中图分类号：S816.9　文献标识码：C　文章编号：1005－8613（2007）04－0015－02

[摘要]随着微波技术相关研究的日益深入，其应用领域也不断延伸，如何将微波能引入饲料产业成为了业内普遍关注的问题。本文结合微波能的原理和特点，对其在饲料产业中的应用前景及面临的问题进行了分析探讨。

[关键词]微波　饲料　应用

微波能是在第二次世界大战后伴随雷达技术而发展、成熟起来的。当美国雷达工程师斯宾塞站在磁控管前时，发现他口袋里巧克力块已融化，查找原因后发现是电子管产生微波对物质作用所引起。随后，1946年斯宾塞研制台微波炉取得专利，1955年家用微波炉首次上市。如今微波能已被广泛应用于食品、橡胶、纺织、陶瓷、冶金、医疗和有机合成等行业中。在我国饲料产业相关应用虽然不多，但微波能作为一种新型便捷、高效型能源，为饲料产业及畜牧业的发展提供了新的技术手段。

微波是指频率在300MHz到3000GHz（波长1m～0.1mm）的高频电磁波。在微波电磁场中，物料中的极性分子从随机分布状态转为依电场方向摆动并取向排列。其摆动频率与电场变化频率一致，摆动振幅与电场强度成正相关。由于极性分子热运动及分子间作用力会对摆动产生极大的阻力，从而产生类似摩擦的效应，部分能量便以热能的形式释放，使物料迅速升温，即热效应。与此同时，物料中生物的高分子可动性基团、极性基团和离子等也都处于剧烈振动状态，于是引起蛋白质、核酸和生物活性物质部分结构改变，发生变性，此称生物效应。微波处理时，热效应和生物效应相辅相成。微波能具有穿透力强、加热均匀、节能高效、相对安全、宜规模化生产等特点，这是其他常规能源所不能比拟的。

2.1　在原料加工处理中的应用

长期以来，我国饲料工业主要依靠玉米作为能量饲料。而玉米属晚秋作物，收获后水分含量偏高，传统的干燥工艺对温度和时间的要求非常严格，操作较为繁琐且效果不佳，在运输和仓储过程中损失较大。而微波加热均匀，不需传热，瞬间可达高温，热能利用率高。于秀荣、吴存荣（2004）对玉米的微波干燥工艺参数进行了探讨。朱德泉、王继先（2006）等采用微波能干燥玉米的试验研究表明，保持功率0.2W/g、温度40.0℃、风速45m/min时效果佳且节约能耗。其他饲料原料经微波处理也可获得较为理想的效果，严梅荣、马云（2002）研究表明利用微波加热米糠可以提高其储藏性能。张和平（1990）证实用微波处理米糠替代日粮中40％玉米，对肉仔鸡增重效果显著高于未处理米糠组及普通热处理组。这些研究为利用微波能加工处理饲料原料提供了参考依据。

2.2　在饲料及原料的分析测定中的应用

饲料及原料的营养成分测定与品质评价，是饲料生产及销售过程中至关重要的环节。但传统的测定方法较耗时耗力，微波能的发展为我们更快捷、准确地获得测定数值提供了技术手段。邵悦、齐凤媛等（2003）证实利用微波加热法测定饲料中的水分，取样3～4g，采用720W输出功率，加热4～5min测试效果佳，且精密度高于传统的干燥箱法。王峰、乙小娟等（2006）利用微波灰化法对饲料中的灰分进行了测定。冯娅、陈红等（2006）以微波水解法进行饲料中氨基酸含量测定的前处理，其测定结果较常规水解法更准确。此外，关于微波能消解饲料，分析检测粗纤维、钙、磷及部分微量元素的研究，均取得了较好的实验结果。

2.3　在饲料生产加工中的应用

传统的压制颗粒工艺普遍采用蒸汽调质，对物料水分、蒸汽压力、调制时间要求较高，操作稍有不当不仅会降低颗粒料质量与产量，且易损耗机器设备。如能将微波能应用于制粒过程，则可为上述问题的改善与解决提供新的思路。微波具有较强的杀菌作用，将其应用于饲料加工或干燥过程中可以提高饲料的储藏性能，且可在一定程度上优化饲料品质。过世东（1996）研究表明，微波能用于颗粒料干燥、改善耐水性及杀菌等方面的效果均优于常规处理方法。

