微波殺菌的非熱效應(yīng)理論

細(xì)菌、酵母菌等微生物都是由水、蛋白質(zhì)、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)物質(zhì)。其中水是生物細(xì)胞的主要成分，含量為75%～85%，細(xì)菌的各種生理活動(dòng)都有水參加，如細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖過(guò)程，對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，細(xì)胞質(zhì)的擴(kuò)散、滲透及吸附等。在一定微波場(chǎng)的作用下，食品中的菌體也會(huì)因自身水分的極化而同時(shí)吸收微波能升溫。由于它們是凝聚態(tài)介質(zhì)，分子間的強(qiáng)作用力加強(qiáng)了微波能的能量轉(zhuǎn)化，從而使體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)同時(shí)受到無(wú)極性熱運(yùn)動(dòng)和極性轉(zhuǎn)變兩方面的作用，膨化食品殺菌設(shè)備電話，使其空間結(jié)構(gòu)變化或破壞而導(dǎo)致變性。蛋白質(zhì)變性后，其溶解度、粘度、膨脹性、滲透性及穩(wěn)定性都會(huì)發(fā)生明顯變化， 從而使細(xì)胞失去生物活性。

從生物物理學(xué)角度來(lái)看，組成微生物的蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子和作為極性分子的水在高頻率、強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度的微波場(chǎng)中將被極化，并隨著微波場(chǎng)極性的迅速改變而引起蛋白質(zhì)等極性分子集團(tuán)電性質(zhì)變化。它們同樣能將微波能轉(zhuǎn)換成熱能而使自身溫度升高，電性、能量的變化將引起蛋白質(zhì)等生物大分子變性。

從能量角度考慮，盡管微波能量不能破壞生物體內(nèi)的共價(jià)鍵，但對(duì)氫鍵、范德化力、疏水相互作用、鹽鍵等賴以維持核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵具有一定的破壞作用，這些次級(jí)鍵是維持核酸、蛋白質(zhì)空間構(gòu)象，生物膜結(jié)構(gòu)的作用力。這些次級(jí)鍵一旦遭到破壞，將危及生物大分子的空間結(jié)構(gòu)，影響其正常生理功能。

微波殺菌設(shè)備當(dāng)前運(yùn)用范圍較廣，可對(duì)以下產(chǎn)品完成殺菌制作加工處理：

1、糧食類：面包、月餅、面條、豆腐、豆腐干等。

2、蔬菜類：泡菜、竹筍、香菇類等。

3、水果類：荔枝、龍眼等。

4、其它：乳制品、調(diào)味料、香料香精、方便面湯料、火鍋調(diào)料及各種各樣液體飲品。

微波殺菌設(shè)備食品加工工藝是運(yùn)用微波對(duì)物質(zhì)的場(chǎng)致作用來(lái)完成物料的加熱、干燥、殺菌、燒結(jié)、合成、萃取、催陳等的特殊制作加工、在這當(dāng)中干燥的基本目的是為了更好地去除物料中的水分;殺菌的目的是限制微生物和酶導(dǎo)致的問(wèn)題;催熟、調(diào)溫等是按照制作加工的對(duì)象，充分利用微波的一些特殊效果(如催熟、調(diào)溫和解凍)完成制作加工。

 食品的質(zhì)量衛(wèi)生與殺菌設(shè)備有著較直接的關(guān)聯(lián)，因此在選擇殺菌設(shè)備前，先要弄清食品殺菌的意義。要得到好的殺菌效果，就要選擇精良的殺菌設(shè)備。殺菌機(jī)械設(shè)備一般是指消除產(chǎn)品、包裝容器、包裝材料、包裝輔助物、包裝件等上的微生物，使其數(shù)量降低到允許范圍內(nèi)的機(jī)器設(shè)備。在無(wú)菌包裝系統(tǒng)中，殺菌裝置常作為多功能包裝機(jī)的一個(gè)組成部件來(lái)完成殺菌操作任務(wù)。隨著包裝工業(yè)的發(fā)展，目前在許多食品工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，殺菌設(shè)備對(duì)食品質(zhì)量起著重要的作用。

1、時(shí)間短、速度快

常規(guī)熱力干燥殺菌是通過(guò)熱傳導(dǎo)，對(duì)流或輻射等方式將熱量從物體表面?zhèn)髦羶?nèi)部。往往需要較長(zhǎng)時(shí)間，物體內(nèi)部才能達(dá)到所需的干燥度和殺菌溫度。介質(zhì)由極性分子和非極性分子組成，電磁場(chǎng)作用下，這些極性分子從原來(lái)的隨機(jī)分布狀態(tài)轉(zhuǎn)向依照電場(chǎng)的極性排列取向。而在高頻電磁場(chǎng)作用下，這些取向按交變電磁的頻率不斷變化，這一過(guò)程造成分子的運(yùn)動(dòng)和相互摩擦從而產(chǎn)生熱量。此時(shí)交變電場(chǎng)的場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能，使介質(zhì)溫度不斷升高，膨化食品殺菌設(shè)備價(jià)格，故微波加熱是介質(zhì)材料自身?yè)p耗電場(chǎng)能量而發(fā)熱。所以微波加熱處理時(shí)間大大縮短，在一定功率密度強(qiáng)度下，一般只要數(shù)十秒、幾分鐘即能達(dá)到滿意效果。

2、低溫干燥殺菌保持營(yíng)養(yǎng)成份

微波有熱效應(yīng)的快速升溫和非熱效應(yīng)的雙重殺菌作用，相比常規(guī)熱力干燥、殺菌能在比較低的溫度和較短的時(shí)間就能獲得所需的干燥、殺菌效果。一般殺菌溫度在65—70℃，75—80℃或103—121℃里，四川膨化食品殺菌設(shè)備，時(shí)間在3—8分鐘，且能保留更多的食品營(yíng)養(yǎng)成分和色、香、味、形等風(fēng)味。例如：采用常規(guī)熱力處理蔬菜保留的維生素C是46—50%，相比之下，膨化食品殺菌設(shè)備生產(chǎn)廠家，微波處理法能達(dá)到保留維生素C的60—90%，常規(guī)加熱法豬肝維生素A保留值為58%，而微波法加熱則可達(dá)84%。

3、節(jié)約能源

微波電能轉(zhuǎn)換，一般在70%以上。微波是直接對(duì)食品進(jìn)行作用處理，加熱箱體本身不被加熱，因而不存在額外的熱能損耗，所以節(jié)能省電，一般可節(jié)電30—50%。

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