微波炉发热陶瓷餐具的研究

摘要：本文阐述了微波炉发热陶瓷餐具的发热原理、原料配方、工艺流程及其制作方法。经验证，能制备出符合卫生要求的陶瓷餐具，具有一定的可操作性和适用性。

关键词：陶瓷餐具 发热涂层 微波炉

1 引言

微波炉的工作原理是采用微波加热食物，它是由电子真空管――磁控管，在通电之后产生2450MHz的超短波电磁波，通过微波传导元件――波导管，发射到炉腔内。通过发射传导，被炉腔内存放的食物（含有水分、脂肪、蛋白质、糖等）所吸收。由于超短波是以24.5亿次/s的极高速振动，在食物内部产生摩擦并使食物发热，达到对食物加热的效果。在微波炉中使用金属餐具，容易导致微波炉损坏，一般采用陶瓷、玻璃质餐具比较安全。但由于陶瓷和玻璃质餐具不吸收微波，本身也不发热，烹调的食品欠缺煎烤的风味。近几年来，部分技术人员开始研究在微波炉中使用的陶瓷餐具，并使烹调的食物具有煎烤的风味，满足人们对食物风味的需求。笔者经过反复试验，制作出在微波炉中能够发热的陶瓷餐具。其发热效果和烹调速度比日本的制品还优越。

2 陶瓷餐具在微波炉使用中的发热原理

在陶瓷餐具外表或底部涂上一层发热涂层，涂层中含有能吸收微波的材料。当餐具在微波炉上使用时，食物吸收微波并发热，发热涂层同时吸收微波发热，热量通过餐具壁传递给食物，使食物具有煎烤的风味，同时提高食物烹调的速度。

3 发热陶瓷餐具的原料配方、工艺流程及制作方法

发热陶瓷餐具的制备需经过两步，首先要制备陶瓷坯体，然后在坯体上涂上发热涂层。因此，需要配制陶瓷坯体和发热涂层两种原料的配方。下面分别介绍这两种原料的配方。

3.1陶瓷坯体原料配方

陶瓷坯体属于日用陶瓷中的“精细陶瓷烹调器”，如盘、盆、锅、烤盘等。陶瓷坯体配方由多种原料组成，这些原料在陶瓷行业中比较常用，不作详细介绍。一般要求原料膨胀系数低，因此通常加入锂辉石等矿物材料，所采用的原料属于膨胀系数较低的泥料和釉料。原料中加入了锂辉石等矿物材料，生产出来的制品符合QB/T2580―2002《精细陶瓷烹调器》标准要求，其热稳定性不低于380℃。

3.2发热涂层原料配方

发热涂层的材料由聚醚砜树脂分散液、羰基铁粉和石墨粉组成。按重量百分比分别为聚醚砜树脂分散液80%、石墨粉16%、羰基铁粉4%。聚醚砜树脂分散液是金属表面防腐涂料，可以在400℃左右固化成膜，具有较好的抗酸碱腐蚀性能。

石墨粉和羰基铁粉均能吸收微波，二者相结合效果更好。聚醚砜树脂分散液、石墨粉、羰基铁粉三者混合搅拌均匀后作为涂料备用。

3.3工艺流程

陶瓷餐具制备的工艺流程如图1所示。

（1） 陶瓷坯体成形

日用陶瓷制品的种类繁多，用途各异，制品的形状、大小、厚薄、材质、烧成问题不一，以及对各种制品的性能和质量要求也不尽相同，因此采用的成形方法也多种多样。根据坯体含水量不同，成形方法可分为：

1） 注浆成形法，坯体含水量为30%~40%；

2） 可塑成形法，坯体含水量为18%~26%；

3） 干压成形法，坯体含水量为6%~8%；

4） 等静压成形法，坯体含水量为1.5%~3%。

本文中的陶瓷坯体的含水量较多，可采用注浆成形和可塑成形中的滚压成形工艺。

（2） 干燥

所谓坯体干燥即坯体中水分排出的工艺过程。通过干燥，坯体获得一定的强度以适应运输及修坯、粘接、施釉等加工的要求，避免在烧成时由于水份汽化为水蒸汽所带来的能量损失及其体积膨胀所导致的坯体破坏。

干燥方法可分为自然空气干燥、热空气干燥、辐射干燥、微波干燥等。本试验采用自然空气干燥法进行坯体干燥。 （3） 修坯

可塑法和注浆法成形后的生坯，一般其表面不太光滑，边口都呈毛边现象，多合模型的注浆坯还会有接缝痕迹。因此，都需要进一步加工修平。修坯是成形工艺中的一项重要工序，它对于坯体的表面质量影响很大，是直接影响制品外观质量的因素，必须予以足够重视。

（4） 施釉

生坯或素烧坯均需进行表面的清洁处理，以除去积存的尘垢或油渍，然后进行施釉，以保证釉层的良好结合。施釉工艺的方法有：浸釉法、喷釉法、浇釉法、刷釉法、荡釉法。本试验采用浸釉法进行施釉，需喷涂涂料的部位不需施釉。

（5） 烧成

在热处理过程中坯体、釉层发生一系列物理化学变化，最终形成所需形态，具有所要求的物化性能及所期望的装饰效果。本试验所采用的烧成温度应在1250℃以上，确保烧成制品的吸水率小于1%。

（6） 喷涂发热涂料

采用压出式喷漆枪，装入已调配好的涂料，将涂料均匀地喷涂在陶瓷制品外表面（或底部）没有施釉的位置，涂层厚度为1~2mm。

（7） 烧结

经喷涂涂料的陶瓷制品放在窑炉中进行烧结，烧结温度为390~400℃，烧结时间为40~50min。

（8） 陶瓷制品检验

陶瓷制品进行检验时，一般检验制品的外观质量、发热涂层的结合情况及其卫生安全要求。发热涂层的结合应保证涂层无龟裂、脱落等现象；发热涂层没有直接接触食物，但作为日用餐具的组成部分，应符合卫生要求。

制品检验包括：QB/T2580―2002《精细陶瓷烹调器》技术要求的全部项、美国FDA175.300.C3 条款要求。其指标检测结果如表1所示。

从表1可知，发热涂层的各项指标都符合卫生要求，可以放心使用。

4 发热陶瓷餐具的试用试验

4.1设备和仪器

采用格兰仕750W微波炉、红外线测温仪对发热陶瓷餐具进行验证。

4.2试验

将直径为20cm、深度为2cm、底部涂有100cm2发热涂层的陶瓷餐盘放入微波炉中，开机通电30s后停机断电，采用红外线测温仪测出餐盘内中心点温度为120℃。

使用以上餐盘，放入厚度为0.8cm的地瓜切片，在微波炉中加热2min。地瓜切片熟透，并有煎烤风味。

5 结论

陶瓷餐具与发热涂层结合后，涂层在使用时能吸收微波发热，并将热量通过陶瓷壁传递给食物，使食物具有煎烤风味。

本试验中的陶瓷餐具与发热涂层结合良好，制品通过验证，具有适应性和可操作性。原料配方和工艺为微波发热陶瓷的研发提供了启示和借鉴。