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。