微波技术在农产品加工领域的应用

微波技术在农产品加工领域的应用

1. 电磁能的产生及应用原理

在高频电磁振荡的情况下，部分能量以辐射方式从空间传播出去所形成的电波与磁波的总称叫做“电磁波”。电磁波为横波，其磁场、电场及其行进方向三者互相垂直，其速度等于光速（每秒3×1010厘米）。电磁波通过不同介质时，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。

电磁波包含的范围非常广泛。无线电广播、手机、微波炉、电磁炉、红外烤箱等都用到了波长不同的电磁波。根据波长不同，在空间传播的电磁波可分为如下几种：

无线电波： 3000米～0.3毫米

红外线 0.3毫米～0.75微米

可见光 0.7微米～0.4微米

紫外线 0.4微米～10毫微米

X射线 10毫微米～0.1毫微米

γ射线 0.1毫微米～0.001毫微米

宇宙射线小于0.001毫微米

波本身带有能量，任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。因此，利用物质对电磁波的吸收原理，可实现电磁能——热能之间的转换。目前，电磁能的应用包括强功率应用和弱功率应用两个方面。弱功率应用是用于各种电量和非电量（包括长度、速度、湿度、温度等）的测量。强功率应用主要集中在微波加热、电磁加Array

能应用技术方面取得突破，并研发系列化电磁能应用设备，实现批量生产。

1.1. 微波能的产生

微波是指波长范围为1mm~1m、频率范围为300MHz~GHz的电磁波。

国际无线电管理委员会规定的民用微波频率有：433MHz，

915MHz，245OMHz，5800MHz和22125MHz。国内通常用于加热的微波频率为：915MHz和245OMHz。微波能的产生来自于微波源。微波源是由磁控管以及为磁控管提供必要工作条件的电源所组成。

目前，在微波加热设备中绝大多数采用的是连续波磁控管。因为这种磁控管的价格较低，工作电压低，效率高。根据具体应用情况，磁控管大致分为三类：

（1）. 300W以下的供微波理疗用；

（2）. 300~1000W左右的供微波热疗（包括治癌等）、家用微波炉等用；

（3）. 1000W以上的供科研和工、农业生产使用。

连续波磁控管的常用频率为915MHz和2450MHz。频率为915MHz的磁控管可以达到比较高的功率，我国国内有30kW的磁控管生产，但价格很高。频率为2450MHz的磁控管相对而言功率比较低一些，我国生产的产品最高可达到10kW，民用微波炉中所使用的磁控管即属于这一类，功率一般不超过1kW。

连续波磁控管的电源是微波加热设备的重要组成部分，其主要任务是为磁控管提供直流工作电压、直流磁场等。具体电源电路的设计则根据各类型磁控管的要求和使用状态来确定。

小功率的磁控管一般采用单相半波倍压自整流电路。这种电路利用磁控管本身单向导电的特性，将其作为一只整流二极管使用，故称为“自整流”。利用这种电源可使磁控管在起振的瞬间建立稳定的工作模式。这种电路的突出特点是经济、稳定、安全可靠。

大功率微波加热器的电源一般采用三相全波整流电路。这种电路避免了三相电网负荷不均匀的问题，并可为大功率磁控管提供电源。缺点是对器件及布线等要求高，且本身功耗加上大功率的磁控管的功耗导致系统发热明显，一般需要采用油冷或水冷方式散热降温。

1.2. 微波加热和灭菌杀虫原理

1．微波加热原理

微波具有波动性、高效性、热特性和非热特性四大基本特性。微波能够渗透到物料内部，使物料内部的分子相互作用而转化为热能。现有理论对微波加热机制的描述一般是从极性分子及离子在微波场中的旋转和电迁移这两个角度来进行的。

物料中的分子从电结构看，一类分子叫无极性分子，另一类叫有极性分子。极性分子在无外界电场作用时，虽然整个分子不带电，但由于分子的正负电荷中心不重合，分子呈现极性。由于极性的存在，整个极性分子存在偶极矩。当处于静电场中时，极性分子的排列方向将随之发生改变。如果将其置于交变的电场之中，这些介质的极性分子取向也随着电场的极性变化而变化，这种现象称为极化。外加电场越强，极化作用也就越强，外加电场极性变化得越快，极化得也越快，分子的热运动和相邻分子之间的摩擦作用也就

越剧烈。当被加热物质放在微波场中时，其极性分子随微波频率以每秒几十亿次的高频来回摆动，迅速产生大量的热能。

2．微波灭菌杀虫原理

水分子本身就是一种极性分子。因此，含有水分的物料处于微波场中时，微波电磁场对物料的作用有两方面的效果：一是微波能量转化为物料热能而对物料加热，另一种则是物料中的生物活性组成部分（如蛋白质或酶）或混合物（如细菌、霉菌等）相互作用，使它们的生理活性得到抑制或激励。前者称为对物料的加热效应，后者则称为非热或生物效应。

微波加热方式是瞬间穿透式加热，被加热的物料直接吸收微波能而即刻生热，因而速度快且内外受热均匀。同时，物料中的微生物也会吸收微波能而使温度升高，破坏菌体中的蛋白质成分，起到杀死微生物的作用。另一方面，细菌处在微波电场环境下，受到电磁场作用，细菌赖以生存的细胞膜与外界交换营养物质的“离子通道”关闭，正常的生理活动受到干扰停顿，造成细胞膜的瞬间破裂，成为细菌致死的重要原因。

总地来看，微波加热和灭菌杀虫具有如下优点：

w 微波加热是由微波能量深入物体内部转为热量使物料升温，不依靠热传导，能够对物料整体里外同时加热，物料内外温差小，温度分布均匀，物料表面不易结硬壳；

w 微波加热热效率高，温升迅速，预热时间短，加热均匀，节省能源；

w 加热物料无热惯性，容易实现对物料加热温升状态的控制；

w 电磁场的生物效应，在低温60℃左右对细菌、霉菌和虫卵有很好的杀灭作用。用于食品加工，既不污染食品，也不污染环境，而且不破坏食品的营养成分。此外，对于木材，还有改进木材柔韧性的作用。

1.3. 微波能的利用

微波能的利用几乎渗透到了社会生产生活的各个领域。从应用角度来看，主要可分为物料的快速加热及烘干、食品的杀菌灭虫以及材料改性等几个方面。下面仅举几个具体应用领域。

1. 微波加热及烘干

传统的加热方式是采用蒸汽、电热管或其它能源作为发热体，通过热传导、对流、辐射等方式对物料进行加热及烘干。这种方式的加热过程是从表面逐渐向内部深入，且需要对加热隧道内的全部介质进行加热才能实现物料温度的升高。不仅耗能大，而且需要比较准确的控制加热腔内的温度，才能保证物料温度不至于过高。另外，即使采取比较高效的保温措施，对工作环境的温度影响依然很大。微波加热则与传统加热方式完全不同，微波加热是从物料内层开始，然后由里层向外扩展，形成物料整体受热，等于增加了受热面

积，而不是常规加热那样局限在物料表面界面，升温速度快。此外，在加热箱体内，除被加热物料以外的其它物料不会吸收微波能量，温度升高很小。因此，在微波加热过程中，除了被加热物料的升温外，没有其他热损耗，节能效果非常明显。据文献报道，微波加热的热转换效率在95%以上，而蒸汽加热为15%以上，红外加热为50%以上。

由于微波加热时，物料是整体升温，升温速度快，因此同样长的生产线，微波加热方法的传送物料速度可比传统方法快，可有效提高单位时间的产量。

综上所述，采用微波加热的方法，对物料进行加热，具有加热速度快，节约能源，对环境影响小等优点。资料显示，采用微波方法对物料烘干，当物料在30%以下时，具有非常显著的节能降耗效果。这在能源日趋紧缺的今天，无疑是吸引众多用户的重要因素。此外，对于含水率在5%以下的物料，传统的烘干方式由于空气中的湿度问题，效率非常低。而采用微波加热烘干方式的效果更加显著。

下面以玻璃纤维丝干燥为例，说明微波干燥和红外加热干燥的经济效益分析。要求含水率降至1%以下，目前工艺多采用红外加热干燥的方法。

对于缠绕成筒状的纱团直径约为30cm的玻璃纤维，红外加热需要十几小时，微波干燥只需几十分钟。各项对比情况见下表。

万度。0.7元/度，节省电费47．46万元。加上降低1%的年平均报废率，金额为27万元（4500元/ t ）。仅此两项合计可回收74.46万元。如再考虑到经微波加热干燥的玻璃纤维丝，洁白，色泽光亮，柔韧，有弹性，易着色，易缠绕再加工等优点所带来的产品价格升值。经济效益十分显著。

2. 杀菌灭虫及保鲜

随着我国食品工业标准的日趋完善，对食品中菌落总数、保鲜周期、食品的营养成分等要求也越来越鲜明。这对以传统加工工艺为主的我国食品加工行业将是一个重大的挑战。

食品的保质期实际上主要取决于出厂时食品中的菌落总数。利用微波对物料产生的生物效应可实现食品的低温（不超过60°C）杀菌，可在不影响食品品质前提下，有效延长食品的保鲜时间。

微波杀菌温度低、杀菌时间短，它能在极短时间内让细菌死亡，例如大肠杆菌杀灭时间为30秒。由于微波杀菌属于物理性质的杀菌，不存在放射性物质的残留和污染，也没有化学防腐剂成分积累对人体危害。

与食品等行业普遍使用的巴氏加热杀菌法相比，微波杀菌具有以下显著特点：

（1）同样杀菌温度下，所需杀菌时间短；在相同杀菌条件下，菌致死的温度低。

（2）能同时对被杀菌物料表里实施整体杀菌。极大地缩短杀菌周期，并保证杀菌工艺的一致性。

普通加热方法，对大肠杆菌、葡萄糖球菌等的杀灭率比较高，而对芽孢杆菌的杀灭率则不理想。微波杀菌则对各种细菌具有很好的杀灭作用。下图是对芽孢杆菌进行杀灭的菌致死率对照图。

