)皮膚、補(bǔ)血益氣的作用。微波加還會導(dǎo)致食物中的抗氧化物被部壞或完全破壞，以類黃酮為例，該種物質(zhì)能夠降低人體患癌癥、心臟病或者其他心腦血管疾病率可能性，常分布在新鮮的蔬果中，如包菜等，如果按照常規(guī)的蒸法，其含量損失率在10%左右，燉法損失量在50%左右，水煮法損失量在80%左右，而微波爐加熱法的損失量在98%左。這是由于水溶性維生素不耐高溫，容易在加熱過程中被破壞者溶解。微波加熱技術(shù)可以應(yīng)用于凍結(jié)物料的解凍處理，與傳統(tǒng)的解凍方法相比，微波解凍具有解凍時(shí)間短，凍品滴水少，無污水排放工作環(huán)境整潔等一系列優(yōu)點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，僅需幾分鐘，原木表面的1～5cm深處溫度能由-20℃上升到0℃，而且此時(shí)樹皮附著力也隨之下降，與蒸汽/熱水解凍相比，每生產(chǎn)1噸紙漿可節(jié)省能耗100～300MJ。于秀榮等曾用微波對玉米進(jìn)行干燥，并研究了不同加熱功率和加熱時(shí)間對玉米發(fā)芽率、暴腰率、過氧化氫酶活性的影響。其研究表明，選擇合適的加熱功率和時(shí)間，在保持玉米良好品質(zhì)和低暴腰率的前提下，可以實(shí)現(xiàn)對玉米的快速干燥。范紅途等曾對以蔬菜為代表的膠體類多孔介質(zhì)物料的微波干燥特性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)除了物料本身的特性對微波干燥的影響外，空氣溫度、帶走水分的空氣速度、物料形狀大小、料層的厚度、微波功率等因素都對微波干燥速度有影響。但各因素的作用各不相同，影響作用大小依次為：溫度>形狀因子>微波時(shí)間>物料重量>風(fēng)速。微波膨化技術(shù)作為一種新型食品生產(chǎn)技術(shù)逐步在食品工業(yè)特別是休閑膨化小食品生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。利用微波膨化技術(shù)加工食品能最大限度的保存食品原有的營養(yǎng)成分。微波膨化產(chǎn)品可以克服傳統(tǒng)膨化產(chǎn)品油炸加工含油量高的缺點(diǎn)，能完整地保存原有的各種營養(yǎng)成分，將是膨化食品的一個(gè)重要發(fā)展方向。在今后微波膨化技術(shù)的研究中，如何解決食品膨化后易回潮發(fā)軟問題，進(jìn)一步進(jìn)行微波膨化理論和應(yīng)用技術(shù)的研究，開發(fā)新型的膨化設(shè)備和技術(shù)將是微波膨化技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)和難點(diǎn)。楊進(jìn)等用微波加熱技術(shù)對米糠進(jìn)行處理，分析了微波處理時(shí)間、料層厚度、米糠原始水分、貯藏時(shí)間對米糠穩(wěn)定性的影響。工藝試驗(yàn)表明，當(dāng)含水率為8%～21%，料層厚度為30～70mm，微波處理時(shí)間為150～200s時(shí)，可產(chǎn)生較好的穩(wěn)定效果。趙冬艷等用微波處理谷朊粉，發(fā)現(xiàn)微波加熱處理能顯著提高谷朊粉的乳化性，其最佳作用條件是：pH值為0，谷朊粉濃度為0%，加熱時(shí)間為100s，微波能量為560W。在最佳條件下，谷朊粉的乳化活性及乳穩(wěn)定性均為100%，且經(jīng)過改性后，溶解度由67%提高到62%，從而拓寬了谷朊粉的應(yīng)用范圍。微波燒結(jié)技術(shù)是一門新的燒結(jié)工藝。相對于傳統(tǒng)的燒結(jié)方法，微波燒結(jié)具有突出的優(yōu)勢：材料內(nèi)部結(jié)晶結(jié)構(gòu)更加均勻，致密度更高，改善了材料的性能；實(shí)現(xiàn)選擇性燒結(jié)，產(chǎn)生具有新的微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)良性能的材料。