微波干燥殺菌保鮮的機(jī)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(chǎng)的作用下，介質(zhì)中的極性分子從原來(lái)的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨微波電磁場(chǎng)的交變而排列取向。例如，采用的微波頻率為2450兆赫，就會(huì)出現(xiàn)每秒24億5千萬(wàn)次交變，產(chǎn)生激烈的摩擦而生熱。在這一微觀過(guò)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(yīng)和非熱效應(yīng)雙重殺菌作用。微波熱效應(yīng)殺菌機(jī)理的簡(jiǎn)述是：生物細(xì)胞是由水、蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、脂肪和無(wú)機(jī)物等復(fù)雜化合物構(gòu)成的一種凝聚態(tài)介質(zhì)。該介質(zhì)在強(qiáng)微波場(chǎng)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(yīng)殺菌機(jī)理的簡(jiǎn)述是：微波作用能改變生物性排列聚合狀態(tài)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且微波場(chǎng)感應(yīng)的離子流會(huì)影響細(xì)胞膜附近的電荷分布，導(dǎo)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(xì)胞的正常新陳代謝功能，導(dǎo)致細(xì)菌生長(zhǎng)抑制、停止或死亡。再則細(xì)胞中的核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)在微波場(chǎng)力作用下可導(dǎo)致氫鍵的松弛、斷裂或重組。誘發(fā)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(xì)胞的穩(wěn)定遺傳和增值。
微波具有熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)雙重殺菌作用。微波熱效應(yīng)殺菌機(jī)理的簡(jiǎn)述是：生物細(xì)胞是由水、蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、脂肪和無(wú)機(jī)物等復(fù)雜化合物構(gòu)成的一種凝聚態(tài)介質(zhì)。該介質(zhì)在強(qiáng)微波場(chǎng)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(yīng)殺菌機(jī)理的簡(jiǎn)述是：微波作用能改變生物性排列聚合狀態(tài)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且微波場(chǎng)感應(yīng)的離子流會(huì)影響細(xì)胞膜附近的電荷分布，導(dǎo)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(xì)胞的正常新陳代謝功能，導(dǎo)致細(xì)菌生長(zhǎng)抑制、停止或死亡。再則細(xì)胞中的核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)在微波場(chǎng)力作用下可導(dǎo)致氫鍵的松弛、斷裂或重組。誘發(fā)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(xì)胞的穩(wěn)定遺傳和增值。
微波殺菌、保鮮是微波熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)共同作用的結(jié)果。微波的熱效應(yīng)主要起快速升溫殺菌作用；而非熱效應(yīng)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，一般比較，常規(guī)方法殺菌溫度要在100攝氏度以上，時(shí)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(shí)間約為幾分鐘。
一、微波殺菌特點(diǎn)：
1、時(shí)間短、速度快：常規(guī)熱力殺菌是通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流或輻射等方式將熱量從食品表面?zhèn)髦羶?nèi)部。要達(dá)到殺菌溫度，往往需要較長(zhǎng)時(shí)間。微波殺菌是微波能與食品以及細(xì)菌等微生物直接相互作用，熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)共同作用，達(dá)到快速升溫殺菌作用，處理時(shí)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(yíng)養(yǎng)成分和傳統(tǒng)風(fēng)味。
微波殺菌是通過(guò)特殊熱和非熱效應(yīng)殺菌，與常規(guī)熱力殺菌比較，能在比較低的溫度和較短的時(shí)間獲得所需的消毒殺菌效果。實(shí)踐證明，一般殺菌溫度在75-80攝氏度就能達(dá)到效果，此外，微波處理食品能保留更多的營(yíng)養(yǎng)成分和色、香、味、形等風(fēng)味，且有膨化效果。如常規(guī)熱力處理的蔬菜保留的*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％。
2、節(jié)約能源：常規(guī)熱力殺菌往往在環(huán)境及設(shè)備上存在熱損失，而微波是直接對(duì)食品進(jìn)行作用處理，因而沒(méi)有額外的熱能損耗。相比而言，一般可節(jié)電30-50％。
3、均勻*：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)傳至內(nèi)部。存在內(nèi)外溫差。為了保持食品風(fēng)味，縮短處理時(shí)間，往往食品內(nèi)部沒(méi)有達(dá)到足夠溫度而影響殺菌效果。。
