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微波是一種頻率極高的電磁波,其頻率范圍在300MHZ-300GMHZ,微波技術(shù)是上世紀(jì)中葉興起的無線電技術(shù),它首先被廣泛應(yīng)用于無線電通訊、廣播、電視、導(dǎo)航、遙撼、遙測、雷達(dá)等領(lǐng)域。近些年來，它又作為一種能源在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人們時(shí)常生活中得到了日益廣泛的運(yùn)用，如家用微波爐早已進(jìn)入千家萬戶，作為一種工業(yè)加工手段，它首先在食品工業(yè)中得到了應(yīng)用，主要用于干燥、殺菌、焙烤、熟化、膨化、調(diào)溫解凍、酵化、催熟等，有利地促進(jìn)了食品工業(yè)發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微波能技術(shù)將在食品工業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用。

一、微波加熱機(jī)理：

微波具有一定的能量（電磁場能）。在一定的條件下，它作為一直工能源予以應(yīng)用，微波對(duì)物料的作用有物理、化學(xué)、生物等效應(yīng)，可用于各種目的，但應(yīng)用最廣泛的是微波加熱。

微波加熱是極高頻率的電磁振蕩作用于具有電極性的物料分子，使其分子排列趨向劇烈變化，而產(chǎn)生激烈的類似于“摩擦”的效果。使物體變熱。此過程即微波的電磁場能量轉(zhuǎn)化為熱能。水分子是極性分子，強(qiáng)烈吸收微波。含有水分的物料在受到足夠的微波輻射時(shí)，其中的水分子吸收微波很快的升溫蒸發(fā)，物料得以迅速干燥。

微波殺菌是微波的熱效應(yīng)和生物效應(yīng)共同作用的結(jié)果。微波對(duì)細(xì)菌的熱效應(yīng)是使蛋白質(zhì)變性，使細(xì)菌失去營養(yǎng)、繁殖和生存的條件而死亡；生物效應(yīng)是微波電磁場改變細(xì)胞膜斷面的電位分布，影響細(xì)胞周圍電子和離子濃度，從而改變細(xì)胞膜的通透性能，細(xì)胞因此營養(yǎng)不良，不能正常新陳代謝，細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能紊亂，生長發(fā)育受到抑制而死亡。此外，決定細(xì)胞正常生長和穩(wěn)定遺傳繁殖的核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）是由若干氫鍵緊密連接而成的卷曲形大分子。足夠強(qiáng)的微波場可以導(dǎo)致氫鍵松弛、斷裂和重組，從而誘發(fā)遺傳基因突變，或染色體畸變，甚至斷裂。微波滅菌正是利用了電磁場的熱效應(yīng)和生物效應(yīng)對(duì)生物的破壞作用，因此，微波殺菌溫度低于常規(guī)方法，僅要70-105℃，時(shí)間僅約需3-5分鐘。

二、微波加熱特點(diǎn)：

1.加熱迅速、均勻：不需要熱傳導(dǎo)過程，它能在瞬間穿透被加熱物料，穿透深度可達(dá)幾厘米，甚至十幾厘米，數(shù)秒到數(shù)十秒就能把微波能轉(zhuǎn)為熱能。微波具有選擇性加熱，使加熱更均勻。

2.節(jié)能高效：由于含有水分的物質(zhì)極易吸收微波而加熱，因此，除少量的傳輸損耗外幾乎無其他損耗。微波加熱與遠(yuǎn)紅外加熱相比，節(jié)約能量1/3。

3.防霉殺菌保鮮：微波加熱具有熱效應(yīng)和生物效應(yīng)，因此，能在較低溫度下滅霉和殺菌；能最大限度地保存物料的活性和食品中的維生素、色澤和營養(yǎng)成分。

4.工藝先進(jìn)，可連續(xù)生產(chǎn)：只要控制微波功率即可實(shí)現(xiàn)加熱或終止，它有完善的傳送系統(tǒng)，可確保連續(xù)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，節(jié)省勞力。

5.安全無害：由于微波能是控制在金屬制成的加熱室內(nèi)和波導(dǎo)管中工作，所以微波被有效地控制。沒有放射線危害及有害氣體排放，不產(chǎn)生余熱，既不污染事物，也不污染環(huán)境，改善勞動(dòng)條件。

6.設(shè)備占地面積少，節(jié)省投資。

三、微波能在食品工業(yè)中的應(yīng)用：

微波作為能源被實(shí)際使用于食品加工，始于20世紀(jì)40年代美國制造第一臺(tái)微波爐，以后陸續(xù)有食品工業(yè)中應(yīng)用的微波能設(shè)備問世。主要使用在以下幾個(gè)方面：

1.干燥。是微波能應(yīng)用最廣泛的一個(gè)領(lǐng)域。如用于干燥面條、調(diào)味品、添加劑、瓜子、花生、蔬菜、菇類、肉脯等。美國微波干燥公司研制的915MHZ、60KW的通信面干燥機(jī)每小時(shí)加工通信面4000磅，而細(xì)菌含量僅為原來的1/15，該機(jī)比傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥節(jié)能25%。日本利用915MHZ、25KW和2450MHZ、10KW微波設(shè)備干燥中式方便面，還可對(duì)薯片、洋蔥片進(jìn)行加工。產(chǎn)品的色澤、口味、口感都比傳統(tǒng)的方法好。微波干燥對(duì)于水分含量在20%以下的物料效果最好，比起傳統(tǒng)方法加熱干燥速度快得多，節(jié)能。