曲世明針對室溫下介電損耗很小的材料采用微波混合加熱技術(shù)，成功地?zé)Y(jié)成ZrO2，Si3O4和Si3N4的樣品，并得出微波混合加熱技術(shù)具有大幅度縮短燒結(jié)時(shí)間和節(jié)約電能的優(yōu)點(diǎn)，其推廣和應(yīng)用必將帶來重大的經(jīng)濟(jì)效益。很多研究表明：當(dāng)物料作用于微波場中時(shí)，能引起物料的溫升，即產(chǎn)生“溫度場”，同時(shí)，還能造就“電磁場”，對生物體產(chǎn)生比溫度場更大的效能，即微波的生物效應(yīng)，從而達(dá)到殺蟲、滅菌的目的。楊曉蘋等曾用微波加熱技術(shù)對茶葉進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)微波加熱可以在很短的時(shí)間內(nèi)，在較低的溫度下對茶葉的內(nèi)部進(jìn)行殺菌，不僅滅菌效果好，而且能在外包裝呈密封狀態(tài)下進(jìn)行殺菌，可有效地避免二次污染。袁泉等曾報(bào)道用微波直接輻射到土壤里，可以殺滅影響農(nóng)作物生長的雜草、土壤中的害蟲和真菌等微生物。國外試驗(yàn)表明，微波直接輻射土壤可使甜瓜增產(chǎn)60%，洋蔥增產(chǎn)35%，且不會造成環(huán)境污染。我國學(xué)者針對一種常見的蘋果樹腐爛病，利用微波進(jìn)行類似的處理，也得到了良好的效果。微波是介于紅外線與無線電波之間的電磁輻射，由于它的波長短、頻帶寬，以及它與物質(zhì)的相互作用，由此發(fā)展成為微波無損檢測技術(shù)。微波無損檢測不僅保證產(chǎn)品的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，而且可以減少和避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失，因此在我國微波無損檢測能得以發(fā)展，在產(chǎn)品可靠性方面已經(jīng)產(chǎn)生良好效益。微波萃取不僅萃取效率高、產(chǎn)品純度高、能耗小、操作費(fèi)用少，且符合環(huán)境保護(hù)要求，可廣泛用于中草藥、香料、食品和化妝品等領(lǐng)域?，F(xiàn)在的研究不僅注重于進(jìn)一步探討微波萃取的機(jī)理，更注重于開發(fā)微波萃取新技術(shù)和其它技術(shù)聯(lián)用。現(xiàn)在已經(jīng)有微波萃取與液體樣品頂空萃取結(jié)合的報(bào)道，也有文獻(xiàn)報(bào)道了用微波萃取代替固液萃取中的溶劑洗脫的研究，提出了固相萃取-微波萃取聯(lián)用技術(shù)。如果用類似儀器分析天然植物中的化學(xué)成分及藥物特別是中藥中的有效成分，將大大簡化樣品成分提取的前處理過程，擴(kuò)大樣品適用范圍?，F(xiàn)代食品分析對靈敏度、精密度、微量、形態(tài)及多元素分析提出了更高的要求。在微波技術(shù)中，樣品的消解、干燥、萃取、蛋白水解等方法，國外已采用計(jì)算機(jī)智能化。由于在密閉高壓容器中，可快速將萃取液瞬間加熱到其常壓沸點(diǎn)以上，提高溶劑沸點(diǎn)，又不至于分解待測萃取物，提高萃取回收率和效率。也正因?yàn)椴捎妹荛]高壓容器的技術(shù)，顯著地促進(jìn)酸混合物加熱消化過程，增強(qiáng)AAS/ICP-AES/ICP-MS光譜分析效率，這些都展示了微波技術(shù)在食品分析中進(jìn)一步應(yīng)用的廣闊前景。我國食品工業(yè)中有許多從事微波技術(shù)研究和應(yīng)用的科研、生產(chǎn)單位，每年都有新技術(shù)、新工藝投入使用。微波技術(shù)在不斷完自身技術(shù)與設(shè)備的同時(shí)，應(yīng)該與其他干燥技術(shù)，如熱風(fēng)干燥、真空干燥、冷凍干燥、遠(yuǎn)紅外線干燥等技術(shù)相結(jié)合，向更深、更廣的方向發(fā)展。隨著科技的發(fā)展和社會的需求，人們更加關(guān)注節(jié)能、有效的食品高新技術(shù)，微波技術(shù)在食品工業(yè)上的應(yīng)用是科學(xué)發(fā)展與人類社會進(jìn)步的必然產(chǎn)物，在國內(nèi)外已發(fā)展成為一項(xiàng)極有前途的新技術(shù)。