微波加熱殺菌原理及特點

微波加熱殺菌原理及特點

一、微波加熱殺菌機理

微波是指頻率300兆赫至300千兆赫的電磁波，在微波電磁場作用下，介質(zhì)中的極性分子從原來的熱運動狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨微波電磁場的交變而排列取向，例如，采用的微波頻率為2450兆赫，就會出現(xiàn)每秒24億5千萬次交變，產(chǎn)生激烈的摩擦而生熱。在這一微觀過程中，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。

微波具有熱效應和非熱效應雙重殺菌的作用。

微波熱效應殺菌機理是指：生物細胞是由水、蛋白質(zhì)、核酸，碳水化合物，脂肪和列機物等復雜化合物構(gòu)成的一種凝聚態(tài)介質(zhì)。該介質(zhì)在強微波場的作用下，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。

微波非熱效應殺菌機理是指：微波作用能改變生物性排列聚合狀態(tài)及其運動規(guī)律，而且微波場感應的離子流，會影響細胞膜附近的電荷分布，導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，從而干擾或破壞細胞的正常新陳代謝功能，導致細菌生長抑制、停止或死亡。

此外，決定細胞正常生長和穩(wěn)定遺傳繁殖的核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）在微波場力的作用下可導致氫鍵松弛、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，延緩或中斷細胞的穩(wěn)定遺傳和增殖。微波的生物（非熱）效應在殺菌中起到了常規(guī)物理殺菌所沒有的特殊作用。

微波殺菌、保鮮是利用電磁波的熱效應和生物效應共同作用下的結(jié)果。微波的熱效應主要起快速升溫殺菌作用，而非熱效應則使用微生物體內(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，時間約為幾分鐘即可。

二、微波殺菌、保鮮的特點

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

２、低溫殺菌、保持其營養(yǎng)成份：微波熱效應的快速升溫和非熱效應的生化作用，增強了殺菌功能。相比常規(guī)熱力殺菌在比較低溫的溫度、較短的時間內(nèi)就能獲得殺菌滅蟲的效果，一般殺菌溫度在75～80℃，處理時間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84％。

3、節(jié)能高效：微波熱效率高，一般在80％以上，遠遠優(yōu)于其它加熱方式。加之，微波是直接對食品（物體）進行磁熱能量轉(zhuǎn)換，微波加熱器本身不會被加熱，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始的，通過熱傳導，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，愈厚問題就愈突出。為保持食品風味，縮短處理時間，就得提高處理溫度換取處理時間的縮短，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)部同時受熱，保證內(nèi)外均勻殺菌。

５、易實現(xiàn)自動化流水線生產(chǎn)：微波設(shè)備操作簡便，沒有熱慣性，能根據(jù)生產(chǎn)工藝要求實時調(diào)控。整條生產(chǎn)線只需1～2名操作工。

６、工藝先進：微波殺菌設(shè)備不需要鍋爐、復雜的管道系統(tǒng)、煤場和運輸車輛等，只需水、電基本條件即可，對廠房無特殊要求。投資少、見效快。

７、設(shè)備緊湊節(jié)省占地面積：微波設(shè)備無高溫余熱，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)省廠房面積。

８、安全無害：通常微波能是指在金屬制成的封閉加熱室及波導管內(nèi)傳輸，進出料口、觀察窗、爐門等處的微波泄露嚴格控制在國家的安全標準指標內(nèi)。微波不屬于放射性射線，又無有害氣體排放，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)。微波漏能符合國家GB 10436-1989作業(yè)場所微波輻射衛(wèi)生標準、符合國家GB 16798-1997食品機械衛(wèi)生安全指標、符合國家GB 5226.1-2002機械電氣設(shè)備安全標準、符合國家GB 5959.6-2008 電熱裝置的安全標準。