微波設(shè)備的應(yīng)用

微波是一種電磁波，是頻率在 300MHz — 300GHz 的電磁波，即波長(zhǎng)在 100cm 至 1mm 范圍內(nèi)的電磁波，也就是說(shuō)波長(zhǎng)在遠(yuǎn)紅外線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)電波之間。微波波段中，波長(zhǎng)在 1-25cm 的波段專(zhuān)門(mén)用于霄達(dá)，其余部分用于電訊傳輸。為了防止民用微波功率對(duì)無(wú)線(xiàn)電通訊、廣播、電視和雷達(dá)等造成干擾，國(guó)際上規(guī)定工業(yè)、科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)及家用等民用微波的頻率為 2450 土 5OMHz 。因此，微波消解儀器所使用的頻率基本上都是 245OMHz ，家用微波爐也如此。
    微波設(shè)備的特性    
       1、金屬材料不吸收微波，只能反射微波。如銅、鐵、鋁等。用金屬（不銹鋼板）作微波爐的爐膛，來(lái)回反射作用在加熱物質(zhì)上。不能用金屬容器放入微波爐中，反射的微波對(duì)磁控管有損害。  
       2、絕緣體可以透過(guò)微波，它幾乎不吸收微波的能量。如玻璃、陶瓷、塑料（聚乙烯、聚苯乙烯）、聚四氟乙烯、石英、紙張等，它們對(duì)微波是透明的，微波可以穿透它們向前傳播。這些物質(zhì)都不會(huì)吸收微波的能量，或吸收微波極少。物質(zhì)吸收微波的強(qiáng)弱實(shí)質(zhì)上與該物質(zhì)的復(fù)介電常數(shù)有關(guān)，即損耗因子越大，吸收微波的能力越強(qiáng) [2] 。家用微波爐容器大都是塑料制品。微波密閉消解溶樣罐用的材料是聚四氟乙烯、工程塑料等。  
       3、極性分子的物質(zhì)會(huì)吸收微波（屬損耗因子大的物質(zhì)），如：水、酸等。它們的分子具有永久偶極矩 ( 即分子的正負(fù)電荷的中心不重合 ) 。極性分子在微波場(chǎng)中隨著微波的頻率而快速變換取向，來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，使分子間相互碰撞摩擦，吸收了微波的能量而使溫度升高。我們吃的食物，其中都含有水份，水是強(qiáng)極性分子，因此能在微波爐中加熱。   

隨著人民生活水平的不斷提高和消費(fèi)觀念的變化，對(duì)食 品工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、質(zhì)量品質(zhì)、安全衛(wèi)生等提出了越來(lái)越高的要求，特別是各類(lèi)傳統(tǒng)、方便的袋包裝食品，更是成為當(dāng)今食品市場(chǎng)的一個(gè)消費(fèi)熱點(diǎn)。但是在這些食品生產(chǎn)、保存、運(yùn)輸和銷(xiāo)售過(guò)程中極易污染變質(zhì)，從而失去商業(yè)價(jià)值。雖然國(guó)家食品衛(wèi)生法對(duì)種類(lèi)食品的衛(wèi)生指標(biāo)都作了嚴(yán)格規(guī)定，但在一般情況下，是很難符合標(biāo)準(zhǔn)的。這不僅大大影響商品的貨架期，而且對(duì)保障人民身體健康也是極為不利。盡管通?？梢圆捎酶邷馗稍?、燙漂、巴氏滅菌、冷凍以及防腐劑等常規(guī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)

對(duì)食品的殺蟲(chóng)滅菌與保鮮。但這些設(shè)備大都龐大、處理時(shí)間長(zhǎng)、滅菌不徹底或不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，同時(shí)往往影響食品的原有風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成份。而微波殺蟲(chóng)滅菌是使食品中的蟲(chóng)菌等微生物同時(shí)受到微波熱效應(yīng)的共同作用，使其體內(nèi)蛋白質(zhì)和生理活動(dòng)物質(zhì)發(fā)生變異，而導(dǎo)致微生物體生長(zhǎng)發(fā)育延緩和死亡，達(dá)到食品殺菌、殺蟲(chóng)、保鮮的目的。

一、微波殺菌保鮮的機(jī)理  　
　    微波殺菌、保鮮就是希望將食品經(jīng)微波能處理后使食品中的菌體、蟲(chóng)害等微生物喪失活力或死亡，保證食品在一定保存期內(nèi)含菌量仍不超過(guò)衛(wèi)生法所規(guī)定的允許范圍，從而延長(zhǎng)其貨架期。以下簡(jiǎn)述微波殺菌保鮮的機(jī)制：