通過微波工業(yè)與食品工業(yè)技術(shù)人員的共同努力，進(jìn)一步完善微波食品加工理論，建立微波食品加工工藝，微波技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用將日趨深入與廣泛。微波技術(shù)在食物加工中具有高效、節(jié)能、污染少的特點(diǎn)，是也容易對食物中的維生素、脂肪、蛋白質(zhì)等成分造成影響，導(dǎo)致食物營養(yǎng)成分下降，甚至對人體造成危害。因此，應(yīng)該合理的選擇加熱食材，嚴(yán)格按照規(guī)范和步驟進(jìn)行加熱操作，盡量避免長時(shí)間的高溫加熱，最大限度的保護(hù)食物中的營養(yǎng)成分，發(fā)揮微波技術(shù)的優(yōu)勢。微波加熱（Microwaveheating）就是利用微波的能量特征，對物體進(jìn)行加熱的過程。微波具有波長短（1m~1mm）頻率高（300MHZ~300GHZ）、量子特性等明顯特征。微波技術(shù)廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、導(dǎo)航、多路通訊、遙感及電視等方面。20世紀(jì)60年代開始，人們逐漸將微波加熱技術(shù)應(yīng)用于紙類、木材、樹脂擠出等物理加工過程。近年，微波鉬工業(yè)的生產(chǎn)過程中導(dǎo)入微波加熱技術(shù)，不僅可有效提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、選擇性，而且體現(xiàn)出節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，其作為實(shí)現(xiàn)綠色工藝的手段之一而到人們的廣泛重視。微波是一種能量（而不是熱量）形式，但在介質(zhì)中可以轉(zhuǎn)化為熱量。材料對微波的反應(yīng)可以分為四種情況：（1）穿透微波；（2）反射微波；（3）吸收微波；（4）部分吸收微波。一般在能加工領(lǐng)域中，所處理的材料大多是介質(zhì)材料，而介質(zhì)材料通常都不同程度地吸收微波能，介質(zhì)材料與微波電磁場相互耦合，會形成各種功率耗散從而達(dá)到能量轉(zhuǎn)化的目的。能量轉(zhuǎn)化的方式有許多種，如離子傳導(dǎo)、偶極子轉(zhuǎn)動、界面極化、磁滯、壓電現(xiàn)象、電致伸縮、核磁共振、鐵磁共振等，其中離子傳導(dǎo)及偶極子轉(zhuǎn)動是微波加熱的主要原理。微波加熱是一種依靠物體吸收微波能將其轉(zhuǎn)換成熱能，使自身整體同時(shí)升溫的加熱方式而完全區(qū)別于其他常規(guī)加熱方式。傳統(tǒng)加熱方式是根據(jù)熱傳導(dǎo)、對流和輻射原理使熱量從外部傳至物料熱量，熱量總是由表及里傳遞進(jìn)行加熱物料，物料中不可避免地存在溫度梯度，故加熱的物料不均勻，致使物料出現(xiàn)局部過熱，微波加熱技術(shù)與傳統(tǒng)加熱方式不同，它是通過被加熱體內(nèi)部偶極分子高頻往復(fù)運(yùn)動，產(chǎn)生“內(nèi)摩擦熱”而使被加熱物料溫度升高，不須任何熱傳導(dǎo)過程，就能使物料內(nèi)外部同時(shí)加熱、同時(shí)升溫，加熱速度快且均勻，僅需傳統(tǒng)加熱方式的能耗的幾分之一或幾十分之一就可達(dá)到加熱目的。從理論分析，物質(zhì)在微波場中所產(chǎn)生的熱量大小與物質(zhì)種類及其介電特性有很大關(guān)系，即微波對物質(zhì)具有選擇性加熱的特性。眾所周知，微波爐里面不可放金屬材料，原因是微波照射到金屬表面會全部反射，亦即對金屬不起作用，這和光波很相似，光射到鏡面也全部被反射。但微波若作用于非金屬的介電體，由介電體特性所決定微波將被吸收、滲透，產(chǎn)生高頻電場和磁場。介電體發(fā)熱效應(yīng)。介電體中的正離子和附近的負(fù)電子是成對存在的，這些電子緊密的結(jié)合，相互不起作用，介質(zhì)的整體對外界來說電場強(qiáng)度為零。