微波炉加热原理

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      1946年，斯潘瑟还是美国雷声公司的研究员。一个偶然的机会，他发现微波溶化了糖果。事实证明，微波辐射能引起食物内部的分子振动，从而产生热量。1947年，第一台微波炉问世。
顾名思义，微波炉就是用微波来煮饭烧菜的。微波是一种电磁波。这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多，而且还很有"个性"，微波一碰到金属就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它；微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收。
微波炉正是利用微波的这些特性制作的。微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成，可以阻挡微波从炉内逃出，以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器，它能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波。这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达5cm深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，于是食物"煮"熟了。这就是微波炉加热的原理。用普通炉灶煮食物时，热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪，热量则是直接深入食物内部，所以烹饪速度比其它炉灶快4至10倍，热效率高达80%以上。目前，其它各种炉灶的热效率无法与它相比。
而微波炉由于烹饪的时间很短，能很好地保持食物中的维生素和天然风味。比如，用微波炉煮青豌豆，几乎可以使维生素C一点都不损失。另外，微波还可以消毒杀菌

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      (1)炉腔。炉腔是一个微波谐振腔，是把微波能变为热能对食品进行加热的空间。为了使炉腔内的食物均匀加热，微波炉炉腔内设有专门的装置。最初生产的微波炉是在炉腔顶部装有金属扇页，即微波搅拌器，以干扰微波在炉腔中的传播，从而使食物加热更加均匀。目前，则是在微波炉的炉腔底部装一只由微型电机带动的玻璃转盘，把被加热食品放在转盘上与转盘一起绕电机轴旋转，使其与炉内的高频电磁场作相对运动，来达到炉内食品均匀加热的目的。国内独创的自动升降型转盘，使得加热更均匀，烹饪效果更理想。 平板式炉腔通过腔内壁对微波反射达到均匀加热的目的。
(2) 炉门：炉门是食品的进出口，也是微波炉炉腔的重要组成部分。对它要求很高，绝对不能让微波泄漏出来。炉门由金属框架和玻璃观察窗组成。观察窗的玻璃夹层中有一层金属微孔网，既可透过它看到食品，又可防止微波泄漏。由于玻璃夹层中的金属网的网孔大小是经过精密计算的，所以完全可以阻挡微波的穿透。钛膜也多作为微波炉炉门的材料。
为了防止微波的泄漏，微波炉的开关系统由多重安全联锁微动开关装置组成。炉门没有关好，就不能使微波炉工作，微波炉不工作，也就谈不上有微波泄漏的问题了。
为了防止在微波炉炉门关上后微波从炉门与腔体之间的缝隙中泄漏出来，在微波炉的炉门四周安有抗流槽结构，或装有能吸收微波的材料，如由硅橡胶做的门封条，能将可能泄漏的少量微波吸收掉。抗流槽是在门内设置的一条异型槽结构，它具有引导微波反转相位的作用。在抗流槽入口处，微波会被它逆向的反射波抵销，这样微波就不会泄漏了。
由于门封条容易破损或老化而造成防泄作用降低，因此现在大多数微波炉均采用抗流槽结构来防止微波泄漏，很少采用硅橡胶门封条。抗流槽结构是从微波辐射的原理上得到的防止微波泄漏的稳定可靠的方法。广东格兰仕企业（集团）公司生产的格兰仕微波炉所采用的就是国际上最先进的抗流槽结构和生产工艺，加上其开发研制的多重防微波泄漏技术，使微波泄漏控制技术达到国际先进水平。广东美的集团生产的美的微波炉采用三层钛膜镜面，不但达到了有效防微波泄露的目的，而且使微波炉外表更显美观。
(3) 电气电路：电气电路分高压电路、控制电路和低压电路三部分。
(a) 高压电路：高压变压器次级绕组之后的电路为高压电路，主要包括磁控管、高压电容器、高压变压器、高压二极管。
(b) 磁控管：磁控管是微波炉的心脏，微波能就是由它产生并发射出来的。磁控管工作时需要很高的脉动直流阳极电压和约3～4V的阴极电压。由高压变压器及高压电容器、高压二极管构成的倍压整流电路为磁控管提供了满足上述要求的工作电压。
(c) 低压电路：高压变压器初级绕组之前至微波炉电源入口之间的电路为低压电路，也包括了控制电路。主要包括保险管、热断路器保护开关、联锁微动开关、照明灯、定时器及功率分配器开关、转盘电机、风扇电机等。
(4) 定时器。微波炉一般有两种定时方式，即机械式定时和计算机定时。基本功能是选择设定工作时间，设定时间过后，定时器自动切断微波炉主电路。
(5) 功率分配器。功率分配器用来调节磁控管的平均工作时间（即磁控管断续工作时，工作、停止时间的比例），从而达到调节微波炉平均输出功率的目的。机械控制式一般有3～6个刻度文件位，而计算机控制式微波炉可有10个调整档位。
(6) 联锁微动开关。联锁微动开关是微波炉的一组重要安全装置。它有多重联锁作用，均通过炉门的开门按键或炉门把手上的开门按键加以控制。当炉门未关闭好或炉门打开时，断开电路，使微波炉停止工作。
(7) 热断路器。热断路器是用来监控磁控管或炉腔工作温度的组件。当工作温度超过某一限值时，热断路器会立即切断电源，使微波炉停止工作。

