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微波杀菌机促进医药加工业的发展

文章出处:admin 人气:发表时间:2018-04-03 17:09

电磁波的发现使人们进入信息社会。微波技术将通讯、广播、电视送入千家万户。而微波能的应用,人们首先享受到了微波炉的神妙,并为工业加热提供了一种新的加热方式。这种加热方式在工业、农业、化工、医疗等方面都得到广泛应用。一是利用其热效应,主要用于食品、药材、农副土特产品、木材、纸板、化工产品等的加热干燥,陶瓷的预烘及烧结,橡胶的硫化预热等。二是利用其生物效应,对食品、药材、农副土特产品等的低温杀菌、防霉保鲜,白酒的催陈、醇化,中止发酵,育种等。微波加热作为当今高新技术,早已从实验室、家庭走向生产实用阶段,为食品、医药、农副土特产品的加工撑起一片蓝天,前景十分广阔。
一、微波加热干燥、杀菌机理  
微波是频率从300MHz~300GMHz的电磁波,其方向和大小随时间作周期性变化。微波与物料直接相互作用,将超高频电磁波转化为热能的过程即为微波加热过程。水是强烈吸收微波的物质,物料中的水分子是极性分子,它在微波作用下,其极性取向随着外电磁场的变化而变化,915MHz的微波可使水分子每秒钟运动18.3亿次,致使分子急剧磨擦、碰撞,使物料产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热目的。  
细菌是由水、蛋白质、核酸、碳水化合物、脂肪和无机物等复杂化合物构成的一种凝聚态介质。微波杀菌是微波的热效应和生物效应共同作用的结果。微波对细菌的热效应是使蛋白质变性,使细菌失去营养、繁殖和生存的条件而死亡。微波对细菌的生物效应是微波电场改变细胞膜断面的电位分布、影响细胞膜周围电子和离子浓度,从而改变细胞膜的通透性能,细菌因此营养不良,不能正常新陈代谢,细菌结构功能紊乱,生长发育受到抑制而死亡。此外,决定细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA),是由若干氢键紧密连接而成的卷曲形大分子。足够强的微波场可以导致氢键松弛、断裂和重组,从而诱发遗传基因突变,或染色体畸变,甚至断裂。微波杀菌正是利用了电磁场的热效应和生物效应对生物的破坏作用。因此,微波杀菌温度低于常规方法。一般情况下,常规方法杀菌温度要120℃~130℃,时间约半小时以上;而微波杀菌温度仅要70℃~105℃,时间约90~180秒。
微波杀菌要有三个阶段:
第一阶段是迅速升温,达到预定杀菌温度,此段宜用较强的均匀能量密度;
第二阶段,是保温过程,使杀菌物料的温度处于均衡的过程;
第三阶段是自然或强制冷却过程。
二、微波加热干燥、杀菌特点
1、加热迅速、均匀  
不需热传导过程,它能在瞬间穿透到被加热物料中,穿透深度可达几公分,甚至十几公分,数秒到数分钟就能把微波能转换为热能。微波具有选择性加热,将使加热更均匀。
2、节能高效  
由于含有水份的物质极易直接吸收微波而发热,没有经过其他中转换环节,因此,除少量的传输损耗外几乎无其它损耗。微波加热与远红外加热相比,节约能量1/3~1/2。
3、防霉杀菌保鲜  
微波加热具有热力效应和生物效应,因此,能在较低温度下杀灭霉菌和细菌;能最大限度地保存物料的活性和食品中的维生素、色泽和营养成份。
4、工艺先进,可连续生产  
只要开关微波电源即可实现加热或终止。它有完善的传送系统,可确保连续化生产,节省劳力。
5、安全无害  
由于微波能是控制在金属制成的加热室内和波导管中工作,所以微波泄漏被有效地抑制。没有放射线危害及有害气体排放,不产生余热和粉尘污染,既不污染物料,也不污染环境。
6、设备占地小,改善劳动条件。
三、微波能促进医药工业发展  
从二十世纪40年代美国雷声公司制造第一台微波炉,到了五、六十年代,伴随着大功率磁控管的研制成功,美英等国隧道式、曲折波导等多种加热器的问世,国外在微波能的应用上掀起了一场新的"能源革命行动",微波能的应用普及到食品、医药、农副土特产品加工、化工工业及当代尖端技术等众多领域中,技术先进。长期以来,我国医药加工业都是采用传统的加热干燥、杀菌方式,如采用热风、远红外进行药品的干燥,用高温高压,钴60等进行杀菌。它们不仅热效率低、加热时间长、占地面积大,不利于环保,同时,杀菌要在120℃左右的高温下,时间20~40分钟,其药品的药效和营养成份受到一定程度的破坏。而采用微波干燥、杀菌能充分发挥微波干燥、杀菌特性,就可以解决传统加热的弊端。例如:用精心设计的药丸微波干燥、杀菌设备,加工的药丸不龟裂,一致性好,保持原药性,大大延长了保质期。采用5kW微波口服液杀菌的设备,每小时可加工10mL的口服液5000支以上,其杀菌温度仅为80℃左右,时间不到1分钟。不仅卫生指标达标而且口服液色泽清澄、保持了口服液原营养成份、无沉淀、口感佳。  
近年来,微波在医药干燥、杀菌,医药的微波萃取发展很快。同时,由于微波真空、微波真空冷冻升华技术的不断突破,更促进了微波在医药加工业的发展。    
实践证明,微波更适用于产品价值高、质量要求严、热传导率低、用传统工艺难以加工的物料。而对于含水量过大的物料,单纯用微波脱水有时也是不经济的。如果将微波与热风、蒸气或远红外等方法相结合,常会得到"事半功倍"的效果。如微波与热风相结合干燥,速率要比用传统热风干燥提高8倍以上。用微波与远红外作为热源,利用远红外可使物料分子、原子振动产生热能,二者结合,其干燥速率将是热风干燥的10倍以上,熟化物料的速率也较其它热源快5倍以上。这种具有科学性、实用性的组合,既无任何环境污染,又高效节能,大大延长产品保鲜期。  
采用高新技术改造传统医药工业,将为海内外医药工业开拓出一条崭新道路。微波能在医药等工业上的应用是广大厂家需求,也是科学发展与人类社会进步的需求。  
我们相信,只要从事微波电子技术与医药等工业技术的科学工作者紧密合作,一定会使我国的医药工业走向国际先进水平。
 
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