微波加热杀菌原理及特点

微波加热杀菌原理及特点

一、微波加热杀菌机理

微波是指频率300兆赫至300千兆赫的电磁波，在微波电磁场作用下，介质中的极性分子从原来的热运动状态转为跟随微波电磁场的交变而排列取向，例如，采用的微波频率为2450兆赫，就会出现每秒24亿5千万次交变，产生激烈的摩擦而生热。在这一微观过程中，微波能量转化为介质内的热能，使介质温度呈现为宏观上的升高。

微波具有热效应和非热效应双重杀菌的作用。

微波热效应杀菌机理是指：生物细胞是由水、蛋白质、核酸，碳水化合物，脂肪和列机物等复杂化合物构成的一种凝聚态介质。该介质在强微波场的作用下，温度升高。其空间结构发生变化或破坏，蛋白质变性，影响其溶解度、粘度、膨胀性、稳定性，从而失去生物活性。

微波非热效应杀菌机理是指：微波作用能改变生物性排列聚合状态及其运动规律，而且微波场感应的离子流，会影响细胞膜附近的电荷分布，导致膜的屏障作用受到损伤，影响NA—K泵的功能，产生膜功能障碍，从而干扰或破坏细胞的正常新陈代谢功能，导致细菌生长抑制、停止或死亡。

此外，决定细胞正常生长和稳定遗传繁殖的核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）在微波场力的作用下可导致氢键松弛、断裂和重组。诱发遗传基因突变或染色体畸变，从而影响其生物活性的改变，延缓或中断细胞的稳定遗传和增殖。微波的生物（非热）效应在杀菌中起到了常规物理杀菌所没有的特殊作用。

微波杀菌、保鲜是利用电磁波的热效应和生物效应共同作用下的结果。微波的热效应主要起快速升温杀菌作用，而非热效应则使用微生物体内蛋白质和生理活性物质发生变异，而丧失活力或死亡。因此，微波杀菌温度低于常规方法。常规的方法杀菌温度要在100度以上，时间要在十几分钟至几十分钟，而微波杀菌温度仅在70到90度之间，时间约为几分钟即可。

二、微波杀菌、保鲜的特点

１、时间短、速度快：常规热力杀菌是通过热传导、对流或辐射等方式将热量从食品表面传至内部，往往需要较长的时间，内部才能达到杀菌温度。微波则利用其穿透射作用，以热效应和非热效应的共同作用，使物品内外均匀的、迅速升温杀灭细菌。处理时间大大缩短，在强功率密度强度下，甚至只要几秒～数十秒即达到满意效果。

２、低温杀菌、保持其营养成份：微波热效应的快速升温和非热效应的生化作用，增强了杀菌功能。相比常规热力杀菌在比较低温的温度、较短的时间内就能获得杀菌灭虫的效果，一般杀菌温度在75～80℃，处理时间3～5分钟。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、形等风味。如采用常规热力处理蔬菜保留的维生素C在46～50％，微波处理能达到60～90％；常规加热猪肝维生素A保持在58％，而微波加热则达84％。

3、节能高效：微波热效率高，一般在80％以上，远远优于其它加热方式。加之，微波是直接对食品（物体）进行磁热能量转换，微波加热器本身不会被加热，因而不存在额外的热功耗，所以节能省电，相比节能30～50％。

４、杀菌均匀彻底：常规热力杀菌是从物料表面开始的，通过热传导，由表及里渐次加热，内外存在温差梯度，造成内外杀菌效果不一致，愈厚问题就愈突出。为保持食品风味，缩短处理时间，就得提高处理温度换取处理时间的缩短，然而这将使食品表面的色、香、味、形等品质下降。而微波的穿透性，使表面与内部同时受热，保证内外均匀杀菌。

５、易实现自动化流水线生产：微波设备操作简便，没有热惯性，能根据生产工艺要求实时调控。整条生产线只需1～2名操作工。

６、工艺先进：微波杀菌设备不需要锅炉、复杂的管道系统、煤场和运输车辆等，只需水、电基本条件即可，对厂房无特殊要求。投资少、见效快。

７、设备紧凑节省占地面积：微波设备无高温余热，不产生热辐射，能改善工作环境；而且设备结构紧凑、节省厂房面积。

８、安全无害：通常微波能是指在金属制成的封闭加热室及波导管内传输，进出料口、观察窗、炉门等处的微波泄露严格控制在国家的安全标准指标内。微波不属于放射性射线，又无有害气体排放，不产生余热和粉尘污染，既不污染物料，也不污染环境，是一种十分安全的加热干燥技术。微波漏能符合国家GB 10436-1989作业场所微波辐射卫生标准、符合国家GB 16798-1997食品机械卫生安全指标、符合国家GB 5226.1-2002机械电气设备安全标准、符合国家GB 5959.6-2008 电热装置的安全标准。