電磁波原理與微波工程基礎

微波輸電原理是：先通過微波轉換器將電能(直流或交流)轉換成微波，再通過發(fā)射站的微波發(fā)射天線將微波送到空間。微波在空間傳輸至地面接收站。接收到的微波通過轉換器將其轉換為工頻交流電。供用戶使用。因此，其原理與無線電發(fā)射的原理相似、只是發(fā)射的能量級和方向有差別 。

利用微波能來提高萃取率的一種最新發(fā)展起來的新技術。它的原理是在微波場中，吸收微波能力的差異使得基體物質的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質從基體或體系中分離，進入到介電常數(shù)較小、微波吸收能力相對差的萃取劑中；微波萃取具有設備簡單、適用范圍廣、萃取效率高、重現(xiàn)性好、節(jié)省時間、節(jié)省試劑、污染小等特點。除主要用于環(huán)境樣品預處理外，還用于生化、食品、工業(yè)分析和天然產(chǎn)物提取等領域。在國內，微波萃取技術用于中草藥提取這方面的研究報道還比較少。

微波萃取的機理可從以下3個方面來分析：①微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質到達物料內部的微管束和腺胞系統(tǒng)的過程。由于吸收了微波能，細胞內部的溫度將迅速上升，從而使細胞內部的壓力超過細胞壁膨脹所能承受的能力，結果細胞破裂，其內的有效成分自由流出，并在較低的溫度下溶解于萃取介質中。通過進一步的過濾和分離，即可獲得所需的萃取物。②微波所產(chǎn)生的電磁場可加速被萃取組分的分子由固體內部向固液界面擴散的速率。例如，以水作溶劑時，在微波場的作用下，水分子由高速轉動狀態(tài)轉變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，這是一種高能量的不穩(wěn)定狀態(tài)。此時水分子或者汽化以加強萃取組分的驅動力，或者釋放出自身多余的能量回到基態(tài)，所釋放出的能量將傳遞給其他物質的分子，以加速其熱運動，從而縮短萃取組分的分子由固體內部擴散至固液界面的時間，結果使萃取速率提高數(shù)倍，并能降低萃取溫度，最大限度地保證萃取物的質量。③由于微波的頻率與分子轉動的頻率相關連，因此微波能是一種由離子遷移和偶極子轉動而引起分子運動的非離子化輻射能，當它作用于分子時，可促進分子的轉動運動，若分子具有一定的極性，即可在微波場的作用下產(chǎn)生瞬時極化，并以24．5億次/s的速度作極性變換運動，從而產(chǎn)生鍵的振動、撕裂和粒子間的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的熱能，促使細胞破裂，使細胞液溢出并擴散至溶劑中。在微波萃取中，吸收微波能力的差異可使基體物質的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使被萃取物質從基體或體系中分離，進入到具有較小介電常數(shù)、微波吸收能力相對較差的萃取溶劑中。 〖圖片說明：模擬的有限宇宙微波背景輻射圖象，匹配的圓圈上具有相同的冷熱分布?！?