電磁波的發現使人們進入信息社會。微波技術將通訊、廣播、電視送入千家萬戶。而微波能的應用,人們首先享受到了微波爐的神妙,并為工業加熱提供了一種新的加熱方式。這種加熱方式在工業、農業、化工、醫療等方面都得到廣泛應用。一是利用其熱效應,主要用于食品、藥材、農副土特產品、木材、紙板、化工產品等的加熱干燥,陶瓷的預烘及燒結,橡膠的硫化預熱等。二是利用其生物效應,對食品、藥材、農副土特產品等的低溫殺菌、防霉保鮮,白酒的催陳、醇化,中止發酵,育種等。微波加熱作為當今*,早已從實驗室、家庭走向生產實用階段,為食品、醫藥、農副土特產品的加工撐起一片藍天,前景十分廣闊。
一、微波加熱干燥、殺菌機理
微波是頻率從300MHz~300GMHz的電磁波,其方向和大小隨時間作周期性變化。微波與物料直接相互作用,將超高頻電磁波轉化為熱能的過程即為微波加熱過程。水是強烈吸收微波的物質,物料中的水分子是極性分子,它在微波作用下,其極性取向隨著外電磁場的變化而變 化,915MHz的微波可使水分子每秒鐘運動18.3億次,致使分子急劇磨擦、碰撞,使物料產生熱化和膨化等一系列物化過程而達到微波加熱目的。
細菌是由水、蛋白質、核酸、碳水化合物、脂肪和無機物等復雜化合物構成的一種凝聚態介質。微波殺菌是微波的熱效應和生物效應共同作用的結果。微波對細菌的熱效應是使蛋白質變性,使細菌失去營養、繁殖和生存的條件而死亡。微波對細菌的生物效應是微波電場改變細胞膜斷面的電位分布、影響細胞膜周圍電子和離子濃度,從而改變細胞膜的通透性能,細菌因此營養不良,不能正常新陳代謝,細菌結構功能紊亂,生長發育受到抑制而死亡。此外,決定細菌正常生長和穩定遺傳繁殖的核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA),是由若干氫鍵緊密連接而成的卷曲形大分子。足夠強的微波場可以導致氫鍵松弛、斷裂和重組,從而誘發遺傳基因突變,或染色體畸變,甚至斷裂。微波殺菌正是利用了電磁場的熱效應和生物效應對生物的破壞作用。因此,微波殺菌溫度低于常規方法。一般情況下,常規方法殺菌溫度要120℃~130℃,時間約半小時以上;而微波殺菌溫度僅要70℃~105℃,時間約90~180秒。圖3是微波殺菌特性曲線。(見后頁)微波殺菌要有三個階段。*階段是迅速升溫,達到預定殺菌溫度,此段宜用較強的均勻能量密度;第二階段,是保溫過 程,使殺菌物料的溫度處于均衡的過程;第三階段是自然或強制冷卻過程。
二、微波加熱干燥、殺菌特點
1、加熱迅速、均勻
不需熱傳導過程,它能在瞬間穿透到被加熱物料中,穿透深度可達幾公分,甚至十幾公分,數秒到數分鐘就能把微波能轉換為熱能。微波具有選擇性加熱,將使加熱更均勻。
2、節能高效
由于含有水份的物質極易直接吸收微波而發熱,沒有經過其他中轉換環節,因此,除少量的傳輸損耗外幾乎無其它損耗。微波加熱與遠紅外加熱相比,節約能量1/3~1/2。
3、防霉殺菌保鮮
微波加熱具有熱力效應和生物效應,因此,能在較低溫度下殺滅霉菌和細菌;能zui大限度地保存物料的活性和食品中的維生素、色澤和營養成份。
4、工藝*,可連續生產
只要開關微波電源即可實現加熱或終止。它有完善的傳送系統,可確保連續化生產,節省勞力。
5、安全無害
由于微波能是控制在金屬制成的加熱室內和波導管中工作,所以微波泄漏被有效地抑制。沒有放射線危害及有害氣體排放,不產生余熱和粉塵污染,既不污染物料,也*。
6、設備占地小,改善勞動條件。
三、微波能促進醫藥工業發展
從二十世紀40年代美國雷聲公司制造*臺微波爐,到了五、六十年代,伴隨著大功率磁控管的研制成功,美英等國隧道式、曲折波導等多種加熱器的問世,國外在微波能的應用上掀起了一場新的"能源革命行動",微波能的應用普及到食品、醫藥、農副土特產品加工、化工工業及當代*技術等眾多領域中,技術*。*以來,我國醫藥加工業都是采用傳統的加熱干燥、殺菌方式, 如采用熱風、遠紅外進行藥品的干燥,用高溫高壓,鈷60等進行殺菌。它們不僅熱效率低、加熱時間長、占地面積大,不利于環保,同時,殺菌要在120℃左右的高溫下,時間20~40分鐘,其藥品的藥效和營養成份受到一定程度的破壞。而采用微波干燥、殺菌能充分發揮微波干燥、殺菌特性,就可以解決傳統加熱的弊端。例如:用精心設計的藥丸微波干燥、殺菌設備,加工的藥丸不龜裂,*性好,保持原藥性,大大延長了保質期。采用5kW微波口服液殺菌的設備,每小時可加工10mL的口服液5000支以上,其殺菌溫度僅為80℃左右,時間不到1分鐘。不僅衛生指標達標而且口服液色澤清澄、保持了口服液原營養成份、無沉淀、口感佳。
近年來,微波在醫藥干燥、殺菌,醫藥的微波萃取發展很快。同 時,由于微波真空、微波真空冷凍升華技術的不斷突破,更促進了微波在醫藥加工業的發展。
實踐證明,微波更適用于產品價值高、質量要求嚴、熱傳導率低、用傳統工藝難以加工的物料。而對于含水量過大的物料,單純用微波脫水有時也是不經濟的。如果將微波與熱風、蒸氣或遠紅外等方法相結 合,常會得到"事半功倍"的效果。如微波與熱風相結合干燥,速率要比用傳統熱風干燥提高8倍以上。用微波與遠紅外作為熱源,利用遠紅外可使物料分子、原子振動產生熱能,二者結合,其干燥速率將是熱風干燥的10倍以上,熟化物料的速率也較其它熱源快5倍以上。這種具有科學性、實用性的組合,既無任何環境污染,又高效節能,大大延長產品保鮮期。
采用*改造傳統醫藥工業,將為海內外醫藥工業開拓出一條嶄新道路。微波能在醫藥等工業上的應用是廣大廠家需求,也是科學發展與人類社會進步的需求。
我們相信,只要從事微波電子技術與醫藥等工業技術的科學工作者緊密合作,一定會使我國的醫藥工業走向*水平。
殺菌設備/微波殺菌設備/殺菌機 殺菌設備/微波殺菌設備/殺菌機
山東東旭亞機械設備有限公司
李津
地址:山東省濟南市槐蔭區吳家堡董莊工業園168號
:
: