微波加熱殺菌原理及特點(diǎn)

一、微波加熱殺菌機(jī)理

微波是指頻率300兆赫至300千兆赫的電磁波，在微波電磁場(chǎng)作用下，介質(zhì)中的極性分子從原來(lái)的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨微波電磁場(chǎng)的交變而排列取向，例如，采用的微波頻率為2450兆赫，就會(huì)出現(xiàn)每秒24億5千萬(wàn)次交變，產(chǎn)生激烈的摩擦而生熱。在這一微觀過(guò)程中，微波能量轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能，使介質(zhì)溫度呈現(xiàn)為宏觀上的升高。

微波具有熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)雙重殺菌的作用。

微波熱效應(yīng)殺菌機(jī)理是指：生物細(xì)胞是由水、蛋白質(zhì)、核酸，碳水化合物，脂肪和列機(jī)物等復(fù)雜化合物構(gòu)成的一種凝聚態(tài)介質(zhì)。該介質(zhì)在強(qiáng)微波場(chǎng)的作用下，溫度升高。其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或破壞，蛋白質(zhì)變性，影響其溶解度、粘度、膨脹性、穩(wěn)定性，從而失去生物活性。

微波非熱效應(yīng)殺菌機(jī)理是指：微波作用能改變生物性排列聚合狀態(tài)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且微波場(chǎng)感應(yīng)的離子流，會(huì)影響細(xì)胞膜附近的電荷分布，導(dǎo)致膜的屏障作用受到損傷，影響NA—K泵的功能，產(chǎn)生膜功能障礙，從而干擾或破壞細(xì)胞的正常新陳代謝功能，導(dǎo)致細(xì)菌生長(zhǎng)抑制、停止或死亡。

此外，決定細(xì)胞正常生長(zhǎng)和穩(wěn)定遺傳繁殖的核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）在微波場(chǎng)力的作用下可導(dǎo)致氫鍵松弛、斷裂和重組。誘發(fā)遺傳基因突變或染色體畸變，從而影響其生物活性的改變，延緩或中斷細(xì)胞的穩(wěn)定遺傳和增殖。微波的生物（非熱）效應(yīng)在殺菌中起到了常規(guī)物理殺菌所沒(méi)有的特殊作用。

微波殺菌、保鮮是利用電磁波的熱效應(yīng)和生物效應(yīng)共同作用下的結(jié)果。微波的熱效應(yīng)主要起快速升溫殺菌作用，而非熱效應(yīng)則使用微生物體內(nèi)蛋白質(zhì)和生理活性物質(zhì)發(fā)生變異，而喪失活力或死亡。因此，微波殺菌溫度低于常規(guī)方法。常規(guī)的方法殺菌溫度要在100度以上，時(shí)間要在十幾分鐘至幾十分鐘，而微波殺菌溫度僅在70到90度之間，時(shí)間約為幾分鐘即可。

二、微波殺菌、保鮮的特點(diǎn)

１、時(shí)間短、速度快：常規(guī)熱力殺菌是通過(guò)熱傳導(dǎo)、對(duì)流或輻射等方式將熱量從食品表面?zhèn)髦羶?nèi)部，往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間，內(nèi)部才能達(dá)到殺菌溫度。微波則利用其穿透射作用，以熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)的共同作用，使物品內(nèi)外均勻的、迅速升溫殺滅細(xì)菌。處理時(shí)間大大縮短，在強(qiáng)功率密度強(qiáng)度下，甚至只要幾秒～數(shù)十秒即達(dá)到滿(mǎn)意效果。

２、低溫殺菌、保持其營(yíng)養(yǎng)成份：微波熱效應(yīng)的快速升溫和非熱效應(yīng)的生化作用，增強(qiáng)了殺菌功能。相比常規(guī)熱力殺菌在比較低溫的溫度、較短的時(shí)間內(nèi)就能獲得殺菌滅蟲(chóng)的效果，一般殺菌溫度在75～80℃，處理時(shí)間3～5分鐘。微波特有加工方式能保留更多的有效成分。保持原有的色、香、味、形等風(fēng)味。如采用常規(guī)熱力處理蔬菜保留的維生素C在46～50％，微波處理能達(dá)到60～90％；常規(guī)加熱豬肝維生素A保持在58％，而微波加熱則達(dá)84％。

3、節(jié)能高效：微波熱效率高，一般在80％以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其它加熱方式。加之，微波是直接對(duì)食品（物體）進(jìn)行磁熱能量轉(zhuǎn)換，微波加熱器本身不會(huì)被加熱，因而不存在額外的熱功耗，所以節(jié)能省電，相比節(jié)能30～50％。

４、殺菌均勻徹底：常規(guī)熱力殺菌是從物料表面開(kāi)始的，通過(guò)熱傳導(dǎo)，由表及里漸次加熱，內(nèi)外存在溫差梯度，造成內(nèi)外殺菌效果不一致，愈厚問(wèn)題就愈突出。為保持食品風(fēng)味，縮短處理時(shí)間，就得提高處理溫度換取處理時(shí)間的縮短，然而這將使食品表面的色、香、味、形等品質(zhì)下降。而微波的穿透性，使表面與內(nèi)部同時(shí)受熱，保證內(nèi)外均勻殺菌。

５、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流水線(xiàn)生產(chǎn)：微波設(shè)備操作簡(jiǎn)便，沒(méi)有熱慣性，能根據(jù)生產(chǎn)工藝要求實(shí)時(shí)調(diào)控。整條生產(chǎn)線(xiàn)只需1～2名操作工。

６、工藝先進(jìn)：微波殺菌設(shè)備不需要鍋爐、復(fù)雜的管道系統(tǒng)、煤場(chǎng)和運(yùn)輸車(chē)輛等，只需水、電基本條件即可，對(duì)廠(chǎng)房無(wú)特殊要求。投資少、見(jiàn)效快。

７、設(shè)備緊湊節(jié)省占地面積：微波設(shè)備無(wú)高溫余熱，不產(chǎn)生熱輻射，能改善工作環(huán)境；而且設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省廠(chǎng)房面積。

８、安全無(wú)害：通常微波能是指在金屬制成的封閉加熱室及波導(dǎo)管內(nèi)傳輸，進(jìn)出料口、觀察窗、爐門(mén)等處的微波泄露嚴(yán)格控制在國(guó)家的安全標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)內(nèi)。微波不屬于放射性射線(xiàn)，又無(wú)有害氣體排放，不產(chǎn)生余熱和粉塵污染，既不污染物料，也不污染環(huán)境，是一種十分安全的加熱干燥技術(shù)。微波漏能符合國(guó)家GB 10436-1989作業(yè)場(chǎng)所微波輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、符合國(guó)家GB 16798-1997食品機(jī)械衛(wèi)生安全指標(biāo)、符合國(guó)家GB 5226.1-2002機(jī)械電氣設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)、符合國(guó)家GB 5959.6-2008 電熱裝置的安全標(biāo)準(zhǔn)。