人类智商排行:微波加热技术在茶叶加工中的应用

一、微波加热的特点

    微波是指频率为300~300000MHz的电磁波，频率低于300MHz的电磁波就是平常的无线电波(包括长波、中波、短波和超短波)，高于300000MHz的电磁波为红外线、可见光及紫外线等。微波和其他电磁波在本质上是同一物质，只是由于频率不同，因而各自表现出不同的性质，具有不同的用途。

    微波加热是由物质内部分子振荡所引起，也就是说热量是从被加热物料内部产生的，并且微波对物料具有良好的穿透能力，其穿透深度一般为几毫米到几十毫米，可以做到表里一起加热。正因为微波热源分布于介质内部，加热均匀，不至于“外焦内不熟”或产生“夹生”现象，有利于保证物料加工质量。同时，由于热量是从内部产生的，内外不存在温度梯度，没有一般加热的热量传输过程，故加热快，预热时间短，热损耗小，热效率较高，一般情况下输入功率的70％以E可转化为热量，加上微波加热惯性很小，有利于自动控制和连续化生产。微波加热的这种特性，十分有利于茶叶杀青作业中的酶活性内外一起钝化和干燥作业中茶叶内外一起干燥．从而显著提高茶叶加工质量，加之微波加热清洁卫生，加热时物料不需进行翻拌，茶灰不会飞扬，对环境污染小，因而是一种非常适合在茶叶加工中应用的热源形式。

二、微波加热应用的历史和现状

    微波最早被应用于通讯工程上。早在20世纪40年代中期，美国就有人提出利用微波热效应对物料进行加热的设想。20世纪60年代末至70年代初，微波应用局面逐步打开，并首先在民用方面取得成功，具体表现在家庭烹调用微波炉获得普遍应用。微波加热在工业上的应用要比家庭应用进展缓慢一些，但其应用领域非常广泛，包括食品、橡胶、纺织、造纸、制药、木材等。近年来，日本和韩国又把微波用于茶叶加工中的干燥作业，取得了良好效果。

    我国对微波热效应的推广应用，实际上也是从20世纪70年代开始并普遍展开的，当时应用于食品、烟草、皮革、药品、纸张、木材、橡胶等轻T产品加丁方面；另外在农业领域的粮食烘干、种子处理等方面也开始应用。1977年，南京茶厂和南京电子管厂合作研制成功一台输出功率为80kW的茶叶微波烘干机，用于花茶茶坯等的复火烘干作业，效果良好，但由于当时的机型和磁控管规格单一，该机的电输入功率高达120kW，加上机器价格较昂贵，故未能进一步扩大使用。近年来，茶叶利用微波加热干燥的试验研究被重新提上日程，先后研制成功茶叶微波杀青和干燥设备，并且在茶区使用已较普遍。四川一些较大的茶叶企业已普遍应用了微波茶叶杀青干燥设备，有的1个厂就应用了近10台微波设备。江苏省的一个产茶县最近一次就订购了60台微波茶叶加工设备，说明茶叶企业对此类设备是非常欢迎的。与此同时，我国的机械生产厂家还研制出了微波茶叶真空冷冻干燥设备、连续式微波真空干燥设备、动态连续微波萃取设备等，为茶叶加工和深加工设备的选择，提供了新的机型。

三、常用微波茶叶杀青干燥机的

    技术性能和使用效果

    目前茶叶加工中使用的微波加热设备是微波茶叶杀青和干燥机，生产厂家不同，设备形式可能有所差别，但其基本工作原理、结构、性能和作业效果基本相似。

1．微波茶叶杀青干燥机的基本结构

    常用的微波茶叶杀青干燥机由作为微波发生器的磁控管、波导传输器、干燥室、能量抑制器、排风和冷却装置、传输机构、电源及控制装置等部分组成。

    (1)磁控管。是微波茶叶杀青干燥机的核心工作部件，它发生的微波，由波导传输器把微波能从磁控管耦合出来，然后送到谐振箱内对茶叶进行加热。目前我国规定用于工业加热使用的微波频率为915MHz和2450MHz，这两种微波频率的磁控管的加热特点如表1所示。

