197 微波加热2
(2)主要元件
●语音讲解-主要元件
技术要素//材料对微波吸收特性、材料微结构、材料介电及热湿特性、微波场分布及强度控制、微波场与材料特性匹配、升温过程控制等。
元件//
电源-为磁控管提供高压电(漏磁变压器-高压变压器-稳压变压器)。
磁控管-在直流高压电激励下产生适宜频率的微波(真空电子器件,微波加热时采用连续型,能量转化效率60%~85%)。
波导-将微波由磁控管传导至谐振腔(多采用矩形不锈钢管,其中不能有毛刺、尖点等;一端接磁控管微波天线,另一端接谐振腔-炉腔)。
谐振腔-加热物料的部件,谐振腔中充满微波场,物料在其中吸收微波而被加热(其尺寸与微波频率相匹配,从而具有适宜的谐振频率,与微波形成共振效应)。
辅件-包括微波搅拌器、冷却、控制、防微波泄漏、安全保护等部件。
(3)设计与应用
●语音讲解-设计与应用
设计基本步骤//
物料特性(微结构、介电特性、热特性、湿特性、生化特性等)-加热要求(温度高低、升温速度、温度分布等)-微波场-谐振腔-波导-微波源-电源-辅助部件-总体结构-调控。
微波加热典型应用//
食品加工//如微波炉蒸、煮、烘、烤等。
物料干燥//木材、药材、果蔬等。
冻品解冻//肉制品、水产品等。
物料杀菌//主要机理为:热效应使细菌蛋白质等结构发生变化;微生物生化过程中产生的电子、离子、其他带电粒子的排列组合状态及运动规律发生变化;细胞DNA、RNA分子结构中的氢键松弛、断裂和重新组合,使其基因变化,影响其正常繁殖。
食品膨化:谷物、豆制品等。
材料改性:如对米糠、谷朊粉、高分子膜表面等进行改性,提高相关性能。
材料烧结:如对ZrO2、Si3O4、Si3N4等小介电损失材料的微波混合加热烧结。
杀菌灭虫:基于微波的热效应和生化效应,如茶叶处理、土壤处理等。
医疗保健:病灶的微波消融等。
应用要点//
不宜微波加热食品或制品:母乳,绿叶蔬菜,加工肉类,油炸食品,含金属材料制品,高温或微波作用下分解产生有害成分的制品(塑料制品宜用聚丙烯制品),带壳或带膜食品(易爆裂,如鸡蛋、栗子、封闭容器等)。
加热均匀性控制:如处理不当时加热馒头时会导致干硬,冻肉馅解冻时会导致局部熟化,烤地瓜时局部已焦局部未熟等。
微波加热时需谨慎控制的伴随过程:糖类焦糊化,蛋白质、脂肪等结构变化,维生素、抗氧化物等损失(VB、VC、VE、谷胱甘肽、蕃茄红素、胡萝卜素、类黄酮等),中药药效变化等。
安全性方面:防止微波器具壳体或门变形导致微波泄漏,物料进出口的防泄漏设计(微波连续加热设备),微波加热时离开设备一定距离(至少1m以上),加热完成后等待3分钟后再取出被加热物品,尖角效应(物料棱角处微波场较强,易产生过度加热现象)等。
●微波加热研讨
相关资料调研,问题及补充。
微波加热对典型物料的穿透深度约为多少(空气、水、地瓜、冻肉等)?
微波加热的功率如何调节?
微波加热开水和燃气灶加热开水的微结构是否相同?
微波加热牛奶是否会对其中的营养成分有影响?
微波加热豆腐会现出什么情况?
如何控制微波加热过程使物料中温度均匀上升而不出现局部过热?
如何根据被加热物料特性和加热要求设计微波场?
磁控管产生微波的原理是什么?如何提高其能量转换效率?
波导的原理、形状、材料、制作要求、尺寸确定方法?
谐振腔的形状、尺寸、材料、边界、接口等如何设计?
如何进行基于防微波泄漏的总体安全性设计?
微波加热装置主要的性能指标有哪些?
微波加热过程如何进行操作和调控?
微波加热装置通常需做哪些维护?
调研微波加热的典型应用和产品。
调研典型微波加热装置、部件/元件的设计与制作方法。
分析微波加热在技术、材料、器件、产品、应用等方面的发展方向。
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