据国外的文献报道，经微波杀菌的食品，其养分的保持远高于巴氏加热消毒。由此产生的效益是极其巨大的。杀菌作用的结果是食品的保鲜，在保持养分不损失的条件下，达到了食品保鲜的效果，并且保鲜周期增长。在杀菌保鲜的同时，不影响食品的色泽和口感。尤其值得一提的是，利用微波加工线进行杀菌，由于微波可穿透如塑料等外包装，因此可在食品包装完成后，透过包装进行杀菌处理，可有效避免杀菌后的二次污染问题。目前，国外已经在包装食品行业中推广微波杀菌技术，而我国国内则在面包、糕点、月饼等生产线中开始尝试这项技术。

3. 微波加工技术

微波加热的温升速度快，且是整体加热，对食品有一种类似快速蒸煮的效果。不仅节省了加热时间，提高了生产效率，而且有效缩短了物料在高温下的保持时间，最大限度地保存物料的活性和食品中的维生素、色泽和营养成分。因此，食品的微波加工已经成为一种完全不同于传统加工技术的新兴技术。

普通加热烘干的绿茶，VC含量只有171.6mg/100g，但微波处理干燥的绿茶中，VC的含量高达428.6mg/100g。此外，利用微波处理的食品，其它维生素及氨基酸的含量也较普通加热方式有显著提高。

利用微波加工技术生产糕点类产品，可在最大程度上保持了原料的风味。因此，可通过对加工工艺参数的控制，在不影响口感及外观的前提下，去掉一些食品添加剂，提高糕点类产品的整体品质。

此外，由于微波加热的升温速度快，会将食品物料内的微细管道出口封闭，从而使得管道内部的气压由于温度升高而增大，导致一

种“膨化”的效果。这是一种完全不依赖于化学添加剂的膨化，不仅口

感好，还可充分保持食品的原风味，对人体无害。目前，国内已经有文献报道，在苹果片的加工中采用微波加工手段，得到了品质优良的苹果脆片。我们在实验中也得到了相似的结果。

4. 其它应用

随着能源问题的日益突出，关于微波能的应用研究，目前在国内外都是一个热点研究方向。

①美国有研究小组提出了一种微波烘干衣物的方法，并进行了初步实验。表明采用微波烘干衣物可比热风烘干节能50%以上，且节省时间。进一步需要解决的问题是衣物中存在微小金属物品时导致的局部过热问题。

②我国在非典期间，有人在医院进行了微波杀菌方面的实验，对病人的床单进行杀菌处理。比对巴氏杀菌法，这种杀菌方法效率提高80%以上。可惜的是缺乏进一步的资金支持，未能继续进行深入研究。

③氧化物陶瓷的微波烧结技术，是目前国内外化工及材料科学方面的学者研究的重要方向之一。目前的研究结果表明，微波烧结陶瓷具有更好的力学和热学性能，如微波烧结拉伸模，优于常规烧结，也优于合金钢拉伸模。功能陶瓷的微波烧结也取得了良好的效果。氧化物陶瓷实样微波烧结已可得到稳定可靠的烧成率，非氧化物陶瓷的研究工作则重点在提高烧成率方面寻求突破。在我国国内，目前从事这方面研究的学者大多属于化工及材料科学领域，缺乏自己研制设备的能力，购入设备将是主要的选择。

④利用微波的生物效应，英国的研究小组报道了一种用于杀灭土壤中害虫的微波能装置，可有效杀灭土壤中的害虫及其虫卵。如果这一技术能够在我国得到应用，则将会大大降低蔬菜水果中的农药残留量。

⑤微波能技术还可用于污水处理，使污水处理方法变得更简易有效：其原理是微波对流体中的不同物质进行选择性分子加热；微波对流体中的吸波物质的物化反应具有强烈的催化作用；流体中的固相微粒在微波场中能迅速汇聚沉降与水分离；由于微波加热是吸波物质分子直接加热，所以废水置于微波场中，不但温升迅速，而且微波能量非常集中，并且在较低温度下就能杀灭微生物；另外，由于微波对流体的穿透作用，置于微波场中的流体表现为加热非常均匀；由于流体中吸收微波能的物质分子可直接将微波能转化成热能，因此不会给被处理流体带入任何新的污染物，而且节省综合耗能，设备占地面积也大大减小。

1.4. 电磁能的综合应用

虽然微波加热有诸多优点，但也有其不足之处。以下是文献中报道的两个例子：

（1）. 利用微波加热烘干技术烘干魔芋块茎时，对块茎的形状要求较高。有些形状的块茎加工后容易出现“外生内熟”的现象。

（2）. 利用微波技术烘干高含水量物料（含水率60%左右）时，在30%含水率以上时的节能效果不明显，且耗时较长，生产效率不高。以上两个例子的共同原因在于微波的选择性加热特点：当烘干魔芋块茎时，外部的水分容易散失，而内部的水分则需要扩散到表面后才能散失。因此，如工艺参数控制不好，或者块茎形状不合适，容易在表面形成一层“半生”的低含水率“硬壳”。这层硬壳由于含水率低，不容易再吸收微波能，因此很难熟透。而且又阻止了内部水分的进一步散失。在烘干高含水率物料时，虽然升温速度快，但水分从中心向表面扩散的速度成为制约烘干速度的“瓶颈”所在，比较起热风干燥方式，优势不很明显也是必然。

鉴于如上考虑，我们研究掌握了针对具体应用场合的实际需求，将各个波长的电磁能棕合利用的技术，充分发挥各个波段电磁波的加热特点，可得到更好的效果。

例如，红外加热方式的特点在于被加热物料是从外到内逐步升温。将此特点与微波加热相结合，就可形成真正意义上的整体加热，避免了“外生内熟”或者“内生外焦”现象。实际上，近两年我国国内炒得很热的所谓“光波炉”就是这种方式的一个典型应用例。只不过功率比较小，且对加热的均匀性要求不高而已。

再如，对于高含水率的物料，可采用热风与微波同时使用的方式。而热风的产生则可参照电磁炉的工作原理，或采用特殊材料制作成为吸收微波的发热板。这种方式的优点在于结构简单，制作容易且容易控制。

2. 本项目的实施基础及创新之处

一套完整的微波加工设备的组成如下图所示。

微波加工系统主要由电源、微波发生器、微波干燥器、传动系统、排湿冷却装置、过程监控系统以及安全保护系统等几部分组成。

1. 微波发生器

微波发生器是微波加工设备的关键部分，它的心脏部分是产生微波的电子管——微波管，其主要作用是产生所需要的微波（能量），然后微波通过波导装置无损耗地传输到微波谐振腔中。多个微波谐振腔串联组成微波加工隧道。被加工的物料由物料传送系统，连续通过微波加工隧道，实现对物料的微波加工。通过对物料传送系统输送速度以及微波谐振腔内微波功率的控制，实现对微波加工工艺的参数调控。

2. 微波波导

微波波导是实现微波能由微波发生器到微波谐振腔之间无损耗传输的重要元件。微波波导的设计及加工工艺对微波加工效率乃至微波加工设备的寿命都是至关重要的。理想的微波波导应实现合适的阻

抗匹配，且保证从谐振腔中反射回来的微波不至于直接反射到微波发生器中，避免对微波发生器的损害。

3.微波谐振腔

微波谐振腔是实现物料与微波相互作用的空间，微波能量在此转化为被加工物料的内能，实现对物料的微波加工。微波谐振腔的设计应保证微波能在谐振腔内的均匀分布，且无微波泄漏问题。

4. 排湿冷却装置

排湿装置的作用是排出物体中蒸发的水蒸汽。一般在加热器箱体的一侧和底边设有许多排湿孔，在箱体的一侧排湿孔外面设有风道，与一台离心通风机的吸气口相连，以排除箱内的水蒸汽。

微波发生器在工作过程中自身会产生热量，因此大功率的微波发生器需要配备合适的冷却系统。冷却可采用水冷及风冷两种方式。大功率的微波发生器一般采用水冷方式，但系统比较复杂。小功率的微波发生器可采用风冷装置，结构简单且制作成本低。

5.传动系统

传动系统的传输速度和调速范围要适应被加工物料的工艺要求，可连续不断地将它们送入微波隧道中进行加工，并将加工后的物料输送到下一道工序。物料输送带采用低耗微波介质材料，如聚四氟乙烯玻璃纤维带、聚乙烯带等。传动系统由传送带、调速电机、变速箱、链条轮及滚筒等组成，传输速度由无级变速控制箱进行调节。

6. 监控系统

监控系统用来调节设备的各种运行参数，以保证设备的输出功率、输送速度、排湿冷却等。监控系统应能够根据工艺的要求，及时、方便、灵活地控制与调整。监控系统既可安装在微波发生器上，又可与主机分开，也可以把若干台微波加工设备的监控系统集中安装在一个总控制台上，进行工艺参数的总控制。

对于由多个微波发生器所组成的微波加工系统，由于每个微波发生器的实际使用寿命不同，监控系统还应该能够对每个微波发生器的工作状态进行实时监控，对微波发生器的工作状态及时做出调整，对已经失效的微波发生器给出提示，以便用户及时对该微波发生器进行更换。

7. 物料状态监视系统

物料状态监视系统主要用于监视在隧道式微波加工箱体内物料的状况。根据前期的调研情况，这一系统在许多生产厂家为可选功能。该系统的作用在于提供给用户一个良好的人机，可在线观察物料在微波加工隧道内的运行状况，并及时做出调整。