      眾所周知，細(xì)菌、成蟲(chóng)與任何生物細(xì)胞一樣，是由水、蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、脂肪和無(wú)機(jī)物生等復(fù)雜化合物構(gòu)成的一種凝聚介質(zhì)。其中水是生物細(xì)胞的主要成份，含量在75～85%，因?yàn)榧?xì)菌的各種生理活動(dòng)都必須有水參與才能進(jìn)行，而細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖過(guò)程，對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)物的吸收是通過(guò)細(xì)胞膜質(zhì)的擴(kuò)散，滲透吸附作用來(lái)完成。在一定強(qiáng)度微波場(chǎng)的作用下，食品中的蟲(chóng)類(lèi)和菌體也會(huì)因分子極化弛豫同時(shí)吸收微波能升溫。由于它們是凝聚態(tài)介質(zhì)，分子間的作用力加劇了微波能的能態(tài)轉(zhuǎn)化。從而使體內(nèi)蛋白質(zhì)同時(shí)受到無(wú)極性熱運(yùn)動(dòng)和極性轉(zhuǎn)動(dòng)兩方面作用，使其空間結(jié)構(gòu)變化或破壞，而其蛋白質(zhì)變性。蛋白質(zhì)變性后，其溶解度、粘度、膨脹性、滲透性、穩(wěn)定性都會(huì)發(fā)生明顯變化，而失去生物活性。另一方面，微波能的非熱效應(yīng)在滅菌中起到了常規(guī)物理滅菌所沒(méi)有的特殊作用。也是造成細(xì)菌死亡原因之一。正是由上述微波能的熱作用或非熱生化作用，干擾了蟲(chóng)體和細(xì)菌正常的代謝功能，破壞了其生成條件和延緩遺傳繁殖速度而達(dá)到殺蟲(chóng)滅菌目的。  　

二、微波殺菌保鮮特點(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)流和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)時(shí)間，才能達(dá)到所需的殺菌溫度。微波殺菌是通過(guò)微波能與食品及其細(xì)菌等微生物直接相互作用，因熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)共同作用殺死菌體，所以處理時(shí)間大大縮短。

2、低溫殺菌保持營(yíng)養(yǎng)成份和傳統(tǒng)風(fēng)味

      微波殺菌使物料體內(nèi)蛋白質(zhì)和生理活動(dòng)物質(zhì)發(fā)生變異，而導(dǎo)致微生物體生長(zhǎng)發(fā)育延緩和死亡，達(dá)到食品殺菌、殺蟲(chóng)、保鮮的目的。

三、微波殺菌保鮮特點(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)流和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)時(shí)間，才能達(dá)到所需的殺菌溫度。微波殺菌是通過(guò)微波能與食品及其細(xì)菌等微生物直接相互作用，因熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)共同作用殺死菌體，所以處理時(shí)間大大縮短。

2、低溫殺菌保持營(yíng)養(yǎng)成份和傳統(tǒng)風(fēng)味

      微波殺菌設(shè)備是通過(guò)熱和非熱效應(yīng)殺菌，因而與常規(guī)熱力殺菌比較能在比較低的溫度和較短的時(shí)間就能獲得所需的消毒殺菌效果。不僅安全、保險(xiǎn)，而且能保留更多的營(yíng)養(yǎng)成份和色、香味等風(fēng)味。如采用常規(guī)熱力處理的蔬菜保留的維生素C是46～50%，而微波處理是60～90%，常規(guī)加熱豬肝維生素A保持為58%，而微波加熱為84%。

3、節(jié)約能源  

      常規(guī)熱力殺菌往往需要通過(guò)環(huán)境或傳熱介質(zhì)的加熱，才能把熱量傳至食品，而微波是直接對(duì)食品進(jìn)行作用處理，因而沒(méi)有額外熱能損耗。一般可節(jié)電30～50%。

4、均勻徹底  

      常規(guī)熱力殺菌是從物料表面開(kāi)始，然后通過(guò)熱傳導(dǎo)至內(nèi)部。為了保持食品風(fēng)味，縮短處理時(shí)間，往往食品內(nèi)部都沒(méi)有達(dá)到足夠溫度而影響殺菌效果。而微波是對(duì)食品進(jìn)行整體處理，表面和內(nèi)部同時(shí)受到作用，所以殺菌均勻、徹底。

5、便于控制

      微波食品殺菌處理設(shè)備操作簡(jiǎn)便，便于控制，沒(méi)有控制時(shí)間慣性。

6、設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝先進(jìn)

      與常規(guī)消毒殺菌相比，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，只要具備水、電基本條件即可。

