微波干燥殺菌保鮮的機理

更新時間：2011-09-01

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微波干燥殺菌保鮮的機理
微波是指頻率300兆赫至300千兆赫的電磁波，在微波電磁場的作用下，介質中的極性分子從原來的熱運動狀態轉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，就會出現每秒24億5千萬次交變，產生激烈的摩擦而生熱。在這一微觀過程中，微波能量轉化為介質內的熱能，使介質溫度呈現為宏觀上的升高。
   微波具有熱效應和非熱效應雙重殺菌作用。微波熱效應殺菌機理的簡述是：生物細胞是由水、蛋白質、核酸、碳水化合物、脂肪和無機物等復雜化合物構成的一種凝聚態介質。該介質在強微波場的作用下，溫度升高。其空間結構發生變化或破壞，蛋白質變性，影響其溶解度、粘度、膨脹性、穩定性，從而失去生物活性。
   微波非熱效應殺菌機理的簡述是：微波作用能改變生物性排列聚合狀態及其運動規律，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。再則細胞中的核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）在微波場力作用下可導致氫鍵的松弛、斷裂或重組。誘發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定遺傳和增值。
微波殺菌、保鮮是微波熱效應和非熱效應共同作用的結果。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蛋白質和生理活性物質發生變異，而喪失活力或死亡。因此，微波殺菌溫度低于常規方法，一般比較，常規方法殺菌溫度要在100攝氏度以上，時間要在十幾分鐘至幾十分鐘，而微波殺菌溫度僅在70-90攝氏度，時間約為幾分鐘。
一、微波殺菌特點：
1、時間短、速度快：常規熱力殺菌是通過傳導、對流或輻射等方式將熱量從食品表面傳至內部。要達到殺菌溫度，往往需要較長時間。微波殺菌是微波能與食品以及細菌等微生物直接相互作用，熱效應與非熱效應共同作用，達到快速升溫殺菌作用，處理時間大大縮短，各種物料的殺菌作用一般在3-5分鐘。低溫殺菌保持營養成分和傳統風味。
   微波殺菌是通過特殊熱和非熱效應殺菌，與常規熱力殺菌比較，能在比較低的溫度和較短的時間獲得所需的消毒殺菌效果。實踐證明，一般殺菌溫度在75-80攝氏度就能達到效果，此外，微波處理食品能保留更多的營養成分和色、香、味、形等風味，且有膨化效果。如常規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％，常規加熱豬肝維生素A保持為58％，而微波加熱為84％。
2、節約能源：常規熱力殺菌往往在環境及設備上存在熱損失，而微波是直接對食品進行作用處理，因而沒有額外的熱能損耗。相比而言，一般可節電30-50％。
3、均勻：常規熱力殺菌是從物料表面開始，然后通過熱傳導傳至內部。存在內外溫差。為了保持食品風味，縮短處理時間，往往食品內部沒有達到足夠溫度而影響殺菌效果。。
由于微波具有穿透作用，對食品進行整體處理時，表面和內部都同時受到作用，所以消毒殺菌均勻、。
4、便于控制:微波食品殺菌處理，設備能即開即用，沒有常規熱力殺菌的熱慣性，操作靈活方便，微波功率能從零到額定功率連續可調、傳輸速度從零開始連續調整，便于控制。
5、設備簡單，工藝:與常規消毒殺菌相比，微波殺菌設備不需要鍋爐、復雜的管道系統、煤場和運輸車輛等，只要具備水、電基本條件即可。
二、微波干燥原理:
微波是指頻率在300兆赫至300千兆赫的電磁波。通常，物質由極性分子和非極性分子組成。在微波電磁場的作用下，介質中的極性分子從原來的熱運動狀態轉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，就會出現每秒24.5億排列，分子間就會產生激烈的摩擦。在這一過程中，微波能量瞬間轉化為物質內的熱量，使物質溫度呈現為快速的升高。
三、微波干燥特點：
1、加熱迅速、節能:微波加熱與傳統加熱方式（熱傳導、對流、輻射）的機理不同，它是使被加熱物料本身發熱，不需要熱傳導過程而且設備與空氣不吸收熱量，物料內外在瞬間達到加熱溫度，與傳統的電加熱、遠紅外加熱相比節能2-3倍以上。
2、加熱均勻、提高產品質量:微波能滲透到物料內部，使物料表里同時產生熱能，選擇性加熱使物料加熱均勻性好，不會產生外焦內生現象。隨著物料表面水分不斷蒸發，物料表面屋溫度將略低于里層溫度，形成的溫度梯度由內指向外，與加熱過程中伴隨發生的蒸汽壓遷徙方向與熱量遷移方向均一致。據物料干燥理論，這種加熱狀態是極有利于物料干燥的。
3、熱慣性小、加熱的即時性、易于控制:微波輸出的能量即刻就被物料吸收而加熱。但對于傳統加熱，它們輸出能量同時被物料吸收和冷的爐體吸收。微加熱只需用電，只要控制微波功率即可實現立即加熱或終止，沒有預熱過程。應用人機界面和PLC可實現工藝過程的自動化控制。
4、占地少、 安全環保:微波能量集中有且加熱迅速，使其占地少。科學的漏能抑制系統使微波泄漏嚴格控制在國標范圍以內，不產生放射性危害，且整個過程無有害氣體排放，不產生余熱和粉塵污染。