本项目经过两年多的研究，主要在如下几个方面取得了突破：

1. 低损耗微波波导

微波从微波发生器经过微波波导传输到微波谐振腔的过程中，总会有一些损耗。本项目主要针对2450MHz的微波波导进行了理论及实验方面的研究，总结出了一整套微波波导的设计算法。所设计的微

波波导传输效率在95%以上，且有效避免了谐振腔内微波反射对微波发生器可能造成的损害。

2. 多模多源微波谐振腔

谐振腔就是微波加热器，相当于声学中的共鸣箱。谐振腔的主要参量是谐振波长（）及品质因数（）。若输入微波的频率等于等于谐振腔的谐振频率，则在腔内会激起强烈的振荡。谐振频率主要取决于谐振腔的形状、尺寸、负载和波型。

微波在谐振腔体内部的反射，使得谐振腔内形成多种工作“模式”。谐振腔内的模式越多，电磁场的分布结构就越多，谐振腔内的微波能分布也就越均匀。

传统的微波谐振腔设计理论，都是基于单个微波源和空载的情况。单个微波源要达到工业加工所需要的功率，必须采用大功率的微波发生器。而大功率的微波发生器不仅造价昂贵，而且对电源配备、冷却系统等方面的要求高，维护也不方便。

本项目提出了一种有负载情况下采用多个微波源实现大功率微波谐振腔的方案。这种方案可通过低功率微波发生器的组合，实现大功率微波加工的目的。这样，不仅对电源配备要求降低，而且可采用简单的风冷系统实现冷却。此外，微波发生器的成本也大大降低，且微波发生器失效后的更换成本低廉，适合大面积推广应用。

但这种方案需要解决的一个关键问题就是多个微波源所发出的电磁波在谐振腔内的干涉问题。干涉问题的存在，可能导致微波能在谐振腔内互相“抵消”，降低微波效率，即实际的微波功率不

是“1+1=2”，而是“1+1〈〈2”。

本项目采用数值仿真的方法，结合实验数据，总结出了一套针对多微波源的谐振腔设计理论。利用该理论所设计的微波谐振腔，可有效避免多个微波源所发出的微波能在谐振腔内的干涉问题。就目前我们所掌握的资料来看，尚未发现国内外有类似的理论成果报道。在以上研究基础上，实现了一种多模多源微波谐振腔。前期实验表明，这种多模多源微波谐振腔可有效利用低功率微波发生器的组合，实现大功率的微波能输出。谐振腔内微波分布均匀，制作成本及维护成本均大大降低。

3. 多种物料的电磁波加工工艺

利用所研制的多模多源微波谐振腔，对多种介质的物料的电磁波加工工艺进行了理论及实验研究。所取得的结果有：

（1）谐振腔内存在的金属物料，其尺寸及形状是影响微波谐振腔工作效率的重要因素。实验结果表明，只要控制好金属物料的外形及尺寸，即可有效控制其对谐振腔内微波能分布的不利影响。这一结论不仅可用于指导谐振腔加工工艺的设计，而且可用于微波—红外组合加工时设备的设计。此外，还可有效避免因金属物料存在而产生的“打火”、过热等问题。

（2）对于高含水率介质的微波加工，温度可快速升高，但水分的散失速度取决于物料本身的特性以及排湿系统的合理设计。（3）对于低含水率的物料，微波加工的烘干效果明显，且温度升高不显著，节能效果明显。

（4）微波加工可在不超过60°C的温度下，在2分钟内可100%杀死物料内的米象、锯谷盗和咖啡豆象等害虫。

（5）对于块状食品物料的加工，微波加工要取得比较理想的微波“蒸煮”效果，需与红外加工方式组合。

（6）微波加工可在2分钟内对塑料包装的食品进行杀菌处理。

3. 国内外市场分析

从目前所掌握的资料来看，本项目所涉及的电磁波加工设备，在粮食加工、食品加工、水果保鲜、工业产品的烘干等方面已经出现了巨大的市场需求。

1. 粮食加工和保鲜

资料报导，收获后的稻谷在一小时之内立即干燥，与放置5、10、20小时甚至数日再进行干燥，其米质都不一样。在日本、美国等发达国家，含水率24%的稻谷放置10小时后在进行机械干燥，只能作为饲料粮。美国、日本、台湾省谷物干燥机械化都已达到95%以上。台湾省的米价高出我国5～6倍，日本高出10倍甚至100倍。因此，推广机械干燥技术是提高谷物生产效率的必由之路。

目前我国国内的粮食烘干基本还是采用非常原始的自然晾干方式。一旦遇到阴雨天气，粮食的品质就会迅速下降，导致大量的浪费。热风烘干方式虽然处理速度快，但耗能大且污染环境。在能源日益紧缺的今天，已经很难满足要求。

此外，粮食的杀菌灭虫问题非常突出。目前我国大量粮库采用的依然是用有毒的磷化铝，或喷洒磷化氢的方式，虽然成本低，但对人体有害，且无法防止粮食的霉变。

采用微波加工技术进行粮食的加工，不仅耗能低、无污染，而且可有效杀灭粮食中的细菌及虫卵，将是大幅提升粮食品质及保存期限的有效方法。目前已经有一些国有粮库与我们接洽，探讨微波加工粮食的问题。据所提供的资料，仅大米一项，采用微波加工进行杀菌灭虫后的小包装大米，其销售价格可比普通大米高出50~100%。资料统计，我国年产粮食40000万吨，其中稻谷18600万吨，玉米11200万吨，小麦10200万吨。无论南方或北方在收获季节常逢阴雨天气，新收获的稻谷含水量达20%以上，玉米水分25%左右，有时高达40%。粮食由于不能及时干燥到安全水分而造成霉变的损失相当严重。据农业部门统计，一般年景粮食损失为10%，严重年景多达15%，即年损失4000～6000万吨。因此，发展粮食干燥技术对减少产后损失是非常重要和迫切的。另一方面，我国每年收购入库的高水

分粮约2500多万吨，而烘干机的处理能力最多只有1000万吨，即仅能处理40%，而60%的高水分粮不能得到烘干处理，造成霉变，损失十分严重。

目前，我国的粮食库存系统共有大小粮库六万个左右，即使有十分之一的粮库采用微波加工方法，也将是一个庞大的市场。

2. 食品加工和保鲜

目前市场上所出售的包装食品，如糕点、饼干等，其加工方式大多采用烘烤的办法。耗能大是其最突出的问题。例如，饼干生产线的每度电仅能生产2公斤左右的饼干，效率非常低。对于某些电能比较紧缺的地区，拉闸限电几乎成了影响企业效益的关键因素。此外，生产过程中的杀菌问题非常突出。据某饼干生产厂技术人员提供的信息，他们所使用的某国内名牌企业生产的饼干生产线，产品中的大肠杆菌、葡萄糖球菌基本可达到指标要求，而芽孢杆菌则很难杀死，严重影响了产品的质量及保质期。

将微波加工技术应用于食品加工方面，最直接的效益就是节能。对比烘烤式的生产线，微波生产设备的采用，至少可节能60%以上。而本项目所提出的红外—微波联合加工方式，可有效保证加工出的食品保持原有的色、香、风味。

微波加工线用于食品加工，最容易打开的市场就是包装食品的杀菌处理。目前，食品的质量安全已经成为全球的焦点之一。从有关部门不定期对食品质量抽查的情况来看，卫生指标超标已经成为重要的食品质量问题。菌落总数、大肠杆菌等严重超出国家强制性标准，个别的甚至超过国家标准许多倍。从我们前期对广东一些食品生产企业的现场调研来看，生产场地的卫生条件以及操作人员因素所带来的二次污染是造成菌落总数超标的重要原因。而从目前状况来看，要求食品生产厂家改善这些问题所导致的成本升高是大部分生产厂无法接受的。因此，以对包装后食品进行杀菌处理为特色的微波杀菌技术具有广阔的市场。

目前我国仅广东的几个月饼生产大厂采用了微波杀菌设备，一些生产规模较小的厂家则因为一次性投资过大，而处于观望阶段。而采用本项目所生产出的微波杀菌设备，生产成本低廉，只要合理控制利润率，就可迅速占有这一市场。

近年来，由于国家加强宏观调控，推动农业产业化发展和人民生活水平的提高、食物消费结构的改善等原因，我国食品工业得到快速发展。2003年全国规模以上食品工业企业达到19，395家，完成工业总产值12913.54亿元。按照可比价格计算，比2002年同期增长

19.67%，实现产品销售收入12329.50亿元，同比增长20.64%，实现利税总额2267.52亿元，同比增长18.24%，其中实现利润698.04亿元，同比增长32.47%。2003年我国食品进出口总值330.53亿美圆，比上年同期增长33.40%，其中出口金额187.59亿美圆，进口金额142.94

亿美圆，分别比上年增长20.93%和54.28%，实现贸易顺差44.65亿美圆。

目前我国究竟有多少个大、中型食品加工企业采用了大型食品加工设备，我们现在还没有掌握具体的数字。但根据我们对广东某饼干设备生产厂的了解，该公司每年可销售30条左右饼干生产设备，全部销售到国内，年销售额保持在2000万元以上。这一数据足以说明这一市场的巨大。

3. 水果保鲜

水果含有人类生活所需要的多种营养物质。但是水果生产存在着较强的季节性、区域性及水果本身的易腐性，与广大消费者对水果需要的多样性及淡季调节的迫切性相矛盾。因此，依靠先进的科学和技术，尽可能长时间地保持水果的天然品质和特性，就成为食品行业所面临的重要问题。尤其在我国南方，一旦遇到梅雨天气，大量的水果无法及时得到保鲜处理，损失巨大。例如，广东的荔枝，每年烂在果园的数量非常大。