2.滅菌。微波滅菌較之傳統(tǒng)方法滅菌具有速度快、溫度低、效率高、可穿透包裝物（袋、瓶）滅菌以避免二次污染等優(yōu)點(diǎn)。瑞典永2450MHA、80KW的微波面包殺菌防霉機(jī)，用于每小時(shí)加工4400磅面包片的生產(chǎn)線上。經(jīng)微波處理后，面包片的溫度由20℃上升到80℃，時(shí)間僅需1-2分鐘，處理后的面包片的保存期由原來的3-4天延長到30-60天。采用2450MHZ、10KW隧道式微波干燥滅菌機(jī)生產(chǎn)天然花粉后，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率提高了十幾倍，節(jié)電80%以上，產(chǎn)品質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。需要強(qiáng)調(diào)的是，在食品加工中，微波干燥、滅菌往往是同時(shí)進(jìn)行，也即在對(duì)食品干燥的同時(shí)亦進(jìn)行了殺菌，此時(shí)微波設(shè)備“一機(jī)兩用”，可加工設(shè)備，減少投資。

3.烘烤。微波對(duì)食品物料加熱升溫超過120℃即可產(chǎn)生烘烤效果。如雀巢公司用2450MHZ、10KW微波設(shè)備焙烤可使加工時(shí)間僅需5-10分鐘，比傳統(tǒng)焙烤速度快1倍以上，小時(shí)加工量達(dá)120公斤。幾年前已有客戶用我公司制造的微波設(shè)備焙烤“南乳花生米”，生產(chǎn)出的花生米比傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的花生米更松脆、清香、可口，其產(chǎn)品出口到北美等地。

4.膨化。膨化食品時(shí)60年代末在我國迅速發(fā)展起來的一類新型食品，因其組織多孔膨松、口感香酥、益于消化吸收，還因其具有加工方便、自動(dòng)化程度高、質(zhì)量較為穩(wěn)定、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而在現(xiàn)代化的食品工業(yè)中顯出了極大的優(yōu)越性。而膨化技術(shù)作為一種新型的食品加工技術(shù)則經(jīng)歷了從油炸膨化、焙烤膨化到目前使用的擠壓膨化技術(shù)、微波膨化技術(shù)等階段的發(fā)展。微波膨化技術(shù)是隨著微波能在食品加工的應(yīng)用而發(fā)展起來的，它是微波加熱干燥的一個(gè)特殊應(yīng)用。其原理是微波能量到達(dá)物料深層，轉(zhuǎn)換成熱能，將物料深層水份迅速蒸發(fā)形成較高的內(nèi)部蒸汽壓力條件，迫使物料膨化。以淀粉和蛋白質(zhì)為主要成分的生料，在經(jīng)過蒸煮、干燥等預(yù)加工后再經(jīng)微波加熱膨化成干制品，即可得膨化食品。用微波加熱膨化干燥的小食品可長期保存而不“回生”。

目前，微波膨化食品的加工應(yīng)用有3個(gè)方面：對(duì)淀粉精制生料的膨化干燥加工，對(duì)蛋白質(zhì)精制生料的膨化干燥加工，對(duì)谷豆類、根莖瓜菜類的膨化干燥加工。日本對(duì)大豆蛋白制品進(jìn)行了大量的研究，申請(qǐng)了多項(xiàng)關(guān)于大豆蛋白制法的專利，并對(duì)蛋白質(zhì)的膨化干燥加工和水份的關(guān)系，及其與食鹽、膨化劑的關(guān)系，與淀粉添加量的關(guān)系，與粘稠劑、含氣泡劑的關(guān)系進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。

米在經(jīng)過浸泡、蒸熟后再經(jīng)微波膨化成半熟米，是微波膨化干燥的另一個(gè)重要應(yīng)用，如速食米或?qū)⒅筮^的已成型米從冷凍狀態(tài)送入微波爐內(nèi)加熱，形成有膨化的米制品，其外表有硬殼，內(nèi)部組織軟而松。還可事先加入風(fēng)味混合物，可做出洋蔥-黃油及豆油-芝麻風(fēng)味的產(chǎn)品等。

微波膨化加工也可應(yīng)用在焙烤食品生產(chǎn)中。在以酵母發(fā)酵的小麥粉為主原料的食品原料中加入5%-60%的微波膨化小麥粉或長粒米粉，可顯著改善微波焙烤小白面包的內(nèi)部組織及可口性，在食品原料中加入可食的變性淀粉，則可減少微波加熱導(dǎo)致的膨化食品的不可口性。

四、結(jié)論：

微波能技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用對(duì)于提高產(chǎn)品品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，改造傳統(tǒng)加工工藝，開發(fā)新產(chǎn)品等方面都取得了令人矚目的成就。越來越多的科技人員投入微波能技術(shù)應(yīng)用的研究，越來越多的食品企業(yè)采用和將要采用微波能技術(shù)。可以預(yù)期，微波能技術(shù)在食品工業(yè)中更為廣泛的應(yīng)用，將進(jìn)一步提高我國食品工業(yè)的裝備和技術(shù)水平，而國內(nèi)微波能技術(shù)及設(shè)備制造廠家的水平也在不斷提高，以滿足食品工業(yè)日益增長的需要。