微波殺菌

微波是頻率從300MHz~300GHz的電磁波。

微波熱效應是微波與物料直接相互作用，將超高頻電磁波轉化為熱能的過程。微波殺菌是微波熱效應和生物效應共同作用的結果。微波對細菌膜斷面的電位分佈影響細胞膜周圍電子和離子濃度，從而改變細胞膜的通透性能，細菌因此營養不良，不能正常新陳代謝，生長發育受阻礙死亡。

從生化角度來看，細菌正常生長和繁殖的核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）是由若干氫鍵緊密連接而成的捲曲大分子，微波導致氫鍵鬆弛、斷裂和重組，從而誘發遺傳基因或染色體畸變，甚至斷裂。微波殺菌正是利用電磁場效應和生物效應起到對微生物的殺滅作用。實踐證明採用微波裝置在殺菌溫度、殺菌時間、產品品質保持、產品保質期及節能方面都有明顯的優勢。

1. 微波能的熱效應：在一定強度微波場的作用下，食品中的蟲類和菌體會因分子極化現象，吸收微波能升溫，從而使其蛋白質變性，失去生物活性。微波的熱效應主要起快速升溫殺菌作用；

2. 微波能的非熱效應：高頻的電場也使其膜電位、極性分子結構發生改變，使微生物體內蛋白質和生理活性物質發生變異，而喪失活力或死亡。在滅菌中起到了常規物理滅菌所沒有的特殊作用，也是造成細菌死亡原因之一。

3. 微波殺菌、保鮮是微波熱效應和非熱效應共同作用的結果。因此，微波殺菌溫度低於常規方法，一般情況下，常規方法殺菌溫度要120℃-130℃，時間約1小時，而微波殺菌溫度僅要70℃-105℃，時間約90-180秒。

微波加熱殺菌裝置包括以下部分：

1．產生微波的部分，主要由微波發生器，微波導管構成；

2．爐體或爐腔部分，用可反射微波的材料製成，能產生微波諧振；

3．爐內還有微波攪動或分散裝置；

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。

現在大批量的生產主要是採用輸送帶式隧道爐。

1、時間短、速度快

常規熱力殺菌是通過熱傳導，對流或輻射等方式將熱量從食品表面傳至內部。要達到殺菌溫度，往往需要較長時間。微波殺菌是微波能與食品及其細菌等微生物直接相互作用，熱效應與非熱效應共同作用，達到快速升溫殺菌作用，處理時間大大縮短，各種物料的殺菌作用一般在3-5分鐘。

2、低溫殺菌保持營養成分和傳統風味

微波殺菌是通過特殊熱和非熱效應殺菌，與常規熱力殺菌比較，能在比較低的溫度和較短的時間就能獲得所需的消毒殺菌效果。實踐表明，一般殺菌溫度在75-80℃就能達到效果，此外，微波處理食品能保留更多的營養成分和色、香、味、形等風味，且有膨化效果。如常規熱力處理的蔬菜保留的維生素C是46-50%，而微波處理是60-90%，常規加熱豬肝維生素A保持為58%，而微波加熱為84%。

3、節約能源

常規熱力殺菌往往在環境及設備上存在熱損失，而微波是直接對食品進行作用處理，因而沒有額外的熱能損耗。此外，其電能到微波能的轉換效率在70-80%，相比而言，一般可節電30-50%。

4、表面和內部都同時進行

常規熱力殺菌是從物料表面開始，然後通過熱傳導傳至內部，存在內外溫差。為了保持食品風味，縮短處理時間，往往食品內部沒有達到足夠溫度而影響殺菌效果。由於微波具有穿透作用，對食品進行整體處理時，表面和內部都同時受到作用，所以消毒殺菌均勻、徹底。

