微波殺菌技術(shù)及應(yīng)用
一、概述
食品在生產(chǎn)、保存、運(yùn)輸和銷售過(guò)程中極易污染變質(zhì)。通常可以采用高溫、干燥、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)食品的殺蟲滅菌與保鮮。但往往影響食品的原有風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成份。而微波殺蟲滅菌是使食品中的微生物，同時(shí)受到微波熱效應(yīng)與非熱效應(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)到食品滅菌、保鮮的目的。
二、微波殺菌原理：
1. 微波能的熱效應(yīng):在一定強(qiáng)度微波場(chǎng)的作用下，食品中的蟲類和菌體會(huì)因分子極化現(xiàn)象，吸收微波能升溫，從而使其蛋白質(zhì)變性，失去生物活性。微波的熱效應(yīng)主要起快速升溫殺菌作用；
2.微波能的非熱效應(yīng): 高頻的電場(chǎng)也使其膜電位、極性分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；使微生物體內(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。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。
3.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。因此，微波殺菌溫度低于常規(guī)方法，一般情況下，常規(guī)方法殺菌溫度要120℃-130℃,時(shí)間約1小時(shí)，而微波殺菌溫度僅要70℃-105℃,時(shí)間約90-180秒。
三、微波裝置：
微波加熱殺菌裝置包括以下部分：
1．產(chǎn)生微波的部分，主要由微波發(fā)生器，微波導(dǎo)管構(gòu)成；
2．爐體或爐腔部分，用可反射微波的材料制成，能產(chǎn)生微波諧振；
3．爐內(nèi)還有微波攪動(dòng)或分散裝置；
4．密封門部分，可防止微波泄露；
5．操作控制部分包括安全連鎖裝置。
現(xiàn)在大批量的生產(chǎn)主要是采用輸送帶式隧道爐。
四、微波殺菌的優(yōu)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及其細(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。
2、低溫殺菌保持營(yíng)養(yǎng)成份和傳統(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)間就能獲得所需的消毒殺菌效果。實(shí)踐表明，一般殺菌溫度在75-80℃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)成份和色、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*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。此外，其電能到微波能的轉(zhuǎn)換效率在70-80%，相比而方，一般可節(jié)電30-50%。
4、表面和內(nèi)部都同時(shí)進(jìn)行
常規(guī)熱力殺菌是從物料表面開始，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、*。
5、便于控制
微波食品殺菌處理，設(shè)備能即開即用，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)、傳輸速度從零開始連續(xù)調(diào)整，便于控制。
6、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)輸車輛等，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
設(shè)備的工作環(huán)境溫度低、噪音小，極大地改善了勞動(dòng)條件。整套微波設(shè)備的操作人員只需2-3人。廣泛用于牛肉干、豬肉脯、魚片、醬囟肉、鴨肉、雞肉等制品的熱化、干燥和殺菌。肉制品經(jīng)微波殺菌后，其鮮度、嫩度、風(fēng)味均保持原樣，衛(wèi)生指標(biāo)*可低于國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，貨架貯存時(shí)間可達(dá)1-2個(gè)月，微波對(duì)肉制品殺菌、保鮮技術(shù)的成功應(yīng)用，由原來(lái)保鮮期3天，延長(zhǎng)到1-2個(gè)月，已將該項(xiàng)技術(shù)成果提高到嶄新階段。五、微波加熱存在問(wèn)題：
（一）微波加熱不均勻
1.微波加熱不均勻的原因：
（1）微波加熱具有選擇性，即使在相同的微波場(chǎng)中，不同的食品材料都存在溫升的差異；
（2）微波具有良好的穿透性，在實(shí)際加熱中受反射、穿透、折射、吸收等影響，即使對(duì)同一食品材料各部分產(chǎn)生的熱能可能存在較大的差異；
（3）電場(chǎng)的尖角集中性，有的也稱菱角效應(yīng)（edge effect），微波作為電波的一種，其電場(chǎng)有尖角集中性，這是造成食品微波加熱不均勻的主要原因。電場(chǎng)會(huì)向有角的地方集中，這些部分就產(chǎn)熱多，升溫快。為了克服菱角效應(yīng)和熱點(diǎn)的不良以下，人們?cè)谌萜魃献髁嗽S多改進(jìn)。例如盡量使用大小合適的圓角容器，環(huán)狀容器。對(duì)有尖角的食品進(jìn)行整形處理。為了克服微波加熱的局限性，把微波與遠(yuǎn)紅外等加熱方法組合在一起的設(shè)備，成了當(dāng)前微波爐開發(fā)的新趨勢(shì)。
（二）微波對(duì)人體的影響
從微波的作用原理看，人體也會(huì)吸收微波，因此微波的輻射也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定的危害。通常人體受到輻射時(shí)，總是皮膚先感到灼熱，因而可以及時(shí)避讓。然而受微波輻射時(shí)，由于其穿透性，體內(nèi)組織也會(huì)同時(shí)發(fā)熱，而人體內(nèi)神經(jīng)又比較少，所以往往在還未感到灼熱時(shí)，那些耐熱新低的器官已經(jīng)受到損傷。如血管、眼睛和睪丸易受微波侵害，雷達(dá)工作人員常見(jiàn)的病是白內(nèi)障和男性不育。對(duì)微波的使用既要注意安全，但也不需要像對(duì)待放射性那樣過(guò)分緊張。
（三）微波殺菌破袋
我們?cè)谖⒉⒕僮鬟^(guò)程中，除了注意不能采用金屬容器和鍍鋁或鋁復(fù)合袋，還存在殺菌過(guò)程中密封好的袋子破袋問(wèn)題，不好解決。亦不好采用殺菌后在封口。目前采用微波殺菌可以在包裝前進(jìn)行，也可以在包裝好以后進(jìn)行。包裝好的食品在進(jìn)行微波加熱殺菌時(shí)，由于袋內(nèi)壓力過(guò)高會(huì)脹破包裝袋，因此整個(gè)微波加熱殺菌過(guò)程應(yīng)在壓力下進(jìn)行，或?qū)b置于加壓的玻璃容器中進(jìn)行處理（四）變色問(wèn)題。
在對(duì)榨菜等產(chǎn)品微波殺菌時(shí)還發(fā)現(xiàn)榨菜產(chǎn)品變色問(wèn)題。
六、微波加熱技術(shù)應(yīng)用前景
微波加熱技術(shù)應(yīng)用范圍極廣闊，微波加熱技術(shù)在食品加工中應(yīng)用僅是其中的一小部分?？梢赃@樣說(shuō)，人們?cè)谡J(rèn)識(shí)微波加熱特點(diǎn)的過(guò)程中，同時(shí)正在與現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合去開發(fā)出越來(lái)越多的新裝置和儀器。例如，微波爐和冰箱的組合冰箱；微波水壺和微波卷發(fā)器，微波加熱和洗衣機(jī)組合的微波烘干、洗衣機(jī)；微波熱水器，低溫水分測(cè)量?jī)x等。微波加熱技術(shù)的發(fā)展與人們的認(rèn)識(shí)和掌握，以及市場(chǎng)需求是密切相關(guān)的。其中完善微波加熱設(shè)備和加工工藝尤為關(guān)鍵。
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