微波设备的应用

微波设备的应用

微波是一种电磁波，是频率在 300MHz — 300GHz 的电磁波，即波长在 100cm 至 1mm 范围内的电磁波，也就是说波长在远红外线与无线电波之间。微波波段中，波长在 1-25cm 的波段专门用于霄达，其余部分用于电讯传输。为了防止民用微波功率对无线电通讯、广播、电视和雷达等造成干扰，国际上规定工业、科学研究、医学及家用等民用微波的频率为 2450 土 5OMHz 。因此，微波消解仪器所使用的频率基本上都是 245OMHz ，家用微波炉也如此。
    微波设备的特性    
       1、金属材料不吸收微波，只能反射微波。如铜、铁、铝等。用金属（不锈钢板）作微波炉的炉膛，来回反射作用在加热物质上。不能用金属容器放入微波炉中，反射的微波对磁控管有损害。  
       2、绝缘体可以透过微波，它几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、纸张等，它们对微波是透明的，微波可以穿透它们向前传播。这些物质都不会吸收微波的能量，或吸收微波极少。物质吸收微波的强弱实质上与该物质的复介电常数有关，即损耗因子越大，吸收微波的能力越强 [2] 。家用微波炉容器大都是塑料制品。微波密闭消解溶样罐用的材料是聚四氟乙烯、工程塑料等。  
       3、极性分子的物质会吸收微波（属损耗因子大的物质），如：水、酸等。它们的分子具有永久偶极矩 ( 即分子的正负电荷的中心不重合 ) 。极性分子在微波场中随着微波的频率而快速变换取向，来回转动，使分子间相互碰撞摩擦，吸收了微波的能量而使温度升高。我们吃的食物，其中都含有水份，水是强极性分子，因此能在微波炉中加热。   

随着人民生活水平的不断提高和消费观念的变化，对食 品工业的产品结构、质量品质、安全卫生等提出了越来越高的要求，特别是各类传统、方便的袋包装食品，更是成为当今食品市场的一个消费热点。但是在这些食品生产、保存、运输和销售过程中极易污染变质，从而失去商业价值。虽然国家食品卫生法对种类食品的卫生指标都作了严格规定，但在一般情况下，是很难符合标准的。这不仅大大影响商品的货架期，而且对保障人民身体健康也是极为不利。尽管通常可以采用高温干燥、烫漂、巴氏灭菌、冷冻以及防腐剂等常规技术来实现

对食品的杀虫灭菌与保鲜。但这些设备大都庞大、处理时间长、灭菌不彻底或不易实现自动化生产，同时往往影响食品的原有风味和营养成份。而微波杀虫灭菌是使食品中的虫菌等微生物同时受到微波热效应的共同作用，使其体内蛋白质和生理活动物质发生变异，而导致微生物体生长发育延缓和死亡，达到食品杀菌、杀虫、保鲜的目的。

一、微波杀菌保鲜的机理  　
　    微波杀菌、保鲜就是希望将食品经微波能处理后使食品中的菌体、虫害等微生物丧失活力或死亡，保证食品在一定保存期内含菌量仍不超过卫生法所规定的允许范围，从而延长其货架期。以下简述微波杀菌保鲜的机制：

      众所周知，细菌、成虫与任何生物细胞一样，是由水、蛋白质、核酸、碳水化合物、脂肪和无机物生等复杂化合物构成的一种凝聚介质。其中水是生物细胞的主要成份，含量在75～85%，因为细菌的各种生理活动都必须有水参与才能进行，而细菌的生长繁殖过程，对各种营养物的吸收是通过细胞膜质的扩散，渗透吸附作用来完成。在一定强度微波场的作用下，食品中的虫类和菌体也会因分子极化弛豫同时吸收微波能升温。由于它们是凝聚态介质，分子间的作用力加剧了微波能的能态转化。从而使体内蛋白质同时受到无极性热运动和极性转动两方面作用，使其空间结构变化或破坏，而其蛋白质变性。蛋白质变性后，其溶解度、粘度、膨胀性、渗透性、稳定性都会发生明显变化，而失去生物活性。另一方面，微波能的非热效应在灭菌中起到了常规物理灭菌所没有的特殊作用。也是造成细菌死亡原因之一。正是由上述微波能的热作用或非热生化作用，干扰了虫体和细菌正常的代谢功能，破坏了其生成条件和延缓遗传繁殖速度而达到杀虫灭菌目的。  　

二、微波杀菌保鲜特点  　

1、时间短、速度快

      常规热力杀菌是通过热传导、对流和辐射等方式将热量从食品表面传至内部。往往需要

较长时间，才能达到所需的杀菌温度。微波杀菌是通过微波能与食品及其细菌等微生物直接相互作用，因热效应与非热效应共同作用杀死菌体，所以处理时间大大缩短。

2、低温杀菌保持营养成份和传统风味

      微波杀菌使物料体内蛋白质和生理活动物质发生变异，而导致微生物体生长发育延缓和死亡，达到食品杀菌、杀虫、保鲜的目的。

三、微波杀菌保鲜特点  　
1、时间短、速度快

      常规热力杀菌是通过热传导、对流和辐射等方式将热量从食品表面传至内部。往往需要较长时间，才能达到所需的杀菌温度。微波杀菌是通过微波能与食品及其细菌等微生物直接相互作用，因热效应与非热效应共同作用杀死菌体，所以处理时间大大缩短。

