微波杀菌

微波杀菌

微波是频率从300MHz~300GMHz的电磁波。

微波与物料直接相互作用，将超高频电磁波转化为热能的过程。微波杀菌是微波热效应和生物效应共同作用的结果。微波对细菌膜断面的电位分布影响细胞膜周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，生长发育受阻碍死亡。从生化角度来看，细菌正常生长和繁殖的核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）是由若干氢键紧密连接而成的卷曲大分子，微波导致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因或染色体畸变，甚至断裂。微波杀菌正是利用电磁场效应和生物效应起到对微生物的杀灭作用。实践证明采用微波装置在杀菌温度、杀菌时间、产品品质保持、产品保质期及节能方面都有明显的优势。

一、概述

食品在生产、保存、运输和销售过程中极易污染变质。通常可以采用高温、干燥、烫漂、巴氏灭菌、冷冻以及防腐剂等常规技术来实现对食品的杀虫灭菌与保鲜。但往往影响食品的原有风味和营养成份。而微波杀虫灭菌是使食品中的微生物，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物质发生变异，而导致微生物体生长发育延缓和死亡，达到食品灭菌、保鲜的目的。

二、微波杀菌原理：

1. 微波能的热效应:在一定强度微波场的作用下，食品中的虫类和菌体会因分子极化现象，吸收微波能升温，从而使其蛋白质变性，失去生物活性。微波的热效应主要起快速升温杀菌作用；

2.微波能的非热效应: 高频的电场也使其膜电位、极性分子结构发生改变；使微生物体内蛋白质和生理活性物质发生变异，而丧失活力或死亡。在灭菌中起到了常规物理灭菌所没有的特殊作用，也是造成细菌死亡原因之一。

3.微波杀菌、保鲜是微波热效应和非热效应共同作用的结果。因此，微波杀菌温度低于常规方法，一般情况下，常规方法杀菌温度要120℃-130℃,时间约1小时，而微波杀菌温度仅要70℃-105℃,时间约90-180秒。

三、微波装置：

微波加热杀菌装置包括以下部分：

1．产生微波的部分，主要由微波发生器，微波导管构成；

2．炉体或炉腔部分，用可反射微波的材料制成，能产生微波谐振；

3．炉内还有微波搅动或分散装置；

4．密封门部分，可防止微波泄露；

5．操作控制部分包括安全连锁装置。

现在大批量的生产主要是采用输送带式隧道炉。

四、微波杀菌的优点：

1、时间短、速度快

常规热力杀菌是通过热传导，对流或辐射等方式将热量从食品表面传至内部。要达到杀菌温度，往往需要较长时间。微波杀菌是微波能与食品及其细菌等微生物直接相互作用，热效应与非热效应共同作用，达到快速升温杀菌作用，处理时间大大缩短，各种物料的杀菌作用一般在3-5分钟。

2、低温杀菌保持营养成份和传统风味

微波杀菌是通过特殊热和非热效应杀菌，与常规热力杀菌比较，能在比较低的温度和较短的时间就能获得所需的消毒杀菌效果。实践表明，一般杀菌温度在75-80℃就能达到效果，此外，微波处理食品能保留更多的营养成份和色、香、味、形等风味，且有膨化效果。如常规热力处理的蔬菜保留的维生素C是46-50%，而微波处理是

60-90%，常规加热猪肝维生素A保持为58%，而微波加热为84%。

3、节约能源

常规热力杀菌往往在环境及设备上存在热损失，而微波是直接对食品进行作用处理，因而没有额外的热能损耗。此外，其电能到微波能的转换效率在70-80%，相比而方，一般可节电30-50%。

4、表面和内部都同时进行

常规热力杀菌是从物料表面开始，然后通过热传导传至内部。存在内外温差。为了保持食品风味，缩短处理时间，往往食品内部没有达到足够温度而影响杀菌效果。由于微波具有穿透作用，对食品进行整体处理时，表面和内部都同时受到作用，所以消毒杀菌均匀、彻底。

5、便于控制

微波食品杀菌处理，设备能即开即用，没有常规热力杀菌的热惯性，操作灵活方便，微波功率能从零到额定功率连续可调、传输速度从零开始连续调整，便于控制。

6、设备简单，工艺先进

与常规消毒杀菌相比，微波杀菌设备，不需要锅炉，复杂的管道系统，煤场和运输车辆等，只要具备水、电基本条件即可。

7、改善劳动条件，节省占地面积

设备的工作环境温度低、噪音小，极大地改善了劳动条件。整套微波设备的操作人员只需2-3人。广泛用于牛肉干、猪肉脯、鱼片、酱囟肉、鸭肉、鸡肉等制品的热化、干燥和杀菌。肉制品经微波杀菌后，其鲜度、嫩度、风味均保持原样，卫生指标完全可低于国家食品卫生标准，货架贮存时间可达1-2个月，微波对肉制品杀菌、保鲜技术的成功应用，由原来保鲜期3天，延长到1-2个月，已将该项技术成果提高到崭新阶段。

五、微波加热存在问题：

（一）微波加热不均匀

1.微波加热不均匀的原因：

（1）微波加热具有选择性，即使在相同的微波场中，不同的食品材料都存在温升的差异；

（2）微波具有良好的穿透性，在实际加热中受反射、穿透、折射、吸收等影响，即使对同一食品材料各部分产生的热能可能存在较大的差异；

（3）电场的尖角集中性，有的也称菱角效应（edge effect），微波作为电波的一种，其电场有尖角集中性，这是造成食品微波加热不均匀的主要原因。电场会向有角的地方集中，这些部分就产热多，升温快。为了克服菱角效应和热点的不良以下，人们在容器上作了许多改进。例如尽量使用大小合适的圆角容器，环状容器。对有尖角的食品进行整形处理。为了克服微波加热的局限性，把微波与远红外等加热方法组合在一起的设备，成了当前微波炉开发的新趋势。

（二）微波对人体的影响

从微波的作用原理看，人体也会吸收微波，因此微波的辐射也会对人体产生一定的危害。通常人体受到辐射时，总是皮肤先感到灼热，因而可以及时避让。然而受微

波辐射时，由于其穿透性，体内组织也会同时发热，而人体内神经又比较少，所以往往在还未感到灼热时，那些耐热新低的器官已经受到损伤。如血管、眼睛和睾丸易受微波侵害，雷达工作人员常见的病是白内障和男性不育。对微波的使用既要注意安全，但也不需要像对待放射性那样过分紧张。

（三）微波杀菌破袋

我们在微波杀菌操作过程中，除了注意不能采用金属容器和镀铝或铝复合袋，还存在杀菌过程中密封好的袋子破袋问题，不好解决。亦不好采用杀菌后在封口。目前采用微波杀菌可以在包装前进行，也可以在包装好以后进行。包装好的食品在进行微波加热杀菌时，由于袋内压力过高会胀破包装袋，因此整个微波加热杀菌过程应在压力下进行，或将包装置于加压的玻璃容器中进行处理（四）变色问题。

在对榨菜等产品微波杀菌时还发现榨菜产品变色问题。

六、微波加热技术应用前景

微波加热技术应用范围极广阔，微波加热技术在食品加工中应用仅是其中的一小部分。可以这样说，人们在认识微波加热特点的过程中，同时正在与现有技术相结合去开发出越来越多的新装置和仪器。例如，微波炉和冰箱的组合冰箱；微波水壶和微波卷发器，微波加热和洗衣机组合的微波烘干、洗衣机；微波热水器，低温水分测量仪等。微波加热技术的发展与人们的认识和掌握，以及市场需求是密切相关的。其中完善微波加热设备和加工工艺尤为关键。