微波為工業(yè)加熱提供一種新的加熱方式

微波技術(shù)的應(yīng)用為工業(yè)加熱提供了一種新的加熱方式，這種加熱的方式在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工、醫(yī)療等方面都得到廣泛應(yīng)用。一是利用其熱效應(yīng)，主要用于食品、藥材、農(nóng)副土特產(chǎn)品、木材、紙板、化工工業(yè)產(chǎn)品等加熱干燥。二是利用其生物效應(yīng)，對(duì)食品、藥材、農(nóng)副土產(chǎn)品等的低溫殺菌、防霉保鮮，白酒的催陳、醇化，中止發(fā)酵，育種等。微波加熱作為當(dāng)今高新技術(shù)，早已從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)實(shí)用從階段，前景十分廣闊。

微波加熱干燥、殺菌機(jī)理波是頻率從300MHz～300GMHz的電磁波，其方向和大小隨時(shí)間作周期性變化。微波與物料直接作用，將超高頻電磁波轉(zhuǎn)化為熱能的過程即為微波加熱過程。水是強(qiáng)烈吸收微波的物質(zhì)，物料中的水分子是極性分子，在微波作用下，其極性取向隨著外電磁場(chǎng)的變化而變化，915MHz的微波可使水分子每秒運(yùn)動(dòng)18.3億次，致使分子急劇磨擦、碰撞，使物料產(chǎn)生熱化和膨化等一系列過程而達(dá)到微波加熱目的。

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)是微波電場(chǎng)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)菌因此營養(yǎng)不良，不能正常新陳代謝，細(xì)菌結(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)菌正常生長和穩(wěn)定遺傳繁殖的核酸（RNA）和脫氧核糖酸（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(chǎng)可以導(dǎo)致氫鍵松馳、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(chǎng)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)間約90～180s。微波殺菌要有三個(gè)階段，第一階段是迅速升溫，達(dá)到預(yù)定殺菌溫度，此段宜用較強(qiáng)的均勻能量密度；第二階段是保溫過程，使殺菌物料的溫度處于均衡的過程，第三階段是自然或強(qiáng)制冷卻過程。

微波加熱干燥、殺菌特點(diǎn)：2.1加熱迅速、均勻不需熱傳導(dǎo)過程，它能在瞬間穿透到被加熱物料中，穿透深度可達(dá)幾厘米，甚至十幾厘米，甚至十幾厘米，數(shù)秒到數(shù)分鐘就能把微波轉(zhuǎn)換為熱能。微波具有選擇加熱，將使加熱更均勻。2.2節(jié)能高效由于含有水份的物質(zhì)極易吸收微波而發(fā)熱，因此，除少量的傳輸損耗外幾乎無其它損耗。微波加熱與遠(yuǎn)紅外加熱相比，節(jié)約能量1/3～1/2。2.3防霉殺菌保鮮微波加熱具有熱力效應(yīng)和生物效應(yīng)，因此，能在較低溫度下殺霉菌和細(xì)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)成份。2.4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)，節(jié)省勞力。2.5安全無害由于微波能是控制在金屬制成的加熱室內(nèi)和波管中工作，所以微波泄漏被有效地抑制。沒有放射線危害及有害氣體排放，不產(chǎn)生余熱，既不污染食物，也不污染環(huán)境。2.6設(shè)備占地小、改善勞動(dòng)條件。

微波能促進(jìn)食品工業(yè)發(fā)展從二十世紀(jì)40年代美國雷聲公司制造第一臺(tái)微波爐，到五六十年代，伴隨著大功率磁控管的研制成功，美國、英國等國隧道式、曲折波導(dǎo)等多種加熱器的問世，國外在微波能的應(yīng)用上掀起起了一場(chǎng)新的“能源行動(dòng)”。

如用微波與熱空氣或飽和蒸汽相結(jié)合應(yīng)用于魚、肉、禽類的“回溫”解凍，食品干燥、膨化和肉類預(yù)烹調(diào)等的報(bào)道。美國微波干燥公司研制的915MHz、60KW的通心面干燥機(jī)每小時(shí)加工通心面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)備干燥中式快速成面，還可對(duì)苗片、洋蔥片加工。產(chǎn)品的色澤、口味、口感都比傳統(tǒng)的方法好。

據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，1976年日本東芝公司用于糕點(diǎn)、米面等食品殺菌的微波功率占工業(yè)微波總?cè)萘康?4%。法國利用微波真空干燥機(jī)生產(chǎn)速溶桔粉，產(chǎn)品不僅保持了桔汁原有的顏色和風(fēng)味，而且保留的維生素C是噴霧干燥不可能達(dá)到的。日本成功地用微波干燥蛋黃粉。瑞典用2450MHz、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1～2min，處理后的面包片的保存期由原來的3～4d延長到30～60d。

我國從七十年代起開始研制、推廣微波能應(yīng)用技術(shù)和設(shè)備，當(dāng)時(shí)研制的2450MHz、45KW隧道式微波干燥乳兒糕生產(chǎn)線，將原來需要烘烤6～8h的工藝縮短到9min內(nèi)完成。早期研制出的各種規(guī)格微波干燥、殺菌、殺蟲設(shè)備用于茶葉、中草藥、煙草、木材、皮革、蔬菜等的加工上。