2、低温杀菌保持营养成份和传统风味

      微波杀菌设备是通过热和非热效应杀菌，因而与常规热力杀菌比较能在比较低的温度和较短的时间就能获得所需的消毒杀菌效果。不仅安全、保险，而且能保留更多的营养成份和色、香味等风味。如采用常规热力处理的蔬菜保留的维生素C是46～50%，而微波处理是60～90%，常规加热猪肝维生素A保持为58%，而微波加热为84%。

3、节约能源  

      常规热力杀菌往往需要通过环境或传热介质的加热，才能把热量传至食品，而微波是直接对食品进行作用处理，因而没有额外热能损耗。一般可节电30～50%。

4、均匀彻底  

      常规热力杀菌是从物料表面开始，然后通过热传导至内部。为了保持食品风味，缩短处理时间，往往食品内部都没有达到足够温度而影响杀菌效果。而微波是对食品进行整体处理，表面和内部同时受到作用，所以杀菌均匀、彻底。

5、便于控制

      微波食品杀菌处理设备操作简便，便于控制，没有控制时间惯性。

6、设备简单，工艺先进

      与常规消毒杀菌相比，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，只要具备水、电基本条件即可。

7、改善劳动条件，节省占地面积   

     微波设备无高温、 无余热，本身又不发热，也不辐射热量。  　

四、应用概况 　

1、 瑞典卡洛里公司将2450MHz  80kW面包杀菌机安装在台时产量为4400磅的面包生产线上，经微波处理后，面包湿度由20°C上升到80°C，时间仅1～2分钟，处理后的面包片保存期由原来3～4天延长到30～40天。另据日本东芝公司统计，该公司生产用糕点、米、面等食品杀菌的微波功率已占工业微波总容量的34%。

2、荷兰的每日食品公司将微波能用于对盒装鱼、肉、食品进行保鲜处理，产品均匀加热到72～75°C，可在0～4°C冷藏柜中保存6星期，保证原味不变。

3、上海口福食品总厂采用2450MHz20kW微波食品杀菌机，用于袋装鱼、叉烧、麻雀、肉松等食品杀菌处理，用于袋装芝麻糊的杀菌亦有较好效果。

4、南京老山营养食品厂采用2450MHz  10kW微波机对天然花粉干燥杀菌处理，可保持各种营养成份和微生物不受破坏，与原工艺相比，具有加工周期短，节电95.5%（年节电4万度），产品质量好。

5、山东长岛鱼业公司采用2450MHz  10kW微波处理设备不仅具有加热干燥功能而且杀菌灭霉效果明显，适用于生片烘干和熟片烘烤。该公司原来用远红外设备烘烤鱼片，每天产量1.5吨，耗电量40kW/ h，现用微波烘干机代替只需用电17.4 kW/ h，节能50%以上。

6、豆制品是营养丰富的植物蛋白食品，但它又是各种微生物的良好培养基。在常温条件下，极易霉变，失去营养、食用价值，因故先将豆腐皮经6kW电热滚压机将水分挤压到40%左右，进入2450MHz10kW平板型微波机烘干到工艺要求后直接包装，全部过程只需2～3分钟，生产能力为75kg / h ,   产品不仅香脆，复水性好，而且杀菌、灭霉效果也很好，大大延长保存期。

7、牛奶生产过程中，消毒是最重要的工艺，传统方法是采用高温短时巴氏杀菌缺点是需要庞大的锅炉和复杂的管道系统，而且耗费能源，战胜占用煤场，劳动强度大。牛奶厂2450MHz  10kW微波液体杀菌机，对牛奶杀菌消毒处理加工能力为125 /  h ，鲜奶在80°C左右处理数秒钟后，杂菌和大肠杆菌完全达到卫生标准要求。

8、瓶装口服液在生产过程中易感染细菌，在包装后需要杀菌处理，廷长保质期，微波箱式杀菌机对成品包装进行杀菌，刹菌温度在50°C左右，杀菌方法是在生产线上不中断地

对成品进行微波杀菌处理，以保证质量，经杀菌后，一年时间菌检化验合格。

9、炒货行业如瓜子、花生、腰果等，传统工艺加工时需要烧煤，用转炉加热烘干，污染环境，劳动强度大，耗能高，效率低。深圳、武威炒货厂等到多个炒货使用20-40kW 915MHz型微波干燥机对白瓜子、杏仁、花生、腰果进行焙炒，可将含水35%左右经8-10分钟干燥至5%以下，改善环境污染，提高了产品质量曾获得星火计划金奖，产品已销海外。

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