微波加热技术及其应用微波加热技术及其应用姓名:邹成学号:081474133 摘要:微波是近年来食品加工与保藏工程中应用的先进技术，本文主要介绍了目前应用于食品中的微波加热技术原理特性，微波加热技术在食品工业中的应用及如何将此技术更好地应用于我国的食品工业，以改变我国食品加工技术的落后面貌以取得更大的经济和社会效益。
关键词:微波加热原理应用前言随着时代的发展和科技的进步，食品加工技术也从远古时代的火到现在的电热、红外以及当今的微波技术。
经历了一次次的技术创新和技术革命，都给人类带来了巨大的利益，微波能技术的出现也充分证明了这一点。
今天微波炉已走进千家万户，微波技术在食品工业中的应用也蓬勃发展。
因为微波技术给人们提供了一种比电热、红外更为先进的加工技术。
传统的加热方式基本上是由热源通过传导、对流、辐射的原理对被加热物进行加热。
这种加热是由表及里逐步进入，导热性能差的物质加热速度就更加缓慢，而微波加热是一种介质的整体加热，里外一致。
所以具有快速、节能、加热均匀、安全卫生、保持食品的色泽风味和营养成份。
因此已越来越受人们的关注和欢迎。
我国从20世纪70年代开始进行微波技术的研究与开发，目前在食品加工领域已被广泛应用。
1微波的性质微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米(不含1米)到1毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。
微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高[1]频电磁波”。
微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。
微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。
对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。
对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。
而对金属类东西，则会反射微波。
2.微波加热干燥，杀菌原理2.1微波的加热原理食品微波处理主要是利用微波的热效应，它是微波加热的物理基础，是由材料的介质损耗产生的，被加热介质物料中的水分子是极性分子。
它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。
造成分子的相互摩擦运动的效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的。
由于介质吸收微波能而加热，具有“热点”效应，且在加热介质中产生多个“热源”。
因此，微波加热速率快，其加热效果是传导和对流方式加热达不到的。
但另一方面，微波电磁[2]场的空间分布特点和加热速率过快，微波加热可能会出现局部过热现象。
,微波加热与传统加热方式完全不同，它是从四面八方穿透食物深度可达24cm。
食物内外同时加热，既不需要传热介质，也不必利用对流。
对周围空气不加热，热能损耗小、热效率高、温升迅速2.2微波杀菌、杀虫原理在食品制作和成品存放中，通常采用高温干燥、烫、巴氏灭菌，冷冻以及电离辐射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分。
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与非热效应的共同作用，使其体内蛋白质和生理活动发生变异，而导致微生物体生长发育延缓和死亡，达到食品杀虫、杀菌、保鲜的目的。
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、脂肪和无机物等复杂化合物构成的一种凝聚态介质。
其中水是生物细胞的主要成分，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，对各种营养的吸收是通过细胞膜质的扩散、渗透吸附作用来完成的。
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驰豫同时吸收微波能升温。
由于它们是凝聚态介质，分子间强作用力加剧了微波能向热能的能态转化。
从而使体内蛋白质同时受到无极性热运动和极性转动两个方面的作用，使其空间结构变化或破坏而使其蛋白质变性。
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。
这[3]就是微波热效应杀虫灭菌的机理。
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。
细菌在其生命化学过程中，都会因化合分解而出现大量的“半自由”电子、离子和其它带电粒子、在微波作用下改变了他们的生物性排列组合状态及其运动规律。
而且场力所感应的离子流会影响细胞膜附近的电荷分布，从而使膜的屏障作用受到损伤，影响Na-K泵的功能，导致膜力能障碍，使细胞正常新陈代谢功能受到干扰或破坏，导致细菌生长抑制、停止或死亡。
再就是细胞中的核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)是生命的决定性化合物，二者是由若干氢键和碱基对连在一起的卷曲形大分子，具有稳定的特殊结构，这种稳定性决定生物的稳定遗传和繁殖。
但在一定微波场力作用下容易导致氢键的松驰、断裂或重组。
可以诱发基因突变或染色体畸变，甚至打乱重组，从而生命过程受到改变，延缓或[4]中断细胞的稳定遗传增殖。