水果保鲜的主要技术手段有物理和化学两大类。后者一般采用保鲜剂对水果进行处理，成本不高，但化学保鲜剂对人体的危害是影响其应用前景的主要问题。随着人们对食品安全的要求越来越高，化学保鲜方法的应用将会越来越多的受到限制。

利用微波方法，对水果进行杀菌处理，可在不影响水果品质的前提下，延长水果的保鲜时间，是一种理想的物理保鲜方法。目前国外已经有相关应用，而我国国内尚未见应用报道。据我们前期的调研情况，这一市场将最先可能在一些如荔枝等易腐的水果保鲜方面取得突破。

我国的蔬菜水果保鲜设备市场巨大。仅供应各大型商贸企业这一项，即存在到每年数亿的市场潜力。

发达国家果蔬的产后损耗率只有1.7%～5%，保鲜贮藏能力可达到商品量的70%～80%。具不完全统计，我国果蔬每年的腐烂损耗严重，蔬菜损耗率高达25%～50%，水果损耗率为20%～25%，折合人民币750亿元。几乎可以满足两亿人口的基本营养要求。距离国务院提出的《1981～2000年全国食品工业发展纲要》中规定的果蔬损失率要降到5%左右的目标还相差甚远。

鲜花与果蔬产品一样，为鲜活商品，易于腐败。各国鲜切花的采后损失率约为20%，高于果蔬的一般损失。我国要成为花卉出口大国，要在花卉采后处理保鲜技术上提高水平，才能使花卉符合进口国的质量要求。

2000年，我国水果种植面积达867万公顷，占世界总种植面积的18%，总产量6237万吨，占世界产量的13%；蔬菜植面积1467万公顷，占世界总种植面积的35%，总产量4.4亿吨，占世界产量的66%，连续5年居世界首位。但是，受到保鲜贮藏能力的制约，2000年果蔬出口仅占世界总出口量的3.9%。

采用微波保鲜技术后，保鲜期可延长2～9倍，可使我国深受国际市场喜爱又很难保鲜的特色果蔬如杨梅、荔枝、龙眼、水蜜桃、哈密瓜、实用菌、西兰花、竹笋、茭白等打入国际市场，出口创汇，提高农民收入。目前中国果蔬价格普遍低于国际市场价格，如苹果低79%，柑橘低47%，蔬菜价格为国际市场的。特色果品在国际市场上价格更好，如浙江杨梅出口价为3000美元/吨以上，但只有采用这种现代化保鲜技术才能实现。

4. 工业产品的烘干及其它应用

工业产品的烘干，是目前微波生产线的主要用户群体。这一市场的特点在于对微波加工工艺的要求不是很高，且一般能够承受比较高的一次性投资，因此很容易进入实际应用。比较传统的烘干方式，微波烘干的优势在于节能以及低含水率产品的烘干。目前我们所调研的结果中，以玻璃纤维、印染丝、木材、三合板等的烘干为主。微波能在科研方面的应用也是一个非常大的市场。随着我国科研机构资金实力的不断提升，利用微波能进行化工材料方面的研究开发，为这一市场提供了很大的用户群体。这一市场的突出特点在于产品附加值高，但对设备的监控水平要求也高。

下表给出了某综述性文献中总结的部分微波加工设备的应用情况。

发酵工程在农产品加工上的应用

杨淑芳 （天津市农业信息中心，天津　３００２０１） 摘　要：　发酵工程技术在农产品加工方面的应用越来越广泛，该文阐述了发酵工程的概念；论述了发酵工程在农产品加工方面的应用，提出了与生产实践相结合的实例；展望了发酵工程技术在农产品加工领域中的美好发展前景。 关键词：发酵工程；农产品加工 收稿日期：２００８－０４－０３ 作者简介：杨淑芳（１９５６－），女，高级工程师，研究方向为农业信息。 发酵工程是现代生物技术的组成部分，是采用现代发酵设备，使经优选的细胞或经现代技术改造的菌株进行放大培养和控制性发酵，获得工业化生产预定的产品。基因工程和细胞工程是生物技术的主要领域，是发酵工程、酶工程的基础；发酵工程和酶工程又是基因工程、细胞工程研究成果的实际应用，其中发酵工程占有重要位置。从生物工程的过程看，只有通过发酵工程，才能使由基因工程或细胞工程获得的某种目的菌种实现工业化生产，获得经济效益。可见，发酵工程是生物技术产业化的基础。生物技术中的基因工程、酶工程、单克隆抗体、生物量的转化等研究成果为发酵工程注入新的内容，使传统的发酵工艺焕发“青春”，赋予微生物发酵技术新的生命力，使微生物发酵制品不断增加，也使发酵工 程在制药业、食品工业和农产品加工业显示出强大的生命力。该文主要介绍发酵工程在农产品加工方面的应用。 １　发酵工程在甜高粱茎秆加工上的应用 随着经济和社会的高速发展，能源的需求量越来越大。在国际国内石油价格不断上涨的情况下，世界各国都在积极探索利用可再生能源发展可再生的石油替代燃料。甜高粱茎秆发酵制取燃料乙醇是目前生物质能领域的研究热点之一。试验研究表明，甜高梁每年的乙醇产量为６１０６Ｌ／ｈｍ２，而号称太阳能最有效转化器的甘蔗只有４６８０Ｌ／ｈｍ２，玉米为２３９０Ｌ／ｈｍ２。甜高梁光合效率为大豆、甜菜和小麦等作物的２￣３倍。在生物能源系统中，甜高粱是第一位竞争者，是世界公认的高能作物。甜高粱同普通高粱一样，每亩地也能产出２００￣５００ｋｇ的粮食籽粒，但甜高粱的精华在于它亩产４０００￣５０００ｋｇ、富含１８％￣２４％糖分的茎秆。巴西政府自１９７５年开始用甜高粱发酵生产酒精，并提出一项以甘蔗、木薯、红薯、甜高粱为原料发酵生产酒精替代汽油的计划。美国从１９７８年开始进行甜高粱发酵生产酒精的研究，美国能源部还将甜高梁列为制取酒精的主要作物，他们计划用甜高粱逐渐取代玉米生产酒精。从１９８２年开始，欧洲开展了甜高梁的研究，首先估价了甜高粱作为一种有潜力的工业和能源作物的可能性，并于１９９１年在欧共体内成立了甜高粱网，在不同国家分工开展甜高梁研究。Ｗｙｍａｎ　［１］就中国北方的 发酵工程在农产品加工上的应用

微波技术应用

微波技术 一概述 微波是指波长范围为1ｍｍ～1ｍ，频率范围为30×102 ～30×105ＭＨｚ，具有穿透特性的电磁波。常用的微波频率为91 5ＭＨｚ和 2 450ＭＨｚ。微波作为一种电磁波，通常应用于广播、电视及通信技术中，近年来，随着科学技术的发展，微波作为一种能源，已逐渐应用于食品杀菌、干燥、烘烤、膨化、解冻等方面。 微波技术在食品工业中的应用可追溯到四十年代末期，1947年由美国雷声公司马文·贝克根据微波的加热效应制成了世界上第一台用于食品加热的微波炉。鉴于微波具有在食品内部生热并迅速产生均匀温度的观点，人们开始研究将它用于工业加热技术上以其开辟新的热能源，提高热能利用率和缩短加工时间，大约经历了十余年的探索，终于在1965年由美国Cryodry Comporation 公司研制成功了世界上第一台 915MHz/50kW隧道式微波干燥设备，并在Seyfert Foods食品公司首次投入实际应用，用来干燥油炸马铃薯片。此后微波能技术在美国、日本、加拿大和欧洲等发达国家在用来解决食品工业中的多种加热干燥、烹制、杀虫灭菌和回温解冻等方面相继获得成功并表现出强大的技术优势。到七十年代，世界各国普遍推广应用。例如在气候温和潮湿的日本，微波在食品工业中的应用占整个工业应用的60%。我国自1973年由南京电子管厂率先研制成功了工业微波干燥设备以来，经过了20年的努力，也积累了比较丰富的经验。目前我国已成功地应用微波能烧烤食品、干果焙烤、牛肉干燥、蔬菜脱水、快餐面干燥、食品杀菌、饮料杀菌、白酒陈化催熟等许多领域，并取得显著进展。 二微波技术的原理及特点 综合微波技术在食品工业中的各种应用可归结为如下原理。 （一）微波加热干燥原理 微波加热技术是一种新的加热方式。它是依靠以每秒245000万次速度进行周期变化的微波透入物料内，与物料的极性分子相互作用，物料中的极性(如水分子)吸收了微波能以后，改变其原有的分子结构，亦以同样的速度作电场极性运动，致使彼此间频繁碰撞而产生了大量的摩擦热，从而使物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温。由于微波辐射下介质的热效应是内部整体加热的，即理论上所谓的“无温度梯度加热”，基本上介质内部不存在热传导现象，因此，微波可相当均匀地加热介质。微波加热技术与传统加热方法相比，有如下特性：①穿透力强。②热惯性小。③呈现选择加热特性。④具有反射性和透射性。 微波干燥是在微波理论，微波技术和微波电子管成就的基础上发展起来的一门新技术，微波干燥已在许多领域内获得广泛的应用。它是应用微波加热的原理， 使品温度上升，达到干燥的目的。微波干燥具有如下的特点： 1 .干燥速度快、干燥时间短 由于常规加热需要加热传热介质和环境，再进入食品，故需较长时间才能达到所需加热温度。而微波加热则是加热物体直接吸收微波能，加热速度大大高于常规加热方法，此时只需一般方法的十分之一到百分之一的时间就能完成整个加热和干燥的过程。 2. 产品质量高 由于加热时间短，又非热效应配合，因此，可以保存加工原料的色、香、味,并且维生素的破坏也较少。 3. 加热均匀

