微波加热原理.doc

微波加热原理微波加热原理微波加热原理另外,在微波加热中,物质是否升温完全取决于是否有微波输出。即当仪器有微波输出时,物质会迅速被加热，而且由于上述的/内加热0作用，物质升温的速度极快；而当微波辐射一旦停止,加热过程也旋即结束。这对消解进行温度控制十分有利,是实现消解过程自动控制的基础。无论是均匀加热还是温度可控,都非常有利于样品的消解.正是这两个优点，使得微波消解在众多的消解方法中脱颖而出，成为现阶段最有效的消解方法。微波加热是电场能量深入到物料的内部，通过两种作用将能量传递至物质：偶极旋转和离子传导[104］。偶极旋转是由于极性分子内电荷分布不平衡，分子偶极矩方向尽力与迅速改变的电磁场相匹配，其取向由电场的方向决定，外加电场改变方向，偶极矩也改变方向，由于微波场中电场改变方向达每秒几十亿次,极性分子方向也频繁地变换,分子间旋转、碰撞、摩擦,因而将电磁能通过机械运动转化为动能，并将动能进一步转化为热能。离子传导是第二种能量转移的方式，当体系中有自由的离子或离子物种存在时,在电场中,正、负离子分别向阴、阳两极运动，交变电场迅速地转变方向，粒子频繁摩擦，体系温度瞬时升高，电磁能变机械能(动能），进而变为热能。微波加热不同于一般的常规加热方式，是材料在电磁场中由介质损耗而引起的体加热，不仅加热速度快，而且可以在不同的深度同时加热，受热体系温度均匀，无温度梯度，无滞后效应等，被称为内加热。传统加热是由外部热源通过热传导和热对流来实现.内加热的加热速度快，只需要传统加热法的1/10－1/100的时间即可完成,热效率很高。引自（碳酸二甲酯与苯酚酯交换反应合成碳酸二苯酯的研究)1微波提取方法的原理和加热机制微波具有电磁性,它有相互垂直的电场和磁场。电场能够引起偶极转动和离子迁移，从而引起分子运动，极性分子在微波电磁场的作用下，产生瞬间极化,并以24。5亿次/秒的速度做极性变换运动,从而产生键的振动、撕裂和粒子之间相互摩擦、碰撞,使分子活性部分更好地接触和反应,同时迅速生成大量的热能.物质吸收微波能，细胞内部温度迅速上升，压力超过细胞壁膨胀承受能力,使细胞破裂，细胞内有效成分自由流出,被介质捕获并溶解.溶剂的介电常数和电导率影响样品的微波能吸收和分布。溶质和溶剂的极性越大,微波提取的效率就越高[3].非极性溶剂不吸收微波,微波对其不起加热作用,常将极性和非极性的溶剂按照一定的比例混合，以达到最佳的提取效果。微波的作用很大程度上取决于溶剂和基质的性质.所选的溶剂应具有较高的介电常数和较强的微波吸收能力.提取的选择性和介质吸收微波的能力可以通过混和溶剂来调整［4］。当溶剂的介电常数较低时，基质本身与微波作用，而基质周围的温度较低。这种作用对于提取对热敏感的化合物具有明显的优越性。Pare等人成功地利用这种方法提取植物中的精油［5]。干燥的样品在进行微波提取之前应该先浸湿［6］,这是因为水的介电常数高，吸收微波能力强,在微波提取时可以引起局部过热,促进目标物释放到介质中.在微波提取过程中，微波加热与常规加热提取的导热方式不同。微波加热是直接穿透容器，物料整体被加热，无温度梯度，物料内外温升均匀，加热速度快、无滞后效应，样品与溶剂在很短的时间内便可升到很高的温度，比常规加热法一般要快20~100倍.微波对提取体系中的不同组分具有选择性加热，是至今唯一能使目标组分直接从基体分离的提取过程，具有较好的选择性。另外,微波对不同植物细胞或组织有不同的作用,细胞内二oo六年十二月重庆中草药研究第2期（总第54期）47产物释放也有一定的选择性。沈岚等研究发现微波提取对不同形态结构的中药有选择性，对含不同极性成分的中药选择性不显著［7]。结构上的差异导致中药材吸收微波能力各不相同,从而造成微波提取的选择性。微波加热则属于内部加热方式，电磁能直接作用于介质分子转换成热,且透射性能使物料内外介质同时受热,不需要热传导，而内部缺乏散热条件，造成内部温度高于外部的温度梯度分布，形成驱动内部水分向表面渗透的蒸汽压差，加速了水份的迁移蒸发速度.特别是对含水量在30%以下的食品，速度可数百倍的缩短，在短时间内达到均匀干燥。