微波爐發熱陶瓷餐具的研究

摘要：本文闡述了微波爐發熱陶瓷餐具的發熱原理、原料配方、工藝流程及其制作方法。經驗證，能制備出符合衛生要求的陶瓷餐具，具有一定的可操作性和適用性。

關鍵詞：陶瓷餐具 發熱涂層 微波爐

1 引言

微波爐的工作原理是采用微波加熱食物，它是由電子真空管——磁控管，在通電之后產生2450MHz的超短波電磁波，通過微波傳導元件——波導管，發射到爐腔內。通過發射傳導，被爐腔內存放的食物（含有水分、脂肪、蛋白質、糖等）所吸收。由于超短波是以24.5億次/s的極高速振動，在食物內部產生摩擦并使食物發熱，達到對食物加熱的效果。在微波爐中使用金屬餐具，容易導致微波爐損壞，一般采用陶瓷、玻璃質餐具比較安全。但由于陶瓷和玻璃質餐具不吸收微波，本身也不發熱，烹調的食品欠缺煎烤的風味。近幾年來，部分技術人員開始研究在微波爐中使用的陶瓷餐具，并使烹調的食物具有煎烤的風味，滿足人們對食物風味的需求。筆者經過反復試驗，制作出在微波爐中能夠發熱的陶瓷餐具。其發熱效果和烹調速度比日本的制品還優越。

2 陶瓷餐具在微波爐使用中的發熱原理

在陶瓷餐具外表或底部涂上一層發熱涂層，涂層中含有能吸收微波的材料。當餐具在微波爐上使用時，食物吸收微波并發熱，發熱涂層同時吸收微波發熱，熱量通過餐具壁傳遞給食物，使食物具有煎烤的風味，同時提高食物烹調的速度。

3 發熱陶瓷餐具的原料配方、工藝流程及制作方法

發熱陶瓷餐具的制備需經過兩步，首先要制備陶瓷坯體，然后在坯體上涂上發熱涂層。因此，需要配制陶瓷坯體和發熱涂層兩種原料的配方。下面分別介紹這兩種原料的配方。

3.1陶瓷坯體原料配方

陶瓷坯體屬于日用陶瓷中的“精細陶瓷烹調器”，如盤、盆、鍋、烤盤等。陶瓷坯體配方由多種原料組成，這些原料在陶瓷行業中比較常用，不作詳細介紹。一般要求原料膨脹系數低，因此通常加入鋰輝石等礦物材料，所采用的原料屬于膨脹系數較低的泥料和釉料。原料中加入了鋰輝石等礦物材料，生產出來的制品符合QB/T2580—2002《精細陶瓷烹調器》標準要求，其熱穩定性不低于380℃。

3.2發熱涂層原料配方

發熱涂層的材料由聚醚砜樹脂分散液、羰基鐵粉和石墨粉組成。按重量百分比分別為聚醚砜樹脂分散液80%、石墨粉16%、羰基鐵粉4%。聚醚砜樹脂分散液是金屬表面防腐涂料，可以在400℃左右固化成膜，具有較好的抗酸堿腐蝕性能。

石墨粉和羰基鐵粉均能吸收微波，二者相結合效果更好。聚醚砜樹脂分散液、石墨粉、羰基鐵粉三者混合攪拌均勻后作為涂料備用。

3.3工藝流程

陶瓷餐具制備的工藝流程如圖1所示。

（1） 陶瓷坯體成形

日用陶瓷制品的種類繁多，用途各異，制品的形狀、大小、厚薄、材質、燒成問題不一，以及對各種制品的性能和質量要求也不盡相同，因此采用的成形方法也多種多樣。根據坯體含水量不同，成形方法可分為：

1） 注漿成形法，坯體含水量為30%~40%；

2） 可塑成形法，坯體含水量為18%~26%；

3） 干壓成形法，坯體含水量為6%~8%；

4） 等靜壓成形法，坯體含水量為1.5%~3%。

本文中的陶瓷坯體的含水量較多，可采用注漿成形和可塑成形中的滾壓成形工藝。

（2） 干燥

所謂坯體干燥即坯體中水分排出的工藝過程。通過干燥，坯體獲得一定的強度以適應運輸及修坯、粘接、施釉等加工的要求，避免在燒成時由于水份汽化為水蒸汽所帶來的能量損失及其體積膨脹所導致的坯體破壞。

干燥方法可分為自然空氣干燥、熱空氣干燥、輻射干燥、微波干燥等。本試驗采用自然空氣干燥法進行坯體干燥。（3） 修坯

可塑法和注漿法成形后的生坯，一般其表面不太光滑，邊口都呈毛邊現象，多合模型的注漿坯還會有接縫痕跡。因此，都需要進一步加工修平。修坯是成形工藝中的一項重要工序，它對于坯體的表面質量影響很大，是直接影響制品外觀質量的因素，必須予以足夠重視。

（4） 施釉

生坯或素燒坯均需進行表面的清潔處理，以除去積存的塵垢或油漬，然后進行施釉，以保證釉層的良好結合。施釉工藝的方法有：浸釉法、噴釉法、澆釉法、刷釉法、蕩釉法。本試驗采用浸釉法進行施釉，需噴涂涂料的部位不需施釉。

（5） 燒成

在熱處理過程中坯體、釉層發生一系列物理化學變化，最終形成所需形態，具有所要求的物化性能及所期望的裝飾效果。本試驗所采用的燒成溫度應在1250℃以上，確保燒成制品的吸水率小于1%。

（6） 噴涂發熱涂料

采用壓出式噴漆槍，裝入已調配好的涂料，將涂料均勻地噴涂在陶瓷制品外表面（或底部）沒有施釉的位置，涂層厚度為1~2mm。

（7） 燒結

經噴涂涂料的陶瓷制品放在窯爐中進行燒結，燒結溫度為390~400℃，燒結時間為40~50min。

（8） 陶瓷制品檢驗

陶瓷制品進行檢驗時，一般檢驗制品的外觀質量、發熱涂層的結合情況及其衛生安全要求。發熱涂層的結合應保證涂層無龜裂、脫落等現象；發熱涂層沒有直接接觸食物，但作為日用餐具的組成部分，應符合衛生要求。

制品檢驗包括：QB/T2580—2002《精細陶瓷烹調器》技術要求的全部項、美國FDA175.300.C3 條款要求。其指標檢測結果如表1所示。

從表1可知，發熱涂層的各項指標都符合衛生要求，可以放心使用。

4 發熱陶瓷餐具的試用試驗

4.1設備和儀器

采用格蘭仕750W微波爐、紅外線測溫儀對發熱陶瓷餐具進行驗證。

4.2試驗

將直徑為20cm、深度為2cm、底部涂有100cm2發熱涂層的陶瓷餐盤放入微波爐中，開機通電30s后停機斷電，采用紅外線測溫儀測出餐盤內中心點溫度為120℃。

使用以上餐盤，放入厚度為0.8cm的地瓜切片，在微波爐中加熱2min。地瓜切片熟透，并有煎烤風味。

5 結論

陶瓷餐具與發熱涂層結合后，涂層在使用時能吸收微波發熱，并將熱量通過陶瓷壁傳遞給食物，使食物具有煎烤風味。

本試驗中的陶瓷餐具與發熱涂層結合良好，制品通過驗證，具有適應性和可操作性。原料配方和工藝為微波發熱陶瓷的研發提供了啟示和借鑒。