2.4　饲料产业中的其他应用

由于微波能在促进化学反应进程方面独具优势，其在饲料产业中的应用研究也日益广泛。梁柏林、周民杰（2006）以鸡羽毛为原料利用微波水解法提取复合氨基酸，转化率较传统方法高3.58％，水解时间也明显缩短。陈翠莲、袁东星等（1999）用微波萃取饲料添加剂中的维生素A、D、E，回收率均高于90％，且萃取时间仅需5min。张联英、曾名勇（2005）初步探讨了微波能在鱼皮胶原蛋白提取中的应用。微波技术的发展为更好地开发饲料资源，利用畜牧业废弃物得到高附加值产品提供了技术手段及方法。

3.1　基础理论有待完善

微波应用于杀菌，是近几年才发展起来的一项技术，其作用机理尚无定论。世界上已经有许多国家尝试过用微波能量辐射对病菌进行消毒杀菌的试验，结论是在一定量的微波能量辐射下1～6min，几乎可以杀灭所有病菌。有研究者认为，微波杀菌是微波的热效应和生物效应的共同结果，且后者为细菌致死的主导因素，这打破了常规加热杀菌以热力为唯一主宰力量的格局。因此，应深入研究微波杀菌机理，使之形成成熟的理论体系。

3.2　营养物质损失率

物料经微波处理后营养成分的损失率一直是公众关心的焦点问题。Decareau曾于1992年报道了微波处理后的食品中VB₁、VB₂、VC变化情况，国内科研人员也研究了微波加工对肉类食品中VB₁和VB₂的影响以及微波处理后的食品和粮食中VE、VC、脂肪酸、蛋白质等养分的变化，研究结果均表明微波处理虽会使这些成分减少，但与传统的加工方法相比，营养成分仍有较多的保留。这为微波能在饲料产业中的应用提供了理论依据。

3.3　相关参数及工艺流程

微波热效应主要作用于物料中的极性分子，特别是水分子。由于水分子对微波的吸收，所以含水量高的部位，吸收微波功率多于含水量较低的部位，利用这一特点可以做到均匀加热和均匀干燥。但值得注意的是有些物质当温度愈高，吸收性愈好，容易造成局部过热，甚至炭化。在实际生产中，还应注意探讨不同物料微波加热的具体参数，以制定合理的工艺流程。

3.4　能耗问题

微波设备的能耗问题一直备受关注。由于微波能具有选择加热的特点，目标物料可吸收微波生热，而加热室内的空气与相应的容器均不发热，因此热效率极高。美国OakRidge国家实验室科研人员评价了微波预处理原木或木片制备纸浆，在保持相同的纸浆卡伯值及强度情况下，能耗节约近30％。有研究表明，微波加热不但速度比传统蒸汽烘干工艺快20～30倍，且能耗低17％以上。因此，将微波能代替传统热处理方法应用于饲料工业，既可降低能耗又可提高生产效率。

3.5　微波泄漏问题

微波泄露问题，也是人们普遍关注的焦点，但相关研究表明，微波泄露在空间传播时，它的衰竭程度与离微波设备距离的平方成反比，假如在微波设备进、出口处微波炉泄露量为10mW/㎡，那么在1m以外空间的强度仅为0.001mW/㎡。理论和实验结果表明，人体受微波照射的容许强度约100mW/㎡。而我国的《微波辐射暂行卫生办法标准》中规定:微波设备出厂前，距设备外壳5cm处，漏能不得超过1mW/c㎡，即保证0.5m以外的人员操作位置功率低于50μW/㎡。因此只要按照国家有关标准严格控制微波设备进、出料口和操作区等范围内的微波泄露量，安装微波超量泄漏报警装置，并做好个人防护，则可有效避免微波泄漏对人体造成的伤害。

微波技术在我国发展已有近30年历史，其应用是一项集材料学、电子学、热力学、机电学、程控学和分析化学等为一体的综合性学科。从世界各国研究动向来看，微波能必将会得到广泛应用。在饲料产业中，微波能的应用在理论上具有可行性，但由于在国内仍处于专用设备研究和设计阶段，目前只能小批量实验，从技术和工艺两方面看，要完全运用到实践中，还需要做进一步研究。