【文章內容簡介】 的工業(yè)企業(yè)不斷涌現(xiàn)出來，幾大公司生產的家用微波爐幾乎占據(jù)了世界同類產品總產量的70%以上，而且這一比例還在不斷增加，價格低廉，受到了國內外用戶的歡迎。談到微波加熱及其在工農業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)中的應用，不得不回顧一下這一新技術在我國的發(fā)展歷史。早在20世紀70年代初，上海、南京等沿海城市中的幾個電子管廠率先研制出了微波加熱設備中的心臟部件即微波電子管—— 磁控管，與此同時，這些工廠及一些研究所也相互配合進行了一些在工業(yè)中應用的探索。例如上海輕工業(yè)研究所與上海燈泡廠合作，設計一套45kW的微波功率設備（隧道式微波干燥機）用于上海兒童食品廠的乳兒糕（一種嬰兒吃的糧食制品）生產線上。該生產線原采用蒸汽烘干，技術落后，廠房占地大，工人勞動強度高；采用微波加熱方法后，占地面積大大縮小，環(huán)境清潔，加熱烘干效率大大提高。原來的熱風干燥需6～8h（小時），采用微波加熱方法后，只需9min（分鐘）的極短時間，還解決了產品破碎以及易于酸敗等許多問題，同時還實現(xiàn)了生產過程的自動化，節(jié)省了50%的勞動力。唯一的不足是生產成本提高了（主要是生產設備的投資成本）。當時，為了宣傳和推廣微波新技術在輕工行業(yè)中的應用，上海市有關部門還請上?？茖W教育電影制片廠專門為該車間拍了科教紀錄片。美國、英國等西方發(fā)達國家在20世紀70～80年代，首先在食品和橡膠這兩個行業(yè)中開始使用微波加熱方法，在對它們的主食面包的發(fā)酵和烘烤，油炸食品，蔬菜的煮白，雞肉、熏肉、火腿、鯡魚、土豆片、肉餡等進行微波烹調和加工中取得了良好效益，對深度冷凍的肉制品的回原和解凍中效果顯著。對汽車輪胎的預加熱，對橡膠條的硫化（使橡膠具良好彈性的一種必要的加工處理技術）是微波最具有優(yōu)勢的一種處理方法。在橡膠硫化中，由于微波加熱是體積加熱，它與常規(guī)硫化方法不同，溫度上升速率不再取決于橡膠表面上的熱流情況；根據(jù)產品的厚度，微波加熱橡膠可以比常規(guī)加熱方法快上幾十甚至上百倍，從而大大縮短了處理時間，生產率的提高是通過低耗地增加流水線的速度來實現(xiàn)的。我國從20世紀80年代初開始相繼從國外引進了一些微波橡膠硫化設備，不久后，自行研發(fā)成功的相應設備也應用在一些工廠中，目前，已有很多廠家能夠生產這類設備。橡膠行業(yè)應該說是微波技術應用得最為成功、效益最為明顯的一個行業(yè)之一。最近幾年，我國的汽車工業(yè)快速發(fā)展，因此，像橡膠密封條等汽車配件量將會大量增加，這就使得在橡膠硫化技術中處于優(yōu)勢的微波橡膠硫化設備供不應求。圖43為橡膠微波硫化設備，圖44為微波解凍設備。圖43　微波橡膠硫化設備圖44　微波解凍設備在國外，微波另一種長期持久的應用是對蔬菜的煮白。所謂煮白就是中止蔬菜中酶的活動，否則在儲存期中會降低蔬菜質量。通常，蔬菜和水果在冷凍前都需要用開水或蒸汽煮白，其目的是使過氧化氫酶和過氧化物酶滅活。因為它們是蔬菜中最耐熱的氧化酶，由于它們的存在，會使冷凍或解凍后的產品產生顏色和口感風味上的變化。研究表明，為使蔬菜和水果內部的酶滅活，用常規(guī)的開水或蒸汽處理，不僅維生素C和液體的損失都比較大，而且由于表面過熱，使外形和味道也受到一定程度的影響。利用微波煮白，上述損失就要小得多。