5、便於控制

微波食品殺菌處理，設備能即開即用，沒有常規熱力殺菌的熱慣性，操作靈活方便，微波功率能從零到額定功率連續可調、傳輸速度從零開始連續調整，便於控制。

6、設備簡單，工藝先進

與常規消毒殺菌相比，微波殺菌設備，不需要鍋爐，複雜的管道系統，煤場和運輸車輛等，只要具備水、電基本條件即可。

7、改善勞動條件，節省佔地面積

設備的工作環境溫度低、噪音小，極大地改善了勞動條件。整套微波設備的操作人員只需2-3人。廣泛用於牛肉乾、豬肉脯、魚片、醬囟肉、鴨肉、雞肉等製品的熱化、乾燥和殺菌。肉製品經微波殺菌后，其鮮度、嫩度、風味均保持原樣，衛生指標完全可低於國家食品衛生標準，貨架貯存時間可達1-2個月，微波對肉製品殺菌、保鮮技術的成功應用，由原來保鮮期3天，延長到1-2個月，已將該項技術成果提高到嶄新階段。

微波設備可對已包裝、未包裝的不同物品進行滅菌加工處理可用於：

●糧食製品類：麵包、月餅、麵條、豆腐、豆腐乾等。

●蔬菜類：泡菜、竹筍、香菇類等。

●水果類：荔枝、龍眼等。

●奶製品、調味品、香精香料、速食麵湯料、火鍋調料及各種液體等均可殺菌加工。

（一）微波加熱不均勻

（1）微波加熱具有選擇性，即使在相同的微波場中，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，在實際加熱中受反射、穿透、折射、吸收等影響，即使對同一食品材料各部分產生的熱能可能存在較大的差異；

（3）電場的尖角集中性，有的也稱菱角效應（edge effect），微波作為電波的一種，其電場有尖角集中性，這是造成食品微波加熱不均勻的主要原因。電場會向有角的地方集中，這些部分就產熱多，升溫快。為了克服菱角效應和熱點的不良影響，人們在容器上作了許多改進，例如盡量使用大小合適的圓角容器，環狀容器，對有尖角的食品進行整形處理。為了克服微波加熱的局限性，把微波與遠紅外等加熱方法組合在一起的設備，成了微波爐開發的新趨勢。

（二）微波對人體的影響

從微波的作用原理看，人體也會吸收微波，因此微波的輻射也會對人體產生一定的危害。通常人體受到輻射時，總是皮膚先感到灼熱，因而可以及時避讓。然而受微波輻射時，由於其穿透性，體內組織也會同時發熱，而人體內神經又比較少，所以往往在還未感到灼熱時，那些耐熱性低的器官已經受到損傷。如血管、眼睛和睾丸易受微波侵害，雷達工作人員常見的病是白內障和男性不育。對微波的使用既要注意安全，但也不需要像對待放射性那樣過分緊張。

（三）微波殺菌破袋

微波殺菌操作過程中，除了注意不能採用金屬容器和鍍鋁或鋁複合袋，還存在殺菌過程中密封好的袋子破袋問題，不好解決，亦不好採用殺菌后再封口的做法。目前採用微波殺菌可以在包裝前進行，也可以在包裝好以後進行。包裝好的食品在進行微波加熱殺菌時，由於袋內壓力過高會脹破包裝袋，因此整個微波加熱殺菌過程應在壓力下進行，或將包裝置於加壓的玻璃容器中進行處理。

（四）變色問題

在對榨菜等產品微波殺菌時還發現榨菜產品變色問題。

微波加熱技術應用範圍極廣闊，微波加熱技術在食品加工中應用僅是其中的一小部分。可以這樣說，人們在認識微波加熱特點的過程中，同時正在與現有技術相結合去開發出越來越多的新裝置和儀器。例如，微波爐和冰箱的組合冰箱；微波水壺和微波捲髮器，微波加熱和洗衣機組合的微波烘乾、洗衣機；微波熱水器，低溫水分測量儀等。微波加熱技術的發展與人們的認識和掌握，以及市場需求是密切相關的，其中完善微波加熱設備和加工工藝尤為關鍵。