    茶叶加工中对两种磁控管的选用，主要根据茶叶加工情况而定。如20世纪70年代后期，南京茶厂和南京电子管厂合作研制的用于茶叶精制复火的茶叶微波烘干机，由于要求台时产量较高，故确定整机输入功率高达120 kW，输出功率为80 kW，每小时可复火烘干花茶茶坯2．5t，是一种适于大型茶厂应用的大型烘干机，所以该设备选用的磁控管微波频率为915MHz、单管输出功率12-20kW、阳极采用通水冷却、阴极引线和能量输出端采用强迫风冷，单管输出功率和微波穿透深度大，机器作业效率高。改革开放后，我国名茶生产发展迅速，微波茶叶杀青干燥机的开发也主要是针对名茶加工。名茶加工企业大多规模较小，每天加工的鲜叶总量少．与大宗茶相比，作业时投叶量也少，并且摊叶厚度较薄，故所需微波烘干机功率较小。同时，采用2450MHz磁控管对炉体的小型化更有利。因此，2450MHz磁控管较915MHz磁控管更有利于名优茶的加工。目前各茶叶微波杀青干燥机生产厂家，使用较多的是从日本引进的输出功率为lkW左右的松下2450MHz小型磁控管。

    (2)干燥室。为连续多谐振箱式，即每只磁控管对应设立一只谐振箱，通过单个谐振箱的叠加组合，获得所需的加 T功率，并可根据茶叶加工实际情况，对使用微波功率的大小进行灵活调节。谐振箱为一矩形箱子，用铝质材料制成，既可减轻重量，又可减少微波损耗和泄漏。谐振箱顶部开有微波能量输入口和排湿口，为了排湿和磁控管的冷却，每只谐振箱都装有排湿风扇和冷却风扇，磁控管的阳极和阴极电路均采用冷风强制冷却。谐振箱的正面有可开启的观察门，上

面装有观察窗，以便作业时观察谐振箱内的工作情况，并用于箱内的清洁和检查维修。为防止微波泄漏，作业时若打开观察门，磁控管高压电路会自动断电，停止微波释放。当前生产中应用的茶叶微波杀青干燥机有9、12、15、21个谐振箱和磁控管等不同功率形式。

    (3)能量抑制器。装于干燥室两端，用于防止微波的泄漏。

    (4)传输机构。是一条由传动机构带动运行的无端输送带，一般使用氟塑等织物制成，可耐300℃甚至500℃的高温，用于将茶叶连续送入干燥室内加热，其运行速度可以调节。

    (5)电源。整机所需的电源均由统一设置的电源和控制箱供给，其电路可分为高压电路和低压电路。所谓高压电路，系供给磁控管从而产生微波高频电源的电路；低压电路是供给排湿、冷却风扇和传输机构运转电源的电路。为了防止冷却风扇等未开前，高压电路先运行而造成磁控管损坏，故设计成在低压电路未接通时，高压电路无法接通。同时磁控管运行个数、传输带运行速度等也由控制箱统一控制。

    2．微波茶叶杀青干燥机的主要性能参数

    生产中常用的微波茶叶杀青干燥机输出功率为4—20kW，用于杀青作业，其台时产量可达15-100kg。设备规格和输出功率的大小，主要取决于磁控管和谐振箱的叠加组合数量，在使用时可以通过开启磁控管高压电源的个数，控制干燥室内的微波输出功率，从而实现用于茶叶杀青还是干燥。生产中使用最多的是装有9只和15只磁控管的微波茶叶杀青干燥机，这两种机型的主要性能参数如表2所示。现有的机型均为杀青和干燥共用，即同一台机器既可用于茶叶杀青，又可用于干燥，只是工作时所启用的磁控管的数量不一样。如表2中的DXWS-9D型微波茶叶杀青干燥机，在用于茶叶杀青和毛火干燥作业时，机器上所装置的9只磁控管全部开启；而在进行足干和复火作业时，一般使用6只磁控管就可以了。同样，DXWS-15C型微波茶叶杀青干燥机，在用于茶叶杀青和毛火干燥作业时，机器上所装置的15只磁控管全部开启；而在进行足干和复火作业时，一般使用10只磁控管就可以了。(待续)

中国茶叶，2006（2）

权启爱(中国农业科学院茶叶研究所，310008)

姚作为(浙江出入境商品检验检疫局杭州培训中心，310003