與常規(guī)技術相比，利用微波的優(yōu)點是溫升快，而常規(guī)方法的主要缺點是由于長時間地暴露在水或蒸汽中，將會由于水分及營養(yǎng)物的濾出而失重過多，但在過去，主要認為對于這種季節(jié)性的廉價產品，微波設備的成本過高，折中的辦法是做成組合系統(tǒng)，即用常規(guī)方法將蔬菜加熱到60℃，然后在蒸汽環(huán)境中再用微波迅速將其加熱到90℃，一臺具有蒸汽注入的20kW的微波蔬菜煮白設備在英國制成后，每小時的處理速度約為300kg。該系統(tǒng)需要蒸汽提供20%的熱量。與常規(guī)技術相比，組合系統(tǒng)的總處理時間減少，而且產品煮白均勻。國外開發(fā)的另一個項目是利用微波從肉、骨頭和脂肪殘渣中煉油，用來生產油脂及動物飼料。這種高級油脂可用來生產人造奶油和優(yōu)質肥皂。在微波煉油中，一旦油脂開始熔化和被熔解，它們就會從微波設備中直接流出，這與用常規(guī)加壓熬煮方法相反，在后一方法中，油脂要一直處理到最后才能從設備中取出，這樣，就會使油脂降級。微波熬油實際上沒有初始的水分蒸發(fā)，只是把脂肪從骨頭中分離出來。一臺30kW功率的微波熬油機可以達到1500kg/h的產量，效率很高。在日本，報道了采用微波和熱風組合的加熱設備（頻率為915MHz，功率為125kW）對快煮雞蛋面作最后的干燥之用，它以每小時600kg的速度處理面條，使面條中的含水量從30%下降到13%，而熱風則維持在80℃的溫度。另一個成功應用的例子就是干燥紫菜——一種具有良好風味的海藻產品。該產品像紙一樣薄，故在傳送帶上通過干燥機，用12kW的功率從大約每秒6張的速度處理，最后的含水量為5%。最近10年來，我國在方便面的脫水干燥工藝中逐漸采用微波方法取代傳統(tǒng)的油炸方法，收到了成效，節(jié)約了時間，提高了效率和產品的質量。現(xiàn)在上海等沿海廠商正在增產這種用于方便面干燥的自動生產線，以供市場上的急需。在英國，報道了一臺利用微波和熱風組合的裝置，在干燥洋蔥中取得了顯著的成效的事例。它先用常規(guī)熱風將洋蔥的含水量從80%烘干到10%，再利用微波使其含水量從10%降到5%。要知道在這一段含水量降低過程中，如果仍采用常規(guī)方法進行，那么其干燥過程將是十分漫長的，從而大大增加了能源成本。而采用微波加熱技術方法后則要迅速得多，從而節(jié)約了30%的能源成本，并使含菌量減小90%。美國微波干燥公司研制了一條915MHz，60kW的通心面干燥機，該機先用71～82℃的熱風在35min內將面條的含水量降到18%左右，然后采用微波加熱方法，輔以溫度為82～93℃、相對濕度為15%～20%的熱風對流。利用微波快速升溫，由里向外蒸發(fā)水分的優(yōu)點，再用熱風加速了表面水分的蒸發(fā)，在12min內將含水量再降到13%～%，最后進行冷卻。該機組比原有設備節(jié)能25%。日本也有類似的產品。用上述設備加工的產品其色澤、口味、口感等都比傳統(tǒng)方法的好，這類加工設備還可干燥薯片等食品。法國國際微波公司應用微波真空干燥生產速溶橘粉，長度12m，饋入2450MHz，48kW的微波功率，使用玻纖增強聚四氟乙烯輸送帶的連續(xù)隧道式微波真空干燥機。其原理是先將含有63%，堆高至3～7mm，在1000～16 000Pa的低壓強下輸入微波功率，加熱40min，可使產品膨化到厚度為80～100mm，制成含水量為20%的速溶橘粉。每小時產量為49kg，年生產能力為220t（噸）。