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          【貴陽微波設備】微波加熱干燥與安全性
          編輯時間:2020-05-13
          閱讀

              最近看到一些對微波能應用技術褒貶不一的報道,對微波快速、高效、節能、清潔給予贊揚,對微波安全和對物質成分是否有破壞心存疑問,對于一個從事微波能研究30多年的科技工作者有責任進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),世界整個空間都充滿電磁波,手機通訊用的是微波,雷達用的是微波,全世界許多家庭(無論是發達和不發達國家)用的微波爐也是微波,微波無處不在,無處不有,微波已經是我們生活中最方便、快捷、效率高的一種加熱技術。世界上常用兩種頻率915MHZ和2450MHZ作為微波加熱的使用頻率。

          微波加熱的發展史

             回顧微波加熱應用的發展史,第二次世界大戰后的1946年,Dr. Percy Spencer博士對雷達用的磁控管進行測試時發現,微波具有對極性物品的加熱能力,之后科學家對商業和民用開始大力度的研究和應用,六十年代早期,人們對微波在科學和工業領域的巨大興趣,發展了微波能源的新興市場,結果建立了國際微波能研究所,六十年代為消費者提供經濟實惠的微波爐產生。我國是70年代開始工業微波加熱應用研究,許多科學工作者都有一種巨大的熱情,也做出了較大貢獻,但是由于微波加熱設備具有較高的難度和在工業應用中需要有生產工藝的配合,以及設備工作的均勻性、安全性、穩定性和制造成本等問題,使得微波加熱設備很難得到廣泛應用,近年來,隨著科學技術的較快發展,微波設備的成本較大下降,許多科技工作者對各種加工產品的不斷研究,使得微波干燥技術開始廣泛應用,人們也體會到微波干燥的快速、方便、節能帶來的好處。實際上微波加熱干燥在工業加工中的應用也才剛剛起步,需要有更多領域的開發和應用,更需要有識之士的支持。

          微波加熱干燥的研究

             微波加熱、熟化在家庭中已經很普及,美國現有90%的家庭使用微波爐,歐洲發達國家使用率也超過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多年來在工業生產中的應用也在逐步擴大,但是由于微波技術的復雜性,工業中的應用也較緩慢,其主要困難在于:

          微波專業知識

             微波是一種看不見摸不著的電磁波,需要具有較高的專業知識,例如,微波加熱器的設計,是否達到較好的諧振;設備干燥的均勻性是否滿足需要;設備安全性,是否能達到國家≤5mw/cm2的標準,設備應用過程中的穩定性等,最重要的還是微波干燥設備與物料干燥工藝的匹配和結合問題,沒有較高的專業知識和應用工藝知識就很難生產出適用好用的設備。

          微波設備制造廠對應用工藝的研究

             微波干燥設備要能夠適用、好用,需要根據被干燥物品的生產工藝進行設計,只有滿足干燥工藝條件的設備才是適用的設備,由于物品千差萬別,設計設備也應區別對待,有的需要快速高溫干燥、有的需要低溫慢速干燥、有的在高水分時可以干燥、有的需要在低水分時才能干燥,有的是液體物料、有的是顆粒、有的是固體等等,區分物料的目的是為了得到最佳的干燥效果,達到干燥工藝要求,需要針對性的進行設計,不是一種設備什么產品都可以加工,也不是什么產品都能采用微波進行干燥。

          微波設備的制造成本

             在70-80年代微波設備制造的成本很高,中大功率的設備大約每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望而止步,再加上以前企業能力所限,不能大力投入,隨著微波技術發展和大規模的生產,使得這項技術的廣泛應用成為可能,現在一般的工業微波設備成本有較大幅度降低。

          微波設備應用的安全性、均勻性和穩定性

          安全性

             微波設備的安全性是指設備在工作時微波泄漏值,我國標準與國際發達國家標準相同都是≤5mw/cm2,長期在設備附近工作不會對人體有危害,現在大部分正規的微波設備制造廠都能達到,防止微波泄漏已不是大的技術難題。

          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,但是對不同物料微波設備在設計上也有很大差別,為解決微波加熱均勻性我們花了20多年時間,使微波加熱均勻性得到很大改善,現在仍在不斷努力,例如我們對中藥浸膏的干燥可以控制在±1.5%水分偏差,能符合產品加工工藝要求。

          穩定性

             微波設備運行穩定性是檢驗一臺設備設計是否合理、制作是否精良,穩定性高的設備干燥產品質量高、干燥品質穩定,設備能長期穩定運行,故障率低,這些都是檢驗設備穩定性的因素,穩定性差的設備不僅運行成本高,故障頻繁,維修費用高,不能滿足生產工藝要求,而且干燥產品質量也不穩定。


          微波在食品中的應用

             微波在食品加工中的應用已較廣泛,美國華盛頓大學2004年對微波加工食品的研究證明,它具有快速、高效、節能的優點,同時比傳統的高溫長時間加熱方法更能保留食品的原始成分,開始提供軍隊使用,并對此進行了深入的研究(參見美國論文:Microwaves improve processed food quality)

             在民用微波方面,開始也有一些人認為,微波加熱是否對食品有破壞作用,是否對人體不利,對此,美國、英國以及德國等國的科學家也進行了研究,結論是:微波加熱是對物品整體進行的加熱,是一種電磁能量直接作用于物品內部的加熱,而我們的傳統加熱是由外到內的加熱,節約了由外到內傳導和外部空氣傳導的熱損失。當然,不匹配的功率和加熱過度也會引起物品的炭化,這與我們用傳統方法過分加熱一樣,也會使得物品炭化,物品一旦炭化都會丟失原有成分,微波加熱控制難度也要比傳統加熱大,因此,研究微波匹配功率和準確控制干燥水分變得十分重要。(參見美國livestrong網站:微波食品與健康)

             最近十多年,我們不僅對微波設備三性(均勻性、安全性、穩定性)的研究,同時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,我們取得了重大進展,對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的控制,舉個簡單例子,在物料含水率高時,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,最終達到功率匹配和精確控制物料水分的目的。這就是我們生產的智能化微波干燥設備,例如智能化靜態微波真空干燥設備,現在已經在食品和中藥干燥中得到廣泛應用,它體現了低溫、快速干燥,節能效果達到50-90%,有效成分比傳統干燥提高30%以上,大大降低了在干燥過程中藥的有效成分流失。

          微波干燥應用的未來

             隨著社會的高速發展對大氣的影響越來越嚴重,提高能源利用率越來越得到各國政府的重視,我們需要高效節能的設備,微波能的應用才剛剛開始,來之不易,需要我們深入研究不斷擴大使用領域,制造出適用、好用的設備,一項新技術的推廣應用,不僅需要科技人員的艱苦努力,同時也需要社會各界的支持和幫助,使微波能應用技術造福于人類。



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