正是由于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的目的。
2.3其它作用机制利用微波来诱导和促进化学反应的研究已做了大量工作，并已在某些工业和科学研究中得到应用。
在食品工业中应用最成功，最有特色的就是利用微波处理促进酒类的快速陈化老熟。
其基本原理就是酒中的水、醇、醛等均是极性分子。
它们在微波场的作用下，产生取向极化摆动。
而且一些分子吸收微波能后发生能态改变，酒中产生大量自由基，由于自由基活性很强，促进各种物理化学变化迅[5]速进行，引起总酯、总酸的增加。
同时，因微波作用破坏了酒中各种原有缔合分子群，将部分酒精、水、醇等分子群切成单个分子，然后使活度较大的酒精分子和水分子间缔合成大的分子缔合群，使酒精分子受到束缚，活度下降，从而实现快速老熟，使酒变得柔和绵软、暴辣味减少。
3微波加热的特点(1)加热效率高，节约能源微波可直接使食品内部介质分子产生热效应。
当微波被金属外壳包围起来(金属反射微波)后，其能量可以被封闭，只作用于被加热体，不需要传热介质，甚至连容器或载体都因为选择微波穿透性材料而不被加热。
(2)加热速度快、易控制微波能不仅将食品表面加热，而且能穿透食品内部，并在内部某一体积迅速产生热量，热量传递快，仅需常规加热1/10-1/100的时间就可以完成整个加热过程。
而且只要切断电源，可以马上停止加热。
(3)食品成分对微波具有选择吸收性利用食品成分对微波能的选择吸收性，用于不同的加工目的微波干燥，尤其是中[6]等水分产品的最后干燥，应用微波作为加热源最为有效。
用微波干燥谷物，由于谷物的主要成分淀粉、蛋白质等对微波的吸收比较小，谷物本身温升较慢;但谷物中的害虫及微生物一般含水较多，介质损耗因子较大，易吸收微波能，可使其内部温度急升而被杀死，而谷物的温度升高较小，控制适当可杀死害虫并达到灭菌效果并保持谷物品质。
(4)有利于保证产品质量微波加热所需时间短，无外来污染物残留，因此能够保持加工食品的色、香、味等，营养成分破坏较小。
对于外形复杂的物品，其加热均匀性也比其他加热方式[7]好。
4微波技术的应用4.1微波加热与食品干燥、烘烤微波干燥主要利用湿物料的快速体积加热而产生的附加显热，诱导湿气向表面扩散，有利于用较经济的常规技术来抽走和排除湿气，如微波-热空气干燥果蔬，微波-真空干燥果汁粉，后者生产成本比等效的冷冻或喷雾干燥还低，生[8]产效率可以提高，产品复水性好。
微波用于升华干燥也可大大缩短生产时间。
微波膨化是利用微波加热的特性(内部加热)，促使食品内部水分的相变和气体的热压效应原理，使食品内部水分快速升温汽化、增压、膨胀，并依靠气体[9]的膨胀力和物料的质构变化，形成网状多孔结构。
这一过程伴随着水分的蒸发与物料的干燥过程。
微波膨化快速，安全，产品色泽、品质高于高温或高压膨化，在小食品中的应用愈来愈普遍。
4.2微波杀菌与灭酶[10]微波杀菌机理既有热效应原理，也有非热效应(生物效应)原理。
微波能的穿透性使食品表里同时加热，附在食品中的生物都含有较高的水分，会吸收微波能，发生自身的热效应和食品有耗介质的热效应，通过热传导共同作用于微生物，使其快速升温导致菌体蛋白变性，活体死亡，或受到严重干扰，无法繁殖。
微波能可导致细胞膜破裂，使生理活性物质发生变性作用，而失去生理功能。
医学研究还发现微波能可影响遗传物质DNA的含量，干扰其正常的复制、转移、合成、修饰等活动，证实微波杀菌过程存在生物效应。
微波处理可使稻米、麦芽中的淀粉酶与其他酶活性大大降低。
4.3微波解冻利用微波能在低温下的穿透力较强，及冰的介电性特点，工业上用微波进行冻肉的解冻和调温，可获得新鲜肉般的质量，并有利于更好的利用肉原料和解冻后的加工。
由于冰和水的损耗因子差异，使其对微波能吸收能力不同，为了防止因水滴损耗因子的增加产生的热失控现象，解冻过程需控制产品的温度在冰点以下(-2- -4?)，且采用微波解冻-吹风方式，防止表面局部过热以保证产品质量。
4.4微波技术在食品中实际应用利用微波对小包装熟食品、旅游食品、糕点、果脯等进行加热，灭菌消毒处理，这类食品大都要食用携带方便、安全卫生。
具有一定的保质期。
为此，许多生产[11]厂都采用添加防腐剂等，以延长保质期。
而采用微波处理后即可不用防腐剂，这给厂家、商家、消费者都带来了利益。
工业微波设备在快餐业中也具有关个广阔的应用前景，随着人们生活和工作节奏的加快，快餐深受人们的欢迎。
特别是专业化、工厂化生产的快餐如何确保卫生质量，是一至关重要的问题，而采用大功率微波设备可将封装好的盒饭进行加热、杀菌消毒处理，可做到快捷、卫生、安全可靠，大大延长保质期，为工厂化生产提供了有利的条件，也保障了消费者的利益。
经微波处理的饭菜色泽、营养成分和原有风味都可得到有效的保持。
利用微波促进或中止发酵、加速酒类陈化、诱导促进化学反应，合成萃取有[12]效物质等都是在食品工业中极其广阔的开发和应用前景。
总之，微波在食品工业中应用，其领域极为广阔，门类繁多，它是一多学科交叉的综合技术，随着我国经济的不断发展，以及经济的全球化、市场化的大趋势日益临近，我国的食品深加工也将成为经济增长的一个重要方面，对于新技术的需要也将日益迫切，而微波技术作为食品加工业中的一新技术行将日益得到人们的重视。
努力开拓为一新技术在食品加工业中的应用，已刻不容缓。
需要电子科技工作者及食品科技工作者以及其它一些工程技术人员的共同合作，努力拼搏，去开拓这一新领域，为电子技术的振兴和食品工业的发展作出贡献。
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