微波技术在农产品加工领域的应用

微波技术在农产品加工领域的应用 1. 电磁能的产生及应用原理 在高频电磁振荡的情况下，部分能量以辐射方式从空间传播出去所形成的电波与磁波的总称叫做“电磁波”。电磁波为横波，其磁场、电场及其行进方向三者互相垂直，其速度等于光速（每秒3×1010厘米）。电磁波通过不同介质时，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。 电磁波包含的范围非常广泛。无线电广播、手机、微波炉、电磁炉、红外烤箱等都用到了波长不同的电磁波。根据波长不同，在空间传播的电磁波可分为如下几种： 无线电波： 3000米～0.3毫米 红外线 0.3毫米～0.75微米 可见光 0.7微米～0.4微米 紫外线 0.4微米～10毫微米 X射线 10毫微米～0.1毫微米 γ射线 0.1毫微米～0.001毫微米 宇宙射线小于0.001毫微米 波本身带有能量，任何位置之能量功率与振幅的平方成正比。因此，利用物质对电磁波的吸收原理，可实现电磁能——热能之间的转换。目前，电磁能的应用包括强功率应用和弱功率应用两个方面。弱功率应用是用于各种电量和非电量（包括长度、速度、湿度、温度等）的测量。强功率应用主要集中在微波加热、电磁加Array 能应用技术方面取得突破，并研发系列化电磁能应用设备，实现批量生产。 1.1. 微波能的产生 微波是指波长范围为1mm~1m、频率范围为300MHz~GHz的电磁波。

国际无线电管理委员会规定的民用微波频率有：433MHz， 915MHz，245OMHz，5800MHz和22125MHz。国内通常用于加热的微波频率为：915MHz和245OMHz。微波能的产生来自于微波源。微波源是由磁控管以及为磁控管提供必要工作条件的电源所组成。 目前，在微波加热设备中绝大多数采用的是连续波磁控管。因为这种磁控管的价格较低，工作电压低，效率高。根据具体应用情况，磁控管大致分为三类： （1）. 300W以下的供微波理疗用； （2）. 300~1000W左右的供微波热疗（包括治癌等）、家用微波炉等用； （3）. 1000W以上的供科研和工、农业生产使用。 连续波磁控管的常用频率为915MHz和2450MHz。频率为915MHz的磁控管可以达到比较高的功率，我国国内有30kW的磁控管生产，但价格很高。频率为2450MHz的磁控管相对而言功率比较低一些，我国生产的产品最高可达到10kW，民用微波炉中所使用的磁控管即属于这一类，功率一般不超过1kW。 连续波磁控管的电源是微波加热设备的重要组成部分，其主要任务是为磁控管提供直流工作电压、直流磁场等。具体电源电路的设计则根据各类型磁控管的要求和使用状态来确定。 小功率的磁控管一般采用单相半波倍压自整流电路。这种电路利用磁控管本身单向导电的特性，将其作为一只整流二极管使用，故称为“自整流”。利用这种电源可使磁控管在起振的瞬间建立稳定的工作模式。这种电路的突出特点是经济、稳定、安全可靠。 大功率微波加热器的电源一般采用三相全波整流电路。这种电路避免了三相电网负荷不均匀的问题，并可为大功率磁控管提供电源。缺点是对器件及布线等要求高，且本身功耗加上大功率的磁控管的功耗导致系统发热明显，一般需要采用油冷或水冷方式散热降温。 1.2. 微波加热和灭菌杀虫原理 1．微波加热原理 微波具有波动性、高效性、热特性和非热特性四大基本特性。微波能够渗透到物料内部，使物料内部的分子相互作用而转化为热能。现有理论对微波加热机制的描述一般是从极性分子及离子在微波场中的旋转和电迁移这两个角度来进行的。 物料中的分子从电结构看，一类分子叫无极性分子，另一类叫有极性分子。极性分子在无外界电场作用时，虽然整个分子不带电，但由于分子的正负电荷中心不重合，分子呈现极性。由于极性的存在，整个极性分子存在偶极矩。当处于静电场中时，极性分子的排列方向将随之发生改变。如果将其置于交变的电场之中，这些介质的极性分子取向也随着电场的极性变化而变化，这种现象称为极化。外加电场越强，极化作用也就越强，外加电场极性变化得越快，极化得也越快，分子的热运动和相邻分子之间的摩擦作用也就

微波技术在各领域的应用 (2)

微波技术在各领域的应用 发布来源:三乐微波发布时间:2014/５/30 ８:５7:0０ 一、微波原理 微波就是指波长在1mm~1０00mｍ、频率在３00MHｚ-３0０GＨz范围之间的电磁波,因为它的波长与长波、中波与短波相比来说,要“微小”得多,所以称之为“微波”。 微波有着不同于其她波段的重要特点,它自被人类发现以来,就不断的得到发展与应用,19世纪末,人们已经知道了超高频的许多特性,赫兹用火花振荡得到了微波信号,并对其进行了研究,仅证实了麦克斯韦的一个预言—电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展,1936年４月美国科学家South Worth用直径为1２.5cｍ青铜管将9ｃm的电磁波传输了2６0ｍ远,波导传输实验的成功激励了当时的研究者,因为它证实了麦克斯韦的另一个语言—电磁波可以在空心的金属管中传输,因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要,促进了微波技术的发展,而电磁波在波导中传输的成功,有提供了一个有效的能量传输设备,微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造除了第一台微波雷达,工作波长在１0cｍ。在第二次世界大战期间,由于迫切需要能够对敌机及舰船进行了探测定位的高分辨率雷达,大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后,微波技术进一步迅速发展,不进系统研究了微波技术的传输理论,而且向着多方面的应用发展,并且一直在不断的完善,我国开始研究与利用微波技术实在2０世界70年代初期,首先在连续波磁控管的研制方面取得重大进展,特别就是大功率磁控管的研制成功,为微波技术的应用提供了先决条件。此后我国在微波领域迅速发展,8０年代我公司生产出中国第一台微波炉,到目前为止,家用微波炉、工业微波应用

农产品加工现状及前景

【摘要】随着市场经济的建立与发展我国农产品加工呈现空前的繁荣景象，我国农产品加工的教学、科研得到了迅速的发展，取得了长足进步。但是和发达国家相比我国的农产品加工还有很大不足，典型的特点就是在加工过程的各方面耗费太大。自中国加入世贸组织后，尽管给食品加工业带来很大的机遇，但随着全球经济一体化，劳动力资源优势就会逐步削减，市场对科技的需求会大大增加，因此，必须不断提高项目和产品的科技含量，坚持走科技兴企的道路。今年中央一号文件指出,实现农业持续稳定发展、长期确保农产品有效供给，根本出路在科技，精深加工等具有高科技含量的技术的应用必将大放异彩，农产品加工前景一片大好。 【关键词】农产品精深加工现状前景对策 改革开放以来，随着市场经济的建立与发展，我国农产品加工的教学、科研得到了迅速 的发展，取得了长足进步。70年代末我国高等农业院校相继恢复了农产品冷藏、保鲜、加工教学和科研工作，到80年代初期，北京农业大学、西南农业大学开设农产品贮藏加工专业，后成立了食品科学系，以后华中农业大学、浙江农业大学等也成立了食品科学系，经过几年的努力组建了一支多学科师资队伍，包含果蔬贮藏、加工、畜产品加工、食品化学、食品微生物、食品工程和食品科学。农业科研单位也相继成

立了食品科学研究所或食品科学研究中心，形成了我国高等农业院校和科研单位农产品旺的教学、科研体系[22]。目前从事农产 品贮藏、保鲜、加工科研和设计的单位近180个，大专院校95所，其中农林院校30多所，还有249所中等教育单位口。一支比较完整的、有一定水平的农产品贮藏、保鲜、加工的科研队伍[23]。这为我国农产品加工的发展奠定了坚实的基础，为我国在农产品加工方面把科技转化成为生产力，提供了保障。 我国是农业大国，但不是农业强国。近年来，我国农业综合生产能力迅速提高，小麦、稻谷、棉花、蔬菜、水果、肉类、禽蛋、水产品等农产品产量已居世界第一位，其中部分农产品人均占有量已超过世界平均水平[2]。因而对于农产品的加工当仁不让的就成为工业发展中的一个重头戏，成为经济发展的重点。但是怎样正确认识农产品加工现状及前景成为一个热门话题，背后折射出的是我国现代化前进的脚步。今年中央一号文件指出,实现农业持续稳定发展、长期确保农产品有效供给，根本出路在科技。科技是提高农业生产效益、促进农民增收的有效手段。要使科技充分转化成为生产力，就要让农业科技与农民零距离[3]。十二五上，更是提出了一系列保障农业科技转化为生产力的措施。 有了坚实的科研基础和丰富的农产品资源是不是就意味着有先进的农产品加工技术呢，当然不是。但是农产品加工业是21世纪的朝阳产业，发展潜力巨大。一是人们对食品的多样化要求发展农产品加工业。二是我国农业的迅速发展，为农产品加工业的发展提供了丰富的原料，

微波技术在各领域的应用

微波技术在各领域的应用 发布来源：三乐微波发布时间：2014/5/30 8:57:00 一、微波原理 微波是指波长在1mm~1000mm、频率在300MHz-300GHz范围之间的电磁波，因为它的波长与长波、中波和短波相比来说，要“微小”得多，所以称之为“微波”。 微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断的得到发展和应用，19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其进行了研究，仅证实了麦克斯韦的一个预言—电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展，1936年4月美国科学家South Worth用直径为12.5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，波导传输实验的成功激励了当时的研究者，因为它证实了麦克斯韦的另一个语言—电磁波可以在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，有提供了一个有效的能量传输设备，微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造除了第一台微波雷达，工作波长在10cm。在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行了探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后，微波技术进一步迅速发展，不进系统研究了微波技术的传输理论，而且向着多方面的应用发展，并且一直在不断的完善，我国开始研究和利用微波技术实在20世界70年代初期，首先在连续波磁控管的研制方面取得重大进展，特别是大功率磁控管的研制成功，为微波技术的应用提供了先决条件。此后我国在微波领域迅速发展，80年代我公司生产出中国第一台微波炉，到目前为