7、改善勞動(dòng)條件，節(jié)省占地面積   

     微波設(shè)備無(wú)高溫、 無(wú)余熱，本身又不發(fā)熱，也不輻射熱量。  　

四、應(yīng)用概況 　

1、 瑞典卡洛里公司將2450MHz  80kW面包殺菌機(jī)安裝在臺(tái)時(shí)產(chǎn)量為4400磅的面包生產(chǎn)線(xiàn)上，經(jīng)微波處理后，面包濕度由20°C上升到80°C，時(shí)間僅1～2分鐘，處理后的面包片保存期由原來(lái)3～4天延長(zhǎng)到30～40天。另?yè)?jù)日本東芝公司統(tǒng)計(jì)，該公司生產(chǎn)用糕點(diǎn)、米、面等食品殺菌的微波功率已占工業(yè)微波總?cè)萘康?4%。

2、荷蘭的每日食品公司將微波能用于對(duì)盒裝魚(yú)、肉、食品進(jìn)行保鮮處理，產(chǎn)品均勻加熱到72～75°C，可在0～4°C冷藏柜中保存6星期，保證原味不變。

3、上?？诟Ｊ称房倧S采用2450MHz20kW微波食品殺菌機(jī)，用于袋裝魚(yú)、叉燒、麻雀、肉松等食品殺菌處理，用于袋裝芝麻糊的殺菌亦有較好效果。

4、南京老山營(yíng)養(yǎng)食品廠采用2450MHz  10kW微波機(jī)對(duì)天然花粉干燥殺菌處理，可保持各種營(yíng)養(yǎng)成份和微生物不受破壞，與原工藝相比，具有加工周期短，節(jié)電95.5%（年節(jié)電4萬(wàn)度），產(chǎn)品質(zhì)量好。

5、山東長(zhǎng)島魚(yú)業(yè)公司采用2450MHz  10kW微波處理設(shè)備不僅具有加熱干燥功能而且殺菌滅霉效果明顯，適用于生片烘干和熟片烘烤。該公司原來(lái)用遠(yuǎn)紅外設(shè)備烘烤魚(yú)片，每天產(chǎn)量1.5噸，耗電量40kW/ h，現(xiàn)用微波烘干機(jī)代替只需用電17.4 kW/ h，節(jié)能50%以上。

6、豆制品是營(yíng)養(yǎng)豐富的植物蛋白食品，但它又是各種微生物的良好培養(yǎng)基。在常溫條件下，極易霉變，失去營(yíng)養(yǎng)、食用價(jià)值，因故先將豆腐皮經(jīng)6kW電熱滾壓機(jī)將水分?jǐn)D壓到40%左右，進(jìn)入2450MHz10kW平板型微波機(jī)烘干到工藝要求后直接包裝，全部過(guò)程只需2～3分鐘，生產(chǎn)能力為75kg / h ,   產(chǎn)品不僅香脆，復(fù)水性好，而且殺菌、滅霉效果也很好，大大延長(zhǎng)保存期。

7、牛奶生產(chǎn)過(guò)程中，消毒是最重要的工藝，傳統(tǒng)方法是采用高溫短時(shí)巴氏殺菌缺點(diǎn)是需要龐大的鍋爐和復(fù)雜的管道系統(tǒng)，而且耗費(fèi)能源，戰(zhàn)勝占用煤場(chǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。牛奶廠2450MHz  10kW微波液體殺菌機(jī)，對(duì)牛奶殺菌消毒處理加工能力為125 /  h ，鮮奶在80°C左右處理數(shù)秒鐘后，雜菌和大腸桿菌完全達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。

8、瓶裝口服液在生產(chǎn)過(guò)程中易感染細(xì)菌，在包裝后需要?dú)⒕幚?，廷長(zhǎng)保質(zhì)期，微波箱式殺菌機(jī)對(duì)成品包裝進(jìn)行殺菌，剎菌溫度在50°C左右，殺菌方法是在生產(chǎn)線(xiàn)上不中斷地

對(duì)成品進(jìn)行微波殺菌處理，以保證質(zhì)量，經(jīng)殺菌后，一年時(shí)間菌檢化驗(yàn)合格。

9、炒貨行業(yè)如瓜子、花生、腰果等，傳統(tǒng)工藝加工時(shí)需要燒煤，用轉(zhuǎn)爐加熱烘干，污染環(huán)境，勞動(dòng)強(qiáng)度大，耗能高，效率低。深圳、武威炒貨廠等到多個(gè)炒貨使用20-40kW 915MHz型微波干燥機(jī)對(duì)白瓜子、杏仁、花生、腰果進(jìn)行焙炒，可將含水35%左右經(jīng)8-10分鐘干燥至5%以下，改善環(huán)境污染，提高了產(chǎn)品質(zhì)量曾獲得星火計(jì)劃金獎(jiǎng)，產(chǎn)品已銷(xiāo)海外。

主要產(chǎn)品推薦： 烘干機(jī)  干燥機(jī)  殺菌機(jī)  微波設(shè)備