閱讀

    最近看到一些對微波能應(yīng)用技術(shù)褒貶不一的報道，對微波快速、高效、節(jié)能、清潔給予贊揚，對微波安全和對物質(zhì)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(fā)達和不發(fā)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(jīng)是我們生活中最方便、快捷、效率高的一種加熱技術(shù)。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(fā)展史

   回顧微波加熱應(yīng)用的發(fā)展史，第二次世界大戰(zhàn)后的1946年，Dr. Percy Spencer博士對雷達用的磁控管進行測試時發(fā)現(xiàn)，微波具有對極性物品的加熱能力，之后科學家對商業(yè)和民用開始大力度的研究和應(yīng)用，六十年代早期，人們對微波在科學和工業(yè)領(lǐng)域的巨大興趣，發(fā)展了微波能源的新興市場，結(jié)果建立了國際微波能研究所，六十年代為消費者提供經(jīng)濟實惠的微波爐產(chǎn)生。我國是70年代開始工業(yè)微波加熱應(yīng)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(shè)備具有較高的難度和在工業(yè)應(yīng)用中需要有生產(chǎn)工藝的配合，以及設(shè)備工作的均勻性、安全性、穩(wěn)定性和制造成本等問題，使得微波加熱設(shè)備很難得到廣泛應(yīng)用，近年來，隨著科學技術(shù)的較快發(fā)展，微波設(shè)備的成本較大下降，許多科技工作者對各種加工產(chǎn)品的不斷研究，使得微波干燥技術(shù)開始廣泛應(yīng)用，人們也體會到微波干燥的快速、方便、節(jié)能帶來的好處。實際上微波加熱干燥在工業(yè)加工中的應(yīng)用也才剛剛起步，需要有更多領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)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(jīng)很普及，美國現(xiàn)有90%的家庭使用微波爐，歐洲發(fā)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(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也在逐步擴大，但是由于微波技術(shù)的復(fù)雜性，工業(yè)中的應(yīng)用也較緩慢，其主要困難在于：

微波專業(yè)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(yè)知識，例如，微波加熱器的設(shè)計，是否達到較好的諧振；設(shè)備干燥的均勻性是否滿足需要；設(shè)備安全性，是否能達到國家≤5mw/cm2的標準，設(shè)備應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性等，最重要的還是微波干燥設(shè)備與物料干燥工藝的匹配和結(jié)合問題，沒有較高的專業(yè)知識和應(yīng)用工藝知識就很難生產(chǎn)出適用好用的設(shè)備。

微波設(shè)備制造廠對應(yīng)用工藝的研究

   微波干燥設(shè)備要能夠適用、好用，需要根據(jù)被干燥物品的生產(chǎn)工藝進行設(shè)計，只有滿足干燥工藝條件的設(shè)備才是適用的設(shè)備，由于物品千差萬別，設(shè)計設(shè)備也應(yīng)區(qū)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(qū)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(shè)計，不是一種設(shè)備什么產(chǎn)品都可以加工，也不是什么產(chǎn)品都能采用微波進行干燥。

微波設(shè)備的制造成本

   在70-80年代微波設(shè)備制造的成本很高，中大功率的設(shè)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(yè)望而止步，再加上以前企業(yè)能力所限，不能大力投入，隨著微波技術(shù)發(fā)展和大規(guī)模的生產(chǎn)，使得這項技術(shù)的廣泛應(yīng)用成為可能，現(xiàn)在一般的工業(yè)微波設(shè)備成本有較大幅度降低。

微波設(shè)備應(yīng)用的安全性、均勻性和穩(wěn)定性

安全性

   微波設(shè)備的安全性是指設(shè)備在工作時微波泄漏值，我國標準與國際發(fā)達國家標準相同都是≤5mw/cm2，長期在設(shè)備附近工作不會對人體有危害，現(xiàn)在大部分正規(guī)的微波設(shè)備制造廠都能達到，防止微波泄漏已不是大的技術(shù)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(shè)備在設(shè)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(xiàn)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(chǎn)品加工工藝要求。

穩(wěn)定性

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

微波在食品中的應(yīng)用

   微波在食品加工中的應(yīng)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(jié)能的優(yōu)點，同時比傳統(tǒng)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(jié)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(nèi)部的加熱，而我們的傳統(tǒng)加熱是由外到內(nèi)的加熱，節(jié)約了由外到內(nèi)傳導(dǎo)和外部空氣傳導(dǎo)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(tǒng)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(tǒng)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(wǎng)站：微波食品與健康）

   最近十多年，我們不僅對微波設(shè)備三性（均勻性、安全性、穩(wěn)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?nèi)〉昧酥卮筮M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(chǎn)的智能化微波干燥設(shè)備，例如智能化靜態(tài)微波真空干燥設(shè)備，現(xiàn)在已經(jīng)在食品和中藥干燥中得到廣泛應(yīng)用，它體現(xiàn)了低溫、快速干燥，節(jié)能效果達到50-90%，有效成分比傳統(tǒng)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(yīng)用的未來

   隨著社會的高速發(fā)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(jié)能的設(shè)備，微波能的應(yīng)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(lǐng)域，制造出適用、好用的設(shè)備，一項新技術(shù)的推廣應(yīng)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(yīng)用技術(shù)造福于人類。