如果給介電體加上很強(qiáng)電場，則正負(fù)電子對立即會重新排列。如果電場是交變的且為高頻的，則分子間的電子對頻繁的轉(zhuǎn)動會振動將會因摩擦而產(chǎn)生熱量。微波的滲透深度。微波進(jìn)入介電體中由于介電體損耗吸收了微波能量，微波強(qiáng)度將逐漸減弱。微波能量將按一定的規(guī)律衰減。微波加熱方式的選擇。微波的吸收和加熱均與損耗系數(shù)有關(guān)。若把損耗系數(shù)大的食品和損耗系數(shù)小的食品混在一起加熱，其加熱效果如何是一個(gè)值得注意的問題。一般來講損耗系數(shù)小的物質(zhì)（如玻璃、塑料、陶瓷等）來做加熱容器，在其加入食品，這樣，微波只能使食品加熱，而容器不會發(fā)熱。這就是我們所日常生活中所知道的，微波爐可用陶瓷、玻璃、塑料等裝食物進(jìn)行加熱。對于潮濕的物料進(jìn)行加熱時(shí)，含水分多的部分將被快速加熱干燥，因它的損耗系數(shù)大，后再對其他部分逐步加熱。這樣可使干燥速度加快。采用微波加熱具有加熱速度快、熱量損失小、操作方便等特點(diǎn)，既可以縮短工藝時(shí)間、提高生產(chǎn)率、降低成本，又可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波加熱有以下特點(diǎn)：一般的加熱方法憑借加熱周圍的環(huán)境，以熱量的輻射或通過熱空氣對流的方式使物體的表面先得到加熱，然后通過熱傳導(dǎo)傳導(dǎo)物體的內(nèi)部。這種方法效率低，加熱時(shí)間長。微波加熱的最大特點(diǎn)是，微波是在被加熱物內(nèi)部產(chǎn)生的，熱源來自物體內(nèi)部，加熱均勻，不會造成“外焦里不熟”的夾生現(xiàn)象，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)由于“里外同時(shí)加熱”大大縮短了加熱時(shí)間，加熱效率高，有利于提高產(chǎn)品產(chǎn)量。微波加熱的慣性很小，可以實(shí)現(xiàn)溫度升降的快速控制，有利于連續(xù)生產(chǎn)地自動控制。微波加熱所產(chǎn)生的熱量和被加熱物的損耗有著密切關(guān)系。各種介質(zhì)的介電常數(shù)在0001到5的范圍內(nèi)，所以各種物體吸收微波的能力有很大的差異。一般說介電常數(shù)大的介質(zhì)很容易用微波加熱，介電常數(shù)太小的介質(zhì)就很難用微波加熱。這就是微波對物體具有選擇性加熱的特點(diǎn)。常規(guī)的加熱方法，如蒸汽加熱、電熱、紅外加熱等，要達(dá)到一定的溫度，需要一定的時(shí)間，在發(fā)生故障或停止加熱時(shí)，溫度的下降又要較長時(shí)間。而微波加熱可在幾秒的時(shí)間內(nèi)迅速地將微波功率調(diào)到所需的數(shù)值，加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，便于自動化和連續(xù)化生產(chǎn)。介質(zhì)中單位體積內(nèi)吸收的微波功率正比于電場強(qiáng)度的平方，這樣就可以在很高的場強(qiáng)下使加工物件在極短的時(shí)間內(nèi)上升到需要的加工溫度。強(qiáng)場高溫還能在產(chǎn)品的質(zhì)量不受影響下，產(chǎn)生殺菌作用。遠(yuǎn)紅外加熱的頻率比微波加熱的頻率更高，照理加熱效率要更好，但其實(shí)不然，這里面還存在一個(gè)穿透能力的概念。遠(yuǎn)紅外加熱雖有許多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用也比較廣泛，但從對物體的穿透能力看，遠(yuǎn)紅外就遠(yuǎn)不如微波。什么叫穿透能力呢？穿透能力就是電磁波穿透到介質(zhì)內(nèi)部的本領(lǐng)，電磁波從表面進(jìn)入介質(zhì)并在其內(nèi)部傳播時(shí)，由于能量不斷被吸收并能轉(zhuǎn)化為熱能，它所攜帶熱量就隨著深入介質(zhì)表面的距離以指數(shù)形式衰減。電磁波的穿透深度和波長是同一數(shù)