該產品不僅保持了橘汁原有的顏色和風味，而且保留的維生素C含量是噴霧干燥方法不可能達到的。由此可見，微波加熱方法的優(yōu)點是其他任何傳統(tǒng)加熱方法無可比擬的。日本成功地用16個2450MHz，5kW的微波源干燥蛋黃粉。加工的方法是把漿料分布在傳送帶上，先用遠紅外線預熱到80℃，然后用微波加熱，使?jié){料膨化至3～7cm厚，再急劇冷卻到40℃，切碎后繼續(xù)用常規(guī)方法干燥，最后制成蛋黃粉，每天產量可達1t。我國在食品的微波加工和處理技術中應用更廣泛。例如，南京某營養(yǎng)食品廠生產的天然花粉是一種高級滋補營養(yǎng)品，含有多種維生素及各種營養(yǎng)素，處理溫度不能超過60℃。傳統(tǒng)方法的工藝是采用冷凍干燥和鈷60放射線滅菌，生產效率低，能耗大，成本高。而采用2450MHz，10kW的隧道式微波干燥滅菌機后，實現(xiàn)了連續(xù)化生產，縮短了加工周期，提高了勞動生產率，效率提高了幾十倍，%，加熱均勻，產品質量好，具有低溫滅菌效果，改善了勞動條件，減少了占地面積。利用微波對瓜子實現(xiàn)干燥—噴香—焙炒自動化生產后，具有膨化均勻，無焦痕，酥脆，香味濃厚，無菌等優(yōu)點，比遠紅外焙烤節(jié)能50%，成為城鄉(xiāng)人民喜好的傳統(tǒng)炒貨食品之一。此外，還在軟糖、方糖、魔芋片、檳榔芋、豆腐皮、魚片、魚丸、可可粉、鹽水鴨等許多傳統(tǒng)風味食品領域做了大量可喜的試驗和探索，有的已經成功并已進行批量生產，有的有待改進提高。采用微波處理不僅節(jié)能明顯，而且具有殺菌功效，這種滅菌機理與傳統(tǒng)的巴氏高溫滅菌機理不同，屬于低溫滅菌范圍，因此對食品的營養(yǎng)成分損失很小。在另一個工業(yè)領域即造紙工業(yè)中，很早就對紙張、浸漬紙、復合紙以及涂層油墨、膠合劑的微波干燥進行了大量研究，有的已成功地用于生產。用微波干燥紙張不僅速度快，而且由于微波具有選擇性加熱的特點，而使水分自動調平，干燥均勻能保證印刷質量。用微波干燥樹脂浸漬紙，由于其內外同時被加熱，使紙內部的樹脂聚合較快，很少流動到表層，因此分布比較均勻，提高了紙的內部黏結強度與表面耐磨性能，折曲性能也大大提高。利用微波和遠紅外組合機對瓦楞紙板進行干燥，不僅可以增加產量，提高產品質量，產品挺度和抗壓強度都得到了提高，殺菌防霉效果明顯，達到了外貿包裝要求，并且大大節(jié)能。此外，在紙板電池生產、彩色印刷品上光干燥過去都是采用紅外線烘干，上光油與紙張黏合性能差，表面有皺紋而且不平整，光亮度也不夠，而采用2450MHz，10kW組合加熱器后，產量質量提高，色彩鮮艷，提高了勞動生產率，在耗電量相同情況下，產量提高了50%。在紡織工業(yè)中，微波的成功應用是印染固色，即在纖維中固定染料的顏色，使其不褪色。通常是將微波和飽和蒸汽一起把紡織纖維快速升溫，在一定的溫度和濕度條件下，使染料分子完全擴散到纖維內部，發(fā)生化學反應而結合，達到固色的效果。微波所需的能量僅為遠紅外的20%，而且各項物理指標色澤等都有一定程度的提高。我國一些工廠在染料、化肥、藥品特別是中成藥的干燥滅菌工藝中積累了豐富的經驗，特別是最近若干年來，微波在中藥和一些植物根莖的萃取和提取工藝中取得了驚人的進展，有的已有成套提取裝置在藥械市場上銷售。常規(guī)的提取原理是將天然產物與適當?shù)娜苊交旌霞訜?，其中可溶性成分在濃度差推動下，依靠熱的作用，從物質內部逐步遷移到表面，再轉移到溶媒中。而微波的提取技術則不同，當被提取物和溶