真空冷冻干燥技术在农产品加工中的应用

真空冷冻干燥技术在农产品加工中的应用 真空冷冻干燥，是一种在真空和低温条件下对物料进行脱水加工的先进干燥技术。它首先将物料冻结到共晶点温度以下，使物料中的水分变成固态的冰，然后在较高的真空条件下使冰直接升华为水蒸气，再利用真空系统中的水气凝结器将水蒸气冷凝，从而获得干燥制品。 采用真空冷冻干燥技术，物料不易氧化，产品干燥后的形状基本不发生变化，有较高的速溶性和复水性，而且干燥产品无表面硬化现象，脱水彻底，易于长时间保存。利用此项技术对蔬菜、水果、花卉、肉类等农产品进行干燥加工，物料中的营养成分可以充分保留，而且经复水后，物料几乎可以完全恢复原有的色泽和新鲜程度，因此产品的附加值较高。 在国际市场上，冻干食品的价格通常是热风干燥食品的 4～6 倍，是冷冻食品的7～8倍。因此，尽管此项技术只有二三十年的发展历程，却已在发达国家普遍流行。目前，日本和美国食品市场上，冻干食品的比重已达 40%以上。中国在 20 世纪 90 年代初，开始引进、开发真空冷冻干燥技术与设备，目前中国自行研发制造的真空冷冻干燥设备整体性能已达发达国家 20 世纪 90 年代初同类产品的先进水平，并在蜂乳、蒜片、小葱、花卉及猪、牛肉干的干燥加工中获得实际应用。 目前在我国，低温冷冻干燥技术在茶叶深加工领域也得到了应用

和发展。以成品茶、半成品茶、茶叶副产品或鲜叶为原料，通过提取、过滤、浓缩、冷冻干燥等工艺过程，加工成一种易溶入水而无茶渣的颗粒状、粉状或小片状的新型饮料，具有冲饮携带方便，不含农药残留等优点。冷冻干燥的速溶茶，质地疏松，溶解性特别好，热溶冷溶都行。其特点体积较小，包装牢固，分量轻，运费少，饮用方便，既可冷饮又可热饮，又无去渣烦恼，符合现代生活快节奏的需要。 速溶茶品牌尹小茶，正是采用真空低温冷冻干燥技术，不做任何添加，还原自然的味道、色泽，让年轻人用年轻人的方式喝茶。尹小茶希望用此方式传承传统文化，也希望传统文化能结合科学技术，让现代人有一个简单品质的生活。

微波技术的当前应用浅析

2012—2013学年上学期微波工程 期中论文 微波技术的当前应用浅析 学生姓名：邓兴盛 学号： 10908030101 课程名称: 微波工程 指导教师：何俊 专业班级：电子信息工程 完成时间： 2012年5月20日

微波技术的当前应用浅析 【摘要】微波技术早在二战结束不久就已经在工业上得到应用，但真正得到重视确实在上世纪七八十年代，经过了多年的发展已逐步形成了一系列的交叉技术，在不同的领域都发挥着其独有的优势和特殊作用，本文就目前世界上微波技术在不同领域的应用及其前景做一简单的分析，并就微波技术在应用中的一些需要我们共同关注的问题试图做一些思考。 【关键词】微波技术，应用价值，影响思考 【正文】1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电磁波理论。他断定电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度。1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。之后，1898年，马可尼又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。至此，随着人们对电磁波概念的认知，开始不断地认识到了电磁波在实际生活中的应用价值。 一个典型的例子，1936年4月美国科学家South Worth用直径为12．5cm 青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，从而它证实了麦克斯韦的另一个预言──电磁波可以在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，又提供了一个有效的能量传输设备，微波电真空振荡器及微波器件的发展十分迅速。在1943年终于制造出了第一台微波雷达，工作波长在10cm。在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。 一、微波的存在 微波是指波长在1mm～1000mm、频率在300MHz～300GHz范围之间的电磁波，因为它的波长与长波、中波与短波相比来说，要“微小”得多，所以它也就得名为“微波”了。 微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其进行了研究。但赫兹本人并没有想到将这种电磁波用于通信，他的实验仅证实了麦克斯韦的一个预言──电磁波的存在。

微波技术原理及其在化学化工领域的应用

HUNAN UNIVERSITY 题目：微波技术原理及其在化学化工领域的应用

微波技术原理及其在化学化工领域的应用 摘要：本文介绍了微波技术原理以及其发展背景，并针对微波技术在化学化工领域的应用概况进行了总结和介绍，也提出了应用中的问题以及展望。 关键词：微波技术，化学，化工 1.引言 微波是一种波长很短的电磁波，其频率介于300 MHz-300 GHz，波长介于1 mm-1 m之间。因其波长介于远红外线和短波之间，故称之为微波。微波具有的特点为高频性、波动性、热特性和非热特性[1]。随着科学的发展，微波技术得到了广泛的应用，尤其是在通信行业，如微波卫星通信、微波散射通信、模拟微波通信和数字微波通信等。近年来，微波以其高效、均匀、节能、环保等诸多优点受到广泛关注，并逐渐成为一种新型能源得到越来越广泛的应用[2]。 2.微波技术的发展 微波技术兴起于20世纪30年代，在电视、广播、通讯等相关技术领域中得到了广泛的应用。经过长期发展后，美国于 1945 年率先发现了微波的又一特性，即热效应，并创新性的将其作为一种非通讯能源开始应用于工业、农业以及相关科学研究中。 微波技术的发展主要取决于微波器件的应用和发展。早在20世纪初，就有研究人员开始了对微波理论的探索，并进行了相关的实验研究。但由于当时信号发生器功率较小，加之信号接收器灵敏度较差，实验未能取得实质性的进展[3]。1936年，波导技术的进一步发展为微波技术的研究提供了可靠的理论及实验条件。美国电话电报公司的George C. Southworth.将波导用作宽带传输线并申请了专利，同时，美国麻省理工学院的M.L Barrow 完成了空管传输电磁波的实验，这些工作为规则波导奠定了理论基础，推动了微波技术进一步向前发展[4]。20世纪40年代，第二次世界大战期间，雷达的出现和使用引起了人们对微波理论和技术的高度重视，并研制了很多微波器件，在此期间，微波技术迅速发展并在

射频与微波技术原理及应用汇总

射频与微波技术原理及应用培训教材 华东师范大学微波研究所 一、Maxwell(麦克斯韦)方程 Maxwell 方程是经典电磁理论的基本方程，是解决所有电磁问题的基础，它用数学形式概括了宏观电磁场的基本性质。其微分形式为 0 B E t D H J t D B ρ???=- ????=+??=?= (1.1) 对于各向同性介质，有 D E B H J E εμσ=== (1.2) 其中D 为电位移矢量、B 为磁感应强度、J 为电流密度矢量。 电磁场的问题就是通过边界条件求解Maxwell 方程，得到空间任何位置的电场、磁场分布。对于规则边界条件，Maxwell 方程有严格的解析解。但对于任意形状的边界条件，Maxwell 方程只有近似解，此时应采用数值分析方法求解，如矩量法、有限元法、时域有限差分法等等。目前对应这些数值方法，有很多商业的电磁场仿真软件，如Ansoft 公司的Ensemble 和HFSS 、Agilent 公司的Momentum 和ADS 、CST 公司的Microwave Studio 以及Remcom 公司的XFDTD 等。 由矢量亥姆霍兹方程联立Maxwell 方程就得到矢量波动方程。当0,0J ρ==时，有 222200E k E H k H ?+=?+= (1.3) 其中k 为传播波数，22k ωμε=。 二、传输线理论 传输线理论又称一维分布参数电路理论，是射频、微波电路设计和计算的理论基

础。传输线理论在电路理论与场的理论之间起着桥梁作用，在微波网络分析中也相当重要。 1、微波等效电路法 低频时是利用路的概念和方法，各点有确切的电压、电流概念，以及明确的电阻、电感、电容等，这是集总参数电路。在集总参数电路中，基本电路参数为L、C、R。由于频率低，波长长，电路尺寸与波长相比很小，电磁场随时间变化而不随长度变化，而且电感、电阻、线间电容和电导的作用都可忽略，因此整个电路的电能仅集中于电容中，磁能集中于电感线圈中，损耗集中于电阻中。 射频和微波频段是利用场的概念和方法，主要考虑场的空间分布，测量参数由电压U、电流I转化为频率f、功率P、驻波系数等，这是分布参数电路。在分布参数电路中，电磁场不仅随时间变化也随空间变化，相位有明显的滞后效应，线上每点电位都不同，处处有储能和损耗。 由于匀直无限长的传输系统在现实中是不存在的，因此工程上常用微波等效电路法。微波等效电路法的特点是：一定条件下“化场为路”。具体内容包括： (1)、将均匀导波系统等效为具有分布参数的均匀传输线； (2)、将不均匀性等效为集总参数微波网络； (3)、确定均匀导波系统与不均匀区的参考面。 2、传输线方程及其解 传输线方程是传输线理论的基本方程，是描述传输线上的电压、电流的变化规律及其相互关系的微分方程。电路理论和传输线之间的关键不同处在于电尺寸。集总参数电路和分布参数电路的分界线可认为是l/λ≥0.05。 以传输TEM模的均匀传输线作为模型，如图1所示。在线上任取线元dz来分析(dz<<λ)，其等效电路如图2所示。终端负载处为坐标起点，向波源方向为正方向。 图1. 均匀传输线模型图2、线元及其等效电路根据等效电路，有