1、時(shí)間短、速度快：常規(guī)熱力殺菌是通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流或輻射等方式將熱量從食品表面?zhèn)髦羶?nèi)部。要達(dá)到殺菌溫度，往往需要較長(zhǎng)時(shí)間。微波殺菌是微波能與食品以及細(xì)菌等微生物直接相互作用，熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)共同作用，達(dá)到快速升溫殺菌作用，處理時(shí)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(yíng)養(yǎng)成分和傳統(tǒng)風(fēng)味。
微波殺菌是通過(guò)特殊熱和非熱效應(yīng)殺菌，與常規(guī)熱力殺菌比較，能在比較低的溫度和較短的時(shí)間獲得所需的消毒殺菌效果。實(shí)踐證明，一般殺菌溫度在75-80攝氏度就能達(dá)到效果，此外，微波處理食品能保留更多的營(yíng)養(yǎng)成分和色、香、味、形等風(fēng)味，且有膨化效果。如常規(guī)熱力處理的蔬菜保留的*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％。
2、節(jié)約能源：常規(guī)熱力殺菌往往在環(huán)境及設(shè)備上存在熱損失，而微波是直接對(duì)食品進(jìn)行作用處理，因而沒(méi)有額外的熱能損耗。相比而言，一般可節(jié)電30-50％。
3、均勻*：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)傳至內(nèi)部。存在內(nèi)外溫差。為了保持食品風(fēng)味，縮短處理時(shí)間，往往食品內(nèi)部沒(méi)有達(dá)到足夠溫度而影響殺菌效果。。
由于微波具有穿透作用，對(duì)食品進(jìn)行整體處理時(shí)，表面和內(nèi)部都同時(shí)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(shè)備能即開(kāi)即用，沒(méi)有常規(guī)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(xù)可調(diào)、傳輸速度從零開(kāi)始連續(xù)調(diào)整，便于控制。
5、設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝*: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)輛等，只要具備水、電基本條件即可。
5、設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝*: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(zhì)由極性分子和非極性分子組成。在微波電磁場(chǎng)的作用下，介質(zhì)中的極性分子從原來(lái)的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨微波電磁場(chǎng)的交變而排列取向。例如：采用的微波頻率為2450兆赫，就會(huì)出現(xiàn)每秒24.5億排列，分子間就會(huì)產(chǎn)生激烈的摩擦。在這一過(guò)程中，微波能量瞬間轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)的熱量，使物質(zhì)溫度呈現(xiàn)為快速的升高。
三、微波干燥特點(diǎn)：
1、加熱迅速、高效節(jié)能:微波加熱與傳統(tǒng)加熱方式(熱傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射)的機(jī)理*不同，它是使被加熱物料本身發(fā)熱，不需要熱傳導(dǎo)過(guò)程而且設(shè)備與空氣不吸收熱量，物料內(nèi)外在瞬間達(dá)到加熱溫度，與傳統(tǒng)的電加熱、遠(yuǎn)紅外加熱相比節(jié)能2-3倍以上。
2、加熱均勻、提高產(chǎn)品質(zhì)量:微波能滲透到物料內(nèi)部，使物料表里同時(shí)產(chǎn)生熱能，選擇性加熱使物料加熱均勻性好，不會(huì)產(chǎn)生外焦內(nèi)生現(xiàn)象。隨著物料表面水分不斷蒸發(fā)，物料表面屋溫度將略低于里層溫度，形成的溫度梯度由內(nèi)指向外，與加熱過(guò)程中伴隨發(fā)生的蒸汽壓遷徙方向與熱量遷移方向均*。據(jù)物料干燥理論，這種加熱狀態(tài)是極有利于物料干燥的。
2、加熱均勻、提高產(chǎn)品質(zhì)量:微波能滲透到物料內(nèi)部，使物料表里同時(shí)產(chǎn)生熱能，選擇性加熱使物料加熱均勻性好，不會(huì)產(chǎn)生外焦內(nèi)生現(xiàn)象。隨著物料表面水分不斷蒸發(fā)，物料表面屋溫度將略低于里層溫度，形成的溫度梯度由內(nèi)指向外，與加熱過(guò)程中伴隨發(fā)生的蒸汽壓遷徙方向與熱量遷移方向均*。據(jù)物料干燥理論，這種加熱狀態(tài)是極有利于物料干燥的。
3、熱慣性小、加熱的即時(shí)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(duì)于傳統(tǒng)加熱，它們輸出能量同時(shí)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(shí)現(xiàn)立即加熱或終止，沒(méi)有預(yù)熱過(guò)程。應(yīng)用人機(jī)界面和PLC可實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的自動(dòng)化控制。
4、占地少、安全環(huán)保:微波能量集中有且加熱迅速，使其占地少?？茖W(xué)的漏能抑制系統(tǒng)使微波泄漏嚴(yán)格控制在國(guó)標(biāo)范圍以?xún)?nèi)，不產(chǎn)生放射性危害，且整個(gè)過(guò)程無(wú)有害氣體排放，不產(chǎn)生余熱和粉塵污染。
4、占地少、安全環(huán)保:微波能量集中有且加熱迅速，使其占地少?？茖W(xué)的漏能抑制系統(tǒng)使微波泄漏嚴(yán)格控制在國(guó)標(biāo)范圍以?xún)?nèi)，不產(chǎn)生放射性危害，且整個(gè)過(guò)程無(wú)有害氣體排放，不產(chǎn)生余熱和粉塵污染。