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      微波炉食物的危害 在美国，90%以上的家庭拥有微波炉。建筑工人通常都会在新房子中安置微波炉，几乎每家餐厅也少不了一个微波炉。微波炉既快又方便，经济实惠，是现代快节奏生活的理想烹饪工具。但是，微波炉唯一的问题在于--它们对我们的健康极具危害。任何一个有理智的人，如果他知道其中的危害，绝对不会再吃微波烹饪的食品了。显然，只有极少数人完全明白这些危害，也没有人急于把这些危害告诉大家!让我们来看一看微波科技所存在的一些问题:微波就是很短的电磁波，属于大自然能量光谱的一部分。整个光谱包括可见光、红外线、紫外线以及无线电波、X射线等等。太阳产生微波，同时也产生可见光和光谱中一部分不可见光。但是，太阳产生的微波与微波炉产生的微波有一个重大的区别。这个区别在于微波炉是用交流电来产生微波的。让我们来看看微波炉是怎样烹饪食物的:所有的电磁波每经过一次电波周期，就会从正极变为负极。交流电可以增快电波的周期。水分子有正极和负极，因此当水接受正负交替的微波能量时，水分子会迅速转动。这有一些类似用磁石把平面上的大头针吸得团团转的情形。微波炉用交流电产生的微波使食物中的水分子以每秒钟几十亿次的速度旋转，造成分子之间巨大的摩擦力，使食物迅速加热。人们通常以为微波食品是安全可以食用的。事实上，我们的质量检测机构只关心微波炉是否存在微波泄漏的情况，令人惊讶的是，这些质量检测机构从未质疑微波食品本身是否安全。1991年，由于一场公众瞩目的官司，人们开始意识到微波食品是不安全的。一位名叫Norma Levitt的妇女的家人为她的误死起诉。Norma去医院进行髋部更换手术。手术很成功，但Norma却死了。Norma死于一次输血之后，血液是经过微波炉加温的。这是第一次有重大证据表明用微波炉加热物品对被加热的物品的化学性质造成了根本的破坏。如果仅用微波炉把血液加热到体温，就能使血液包含致人于死命的毒性，那么我们用更高的温度在更长的时间内加热食品，又会什么情况呢?微波炉的作用远不止于把物体加热那么简单。食物的分子吸收大量的能量，足以分解蛋白质的分子结构，导致通常情况下不会发生的分子异变。结果，许多新的奇怪的分子出现了。问题就在这里。食物的分子结构发生了改变，产生了人体不能识别的分子。这些奇怪的新分子是人体不能接受的，有些具有毒性，还可能致癌。因此，经常吃微波食品的人或动物，体内会发生严重的生理变化。

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      微波是一种能量(而不是热量)形式，但在介质中可以转化为热量。材料对微波的反应可以分为四种情况:(1)穿透微波;(2)反射微波;(3)吸收微波;(4)部分吸收微波。
一般在能加工领域中，所处理的材料大多是介质材料，而介质材料通常都不同程度地吸收微波能，介质材料与微波电磁场相互耦合，会形成各种功率耗散从而达到能量转化的目的。能量转化的方式有许多种，如离子传导、偶极子转动、界面极化、磁滞、压电现象、电致伸缩、核磁共振、铁磁共振等，其中离子传导及偶极子转动是微波加热的主要原理。微波加热是一种依靠物体吸收微波能将其转换成热能，使自身整体同时升温的加热方式而完全区别于其他常规加热方式。传统加热方式是根据热传导、对流和辐射原理使热量从外部传至物料热量，热量总是由表及里传递进行加热物料，物料中不可避免地存在温度梯度，故加热的物料不均匀，致使物料出现局部过热，微波加热技术与传统加热方式不同，它是通过被加热体内部偶极分子高频往复运动，产生"内摩擦热"而使被加热物料温度升高，不须任何热传导过程，就能使物料内外部同时加热、同时升温，加热速度快且均匀，仅需传统加热方式的能耗的几分之一或几十分之一就可达到加热目的。从理论分析，物质在微波场中所产生的热量大小与物质种类及其介电特性有很大关系，即微波对物质具有选择性加热的特性。

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