国内外农产品加工业现状及发展趋势

国内外农产品加工业现状及发展趋势 曹宪周，郑翠红，秦锋，张自强 （河南工业大学机电工程学院，河南郑州450052 ） 【摘要】农产品加工业我国国民经济中具有十分重要的地位，而国内的农产品加工业发展比较落后，主要体现在加工技术及装备的落后。据统计每年国内由此而引起的损失竟达到400亿千克，所以提高、发展国内的农产品加工技术及装备迫在眉睫。 【关键词】农产品加工；现状；发展趋势 1 农产品加工业在中国国民经济中的地位 中国是农业大国，2009年中国粮食产量53082万吨，比上年增加211万吨，增产0.4%；其中稻谷产量为1930万吨，较上年增长18万吨；小麦总产量约1150万吨，较上年增加2.3％；玉米总产量在1500万吨左右，较上年同期减产9.3%；棉花产量640～670万吨，油菜籽产量为1300万吨，较去年增长10.2%。农产品的丰产，对保障人民群众的生活和繁荣国民经济起着十分重要的作用。 而发展农产品加工业，不仅可以提高农产品的综合利用，提高农产品其附加值；还可促进农产品出口，有利于提高中国农业的国际竞争力。 根据国家“十一五发展规划”要求，中国农产品加工转化率在今年年底将达到60％，主要农产品深加工比例达到40％以上，60％左右规模以上的农产品加工企业要通过IS0、HACCP体系认证，农产品加工关键装备国产化率达到60％以上，培育一批年销售收入超过100亿元和超过50亿元的龙头企业。力争实现年均增长12％的发展速度，至2010年底，农产品加工业产值突破7万亿元，农产品加工业总产值与农业产值之比超过1.5:1[1]。 2 国外主要发达国家农产品加工业现状 2.1 发达国家农产品加工业的特点 2.1.1 技术、装备水平高 ①农产品精深加工及综合利用技术。如菜籽、棉籽、豆饼等饼粕的脱毒及氨基酸、蛋白质分离提取技术；苹果和柑橘渣、皮提取香精、色素技术等；②功能保健食品加工技术。如蜂乳中活性物质的分离技术、蚂蚁体中草体蚁醛提取与纯化等技术；③生化技术。如在农产品加工中应用酶技术、微生物技术；④计算机、自控、微电子等高新技术。如现代图像识别技术，使水果、蔬菜的挑选、分级依靠计算机来自动完成，利用现代检测、控制和计算机技术，可实现对农产品生产加工过程的远程控制。 2.1.2 产、加、销一体化经营 2.1.3 产品质量标准体系完善 2.2 美国玉米的深加工 美国工业年消耗玉米4800万吨，占玉米的总供应量的16%，约为我国的4倍以上，主要产品由过去单纯的淀粉产品发展到变性淀粉、各种发酵产品、淀粉甜味剂（淀粉糖）、玉米油和蛋白饲料等多门类的产品体系。 2.2.1 玉米酒精 美国的发酵酒精工业近几年以每年30%左右的速度增长，现已成为世界上玉米酒精产量最大的国家，也是消耗玉米发酵酒精的主要市场。美国年生产发酵酒精约550万吨，其中燃料酒精占80%，食用酒精占20%。由于燃料酒精的生产，美国每年可减少价值5亿美元的汽油进口。 2.2.2 变性淀粉 美国每年变性淀粉的产量约90万吨，其中造纸用变性淀粉占总量的65%，食用变性淀粉占总量的25%左右，其他应用占10%。美国的斯特利公司和国家淀粉化学公司，是提供全系列变性淀粉的国际大型公司。在食品工业，通过利用玉米生产淀粉和制作各种玉米风味小吃，然后还将部分淀粉加工转化为甜味剂，制成玉米糖、玉米糖浆、葡萄糖、婴儿食品、早餐食品。还利用玉米淀粉提炼制作氨基酸、柠檬酸、抗菌素、多元醇、味精及利用玉米胚芽制取玉米油[2]。 2.2.3 玉米淀粉糖 美国玉米原淀粉的70%左右用来作制糖原料，仅用于生产糖类的玉米就达3300多万吨，超过中国整个玉米加工业所用玉米。据美国玉米精加工协会统计，2007年美国生产玉米淀粉糖耗用玉米1760万吨，主要产品包括高果糖浆(占

微波的技术小论文

微波技术小论文 题目名称微波技术的发展方向与前景 概述 学院（系）电子与信息工程学院 专业电子信息工程 学生姓名任子辉学号1152351 2014 年 5 月21 日

微波技术小论文 1.引言 微波技术是近一个世纪以来最重要的科学技术之一，从雷达到广播电视、无线电通信再到微波炉，微波技术对社会的发展和人们生活的进步产生着深远的影响。微波通常是指频率范围在３００ＭＨｚ－３００ＧＨｚ内的电磁波，其波长约在１米到１毫米之间，可被进一步细分为分米波，厘米波和毫米波，其对应频率分别为特高频（UHF，ultra high frequency），超高频（SHF，super high frequency），极高频（EHF，extremely high frequency）。随着现代微波技术的发展，波长在１毫米以下的亚毫米波也被视为微波的范畴，这相当于把微波的频率范围进一步扩大到更高的频率。因此，有的文献里也把微波的频率范围定义为300MHZ－3000GHZ 本文介绍了微波技术的发展以及在各个领域中的应用，并对微波技术未来的发展方向进行了讨论。 2.微波技术发展简史 微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。自从19世纪末德国物理学家赫兹发现并用实验证明了电磁波的存在后，对电磁波的研究便迅速展开。对微波直到20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展。但早期的设备不能满足实验的需要，主要表现为缺乏大功率的信号发生器和灵敏的信号接收器，因此早期的研究并没有取得实质性的进展。到了20世纪30 年代，高频率的超外差接受器和半导体混频器的出现为微波技术的进一步发展提供了条件，使得微波技术的发展取得的一定的进步。 在第二次世界大战期间，由于迫切需要能够对敌机及舰船进行探测定位的高分辨率雷达，大大促进了微波技术的发展。第二次世界大战后，微波技术进一步迅速发展，不仅系统研究了微波技术的传输理论，而且向着多方面的应用发展，并且一直在不断地完善。我国开始研究和利用微波技术是在20世纪70年代初期，首先是在连续微波磁控管的研制方面取得重大进展，特别是大功率磁控管的研制成功，为微波技术的应用提供了先决条件。20世纪80年代，我国开始生产微波炉，到目前为止，已经发展有家用微波炉、工业微波炉等系列产品，产品质量接近或达到世界先进水平。随着科学技术的迅猛发展，微波技术的研究向着更高频段──毫米波段和亚毫米波段发展。 3.微波技术发展现状和未来趋势 进入21 世纪，微波技术继续在广播、有线电视、电话和无线通信领域发挥着巨大的作用，在其他领域如计算机网络等应用中也崭露头角。在广播电视方面，截至2005 年，我国共有中波、短波、调频广播和电视发射台、转播台共计6.57

射频与微波论文-射频与微波应用与发展综述

射频与微波技术应用与发展综述 班级： 姓名： 学号： 序号： 日期：

摘要： 微波技术是近一个世纪以来最重要的科学技术之一,从雷达到广播电视、无线电通信，再 到微波炉，微波技术对社会发展和人们生活的进步产生着深远的影响。本文介绍了微波技 术的发展以及在各个领域中的应用,并对微波技术未来的发展方向进行了讨论。Abstract： Microwave technology is one of the most important technology in the nearly century, from radar to broadcast TV, radio communication, microwave oven, microwave technology had a profound impact on society development and progress of people's lives .The paper introduced the development of microwave technology and it’s applications in various fields. It also discussed the future direction of microwave technology. 关键词：微波技术，微波电效应，污水处理 Keywords: Microwave technology, microwave electric effect, sewage treatment 微波是指波长在1mm～1000mm、频率在300MHz～300GHz范围之间的电磁波，因为 它的波长与长波、中波与短波相比来说，要“微小”得多，所以它也就得名为“微波”了。微波有着不同于其他波段的重要特点，它自被人类发现以来，就不断地得到发展和应用。 19世纪末，人们已经知道了超高频的许多特性，赫兹用火花振荡得到了微波信号，并对其 进行了研究。但赫兹本人并没有想到将这种电磁波用于通信，他的实验仅证实了麦克斯韦 的一个预言──电磁波的存在。20世纪初期对微波技术的研究又有了一定的进展，1936年4 月美国科学家SouthWorth用直径为12．5cm青铜管将9cm的电磁波传输了260m远，波导 传输实验的成功激励了当时的研究者，因为它证实了麦克斯韦的另一个预言──电磁波可以 在空心的金属管中传输，因此在第二次世界大战中微波技术的应用就成了一个热门的课题。战争的需要，促进了微波技术的发展，而电磁波在波导中传输的成功，又提供了一个有效

辐照技术在农产品加工中的应用

辐照技术在农产品加工中的应用 辐照技术的作用机理是利用X、α、β、γ等射线照射物质，使其产生物理、化学和生物效应，以便达到预期的目标。常用的辐照源是60 Co、137 Se 产生的γ射线或电子加速器产生的X 射线。辐照技术具有无化学污染、杀菌灭毒效率高和对原有物质品质无损伤等优点，在工业、农业和医疗方面都有广泛应用，如用于农作物育种和花卉变异、食品保鲜与贮存、医疗用品灭菌消毒，以及高分子材料辐照改性等。近年来我国航天事业突飞猛进，带动了太空育种技术的发展，利用空间环境的强辐射、弱地磁、微重力、高真空和超洁净等显著特点对作物进行航天诱变改良，培养出许多产量更高、质量更好和抗逆性更强的农作物品种。在食品贮藏与安全保障方面，我国辐照技术和设施的研究成熟可靠，商业化应用也有了一定的规模。 近年来，世界范围内的恶性、突发性食品安全事件不断发生。2008 年，爱尔兰猪肉遭受二恶英污染，中国国家质检总局查封300 余t 到岸猪肉，召回90多t 已进入流通环节的爱尔兰猪肉制品。2011 年，美国召回27 t 感染大肠杆菌的牛肉制品，食用受污染牛肉导致多人中毒甚至死亡。微生物性危害造成的食源性疾病给人类健康造成了严重的后果。食品辐照的研究主要包括农产品药物残留的降解、肉制品及水产品控制保鲜、食品鉴定及检疫等。食品辐照技术也是利用γ射线、X 射线和电子束等对食品进行处理，以期达到延长保质期、杀虫灭菌、提高食品卫生质量的目的。世界卫生组织现已证明辐照食品的安全性，不存在毒理学、微生物学以及影响食品营养品质的问题［6］。与其他食品保鲜干燥方法相比，辐照技术不添加化学防腐剂，不会对环境造成污染，同时可不破坏食品包装进行操作，因此在食品加工和检疫方面得到了普遍应用。食物过敏一度影响着人们的饮食结构，为应对不良的机体反应，患者只能避免食用致敏性食物。辐照技术可以促进生物大分子的降解，降低蛋白质的热稳定性，影响交联反应，改变分子构象，破坏抗原决定簇，有望成为解决食物过敏的技术手段。 惠卫甲等利用60Coγ射线辐照苹果汁中4 种拟除虫菊酯类农药和3 种氨基甲酸酯类农药，观察不同辐照剂量对农药降解效果和苹果汁主要理化指标的影

微波技术原理及其发展与应用_孙凤坤

主观因素影响，尽量把这种影响淡化，但是仍然是有所欠缺的，因此，指标权值量化方面的研究仍然是以后工作的难点。 参考文献[1]杨松林.工程模糊论方法及其应用[M].北京：国防工业出版社，1996. [2]翟晓敏， 盛韶涵，何建敏[J].系统工程理论与实践，1998(7).[3]张景林.安全评价基础[M].北京.兵器工业出版社，1991. [4]陈万金.安全科学理论与与实践[M].北京：北京理工大学，2005. 作者简介：吴喜，男，助理工程师，注册安全工程师、安全评价师，现从事电力行业安全评价及安全设计相关工作。微波技术原理及其发展与应用 孙凤坤 邢泽炳 （山西农业大学工学院，山西太谷030801） 1引言 微波是一种波长很短的电磁波，其波长范围在0.1mm~1m 之间，由于其最长波长值比超短波最小波长值还要短，故称其为微波。微波具有极高的频率，其范围在300MHz~3000GHz 之间，故微波亦称作“超高频电磁波”。微波整体范围介于红外线与超短波之间，根据微波波长范围的不同，又可将微波分为分米波、厘米波、毫米波以及亚毫米波。微波在整个电磁波频谱中所处的位置简图如图1所示[1]。 图1电磁波频谱分布简图随着科学的发展，微波技术得到了广泛的应用，尤其是在通信行业，如微波卫星通信、 微波散射通信、模拟微波通信和数字微波通信等。为避免微波通信频率与工业、医学、科学等的频率相互干扰，故将微波通信频率与其他用途的微波频率分开使用。目前，工业、医学、科学常用的微波频率有433MHz 、915MHz 、2450MHz 、5800MHz 、22125MHz ，其中915MHz 和2450MHz 在我国常用于工业加热。 2微波技术的发展历程微波技术的发展主要取决于微波器件的应用和发展。早在20世纪初，就有研究人员开始了对微波理论的探索，并进行了相关的实验研究。但由于当时信号发生器功率较小，加之信号接收器灵敏度较差，使得实验未能取得实质性的进展[2]。1936年，波导技术的进一步发展为微波技术的研究提供了可靠的理论及实验条件。美国电话电报公司的George C.Southworth.将波导用作宽带传输线并申请了专利，同时，美国麻省理工学院的M.L.Barrow 完成了空管传输电磁波的实验，这些工作为规则波导奠定了理论基础，推动了微波技术进一步向前发展[3] 。20世纪40年代，第二次世界大战期间，雷达的出现和使用引起了人们对微波理论和技术的高度重视，并研制了很多微波器件，在此期间，微波技术迅速发展并在实际应用中得到认可。但在当时战争条件下，各国都忙于实际应用，对微波理论的研究尚为欠缺，所以使得微波理论滞后于实际应用。1945~1965年，微波技术的发展速度有了明显提高，同时，其应用范围也更加广泛。在这20年间，逐步开辟了微波新波段并形成了射电气象学、射电天文学、微波波谱学等一系列新的科学领域。比较系统和完整地建立了一整套微波电子学理论，为微波技术的进一步发展打下了理论基础。1965年以后，微波集成电路与微波固体器件的发展和应用时微波设备朝着定型化与小型化的方向发展。目前，微波设备正向着更高频段、宽频带、高功率、数字化、高可靠性、小型化等方面发展，单片集成化和毫米、亚毫米波段微波的发展已成为现阶段微波技术研究的重点方向[4] 。3两种常用的微波技术3.1微波加热3.1.1微波加热的原理微波加热是通过极性介质材料对微波的吸收作用从而将微波的电磁能转化为介质的热能来实现的。该转化过程与介质材料内部分子的极化有密切关系。具体原理如下：当把含有极性分子的物料置于微波电磁场中时，介质材料中的极性分子在高频交变的电磁场中产生每秒高达数亿次的剧烈转动，并随着高频交变电磁场的方向重新排列，极性分子这种有规律的周期性运动必须克服相邻分子间的干扰和阻碍，从而产生一种类似于摩擦的效应。该效应微观结果表现为微波的电磁能量转化为介质材料内的能量，而宏观即表现为被加热的物体温度升高[5-6]。 3.1.2实现微波加热的条件 由于微波加热是一种物料在电磁场中靠自身损耗电磁能而进行的体加热，是基于极性分子介质材料对微波的吸收作用而产生的热效应，所以，欲实现微波加热，就要求物料本身必须能够吸收微波[5]。 （1）极性分子组成的介质材料，吸收微波的能力比较好。例如，水分子的极性非常强，能够很好地吸收微波，所以但凡含水的物质必定能够吸收微波，即含水的物质一定能实现微波加热。 （2）非极性分子组成的介质材料，很少吸收甚至不吸收微波，但却能透过微波，所以这类物质可用作微波加热的容器，也可用作密封材料。例如，塑料制品、玻璃、陶瓷、竹器皿、聚乙烯、聚四氟乙烯等。用 这类物质作加热容器，微波射入后只能使食品加热，而容器本身不会 发热。（3）还有一种特殊的物质不吸收微波，即金属[4]。与光波照射到镜面会被全部反射的特性相似， 当微波照射到金属表面时，也会被全部反射，即微波对金属不起作用，从而可知，金属制品不可以用作微波加热容器。3.1.3微波加热的注意点 （1 ）由于金属不吸收微波，并且会将照射到金属表面的微波全部反射，所以要避免用微波对金属膜包装的物品或在包装袋上印有金属粉制图像的物品进行加热，否则金属下面的部分将不会有任何加热效果[4]。（2）避免在被加热物体中混入金属片或金属针。不仅被加热物体表面要求不能有金属，而且被加热物体内部同样不可混入金属。这是因为金属尖端是微波电场最集中的地方，不仅不能实现正常加热，而 且还会形成尖端放电，从而在尖薄部位产生高热[4] 。 （3）对使用的加热容器有选择性。由于塑料、陶瓷、玻璃、竹器皿等非极性分子组成的材料能透过微波却不吸收微波，所以非常适合用作加热容器。一般情况下，用塑料或陶瓷做微波加热容器最佳。3.1.4微波加热的特点（1）微波加热的即时性[7]。由于微波加热是将电磁能转化为热能， 故为内部加热，不需要热传递过程，且内外同时加热，效果均匀，瞬时 即可达到高温，方便省时。（2）微波加热的高效性[7]。在微波加热过程中，只有被加热物体自身吸收微波并转化为热能，而微波设备的加热室壁是不吸收微波的金属材料，加热容器为几乎不吸收微波的非极性物质，所以，加热设备本身和相应的加热容器几乎没有热损失，故其热效率非常高。（3）微波加热的选择性。介质材料由极性分子和非极性分子组 成，根据微波加热的条件及原理，只有极性分子组成的物质才可以吸 收微波实现微波加热。因此，可以利用微波加热的这一特性来实现对混合物料中不同组分或不同部位的选择性加热[7]。（4）微波加热安全无害，没有废弃物产生。与采用矿物燃料燃烧进行加热的常规方法相比，微波加热不产生二氧化碳，对环境没有污 染[7] 。（5）微波加热时由于内部缺乏散热条件，所以使得内部温度高于外部温度，使温度呈现梯度分布，形成驱动内部水分向表面渗透的蒸摘 要：微波技术在短短的几十年内已渗透到各行各业，对社会发展和人们的生活产生了深远影响。文章在微波发展的基础上， 详细介绍了微波加热和微波灭菌两种技术的作用机理，并对微波加热的条件、特点等作出说明，另外，还包括微波技术在各个领 域的广泛应用， 同时对微波技术目前存在的问题作了分析，并对微波技术的发展前景作了展望。关键词：微波技术；微波加热；微波灭菌；原理；应用；前景3--