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    微波是指波長范圍為1ｍｍ～1ｍ，頻率范圍為30×102～30×105ＭＨｚ，具有穿透特性的電磁波。常用的微波頻率為915ＭＨｚ和2450ＭＨｚ。微波作為一種電磁波，通常應(yīng)用于廣播、電視及通信技術(shù)中，近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微波作為一種能源，已逐漸應(yīng)用于食品殺菌、干燥、烘烤、膨化、解凍等方面。

　　微波技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用可追溯到四十年代末期，1947年由美國雷聲公司馬文·貝克根據(jù)微波的加熱效應(yīng)制成了*上*臺(tái)用于食品加熱的微波爐。鑒于微波具有在食品內(nèi)部生熱并迅速產(chǎn)生均勻溫度的觀點(diǎn)，人們開始研究將它用于工業(yè)加熱技術(shù)上以其開辟新的熱能源，提高熱能利用率和縮短加工時(shí)間，大約經(jīng)歷了十余年的探索，終于在1965年由美國CryodryComporation公司研制成功了*上*臺(tái)915MHz/50kW隧道式微波干燥設(shè)備，并在SeyfertFoods食品公司*投入實(shí)際應(yīng)用，用來干燥油炸馬鈴薯片。

　　此后微波能技術(shù)在美國、日本、加拿大和歐洲等發(fā)達(dá)國家在用來解決食品工業(yè)中的多種加熱干燥、烹制、殺蟲滅菌和回溫解凍等方面相繼獲得成功并表現(xiàn)出強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢。到七十年代，*各國普遍推廣應(yīng)用。例如在氣候溫和潮濕的日本，微波在食品工業(yè)中的應(yīng)用占整個(gè)工業(yè)應(yīng)用的60%。

　　我國自1973年由南京電子管廠*研制成功了工業(yè)微波干燥設(shè)備以來，經(jīng)過了20年的努力，也積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。目前我國已成功地應(yīng)用微波能燒烤食品、干果焙烤、牛肉干燥、蔬菜脫水、快餐面干燥、食品殺菌、飲料殺菌、白酒陳化催熟等許多領(lǐng)域，并取得顯著進(jìn)展。

　　微波技術(shù)的原理及特點(diǎn);綜合微波技術(shù)在食品工業(yè)中的各種應(yīng)用可歸結(jié)為如下原理。

　�。ㄒ唬┪⒉�加熱干燥原理

　　微波加熱技術(shù)是一種新的加熱方式。它是依靠以每秒245000萬次速度進(jìn)行周期變化的微波透入物料內(nèi)，與物料的極性分子相互作用，物料中的極性（如水分子）吸收了微波能以后，改變其原有的分子結(jié)構(gòu)，亦以同樣的速度作電場極性運(yùn)動(dòng)，致使彼此間頻繁碰撞而產(chǎn)生了大量的摩擦熱，從而使物料內(nèi)各部分在同一瞬間獲得熱能而升溫。由于微波輻射下介質(zhì)的熱效應(yīng)是內(nèi)部整體加熱的，即理論上所謂的“無溫度梯度加熱”，基本上介質(zhì)內(nèi)部不存在熱傳導(dǎo)現(xiàn)象，因此，微波可相當(dāng)均勻地加熱介質(zhì)。微波加熱技術(shù)與傳統(tǒng)加熱方法相比，有如下特性：①穿透力強(qiáng)。②熱慣性小。③呈現(xiàn)選擇加熱特性。④具有反射性和透射性。

　　微波干燥是在微波理論，微波技術(shù)和微波電子管成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新技術(shù)，微波干燥已在許多領(lǐng)域內(nèi)獲得廣泛的應(yīng)用。它是應(yīng)用微波加熱的原理，

　　使物品溫度上升，水分揮發(fā)、達(dá)到干燥的目的。微波干燥具有如下的特點(diǎn)：

　　1.干燥速度快、干燥時(shí)間短;由于常規(guī)加熱需要加熱傳熱介質(zhì)和環(huán)境，再進(jìn)入食品，故需較長時(shí)間才能達(dá)到所需加熱溫度。而微波加熱則是加熱物體直接吸收微波能，加熱速度大大高于常規(guī)加熱方法，此時(shí)只需一般方法的*之一到百分之一的時(shí)間就能完成整個(gè)加熱和干燥的過程。

　　2.產(chǎn)品質(zhì)量高;由于加熱時(shí)間短，又非熱效應(yīng)配合，因此，可以保存加工原料的色、香、味,并且維生素的破壞也較少。

　　3.加熱均勻;常規(guī)加熱是食品表面先熱，然后通過熱傳導(dǎo)把熱量傳到內(nèi)部，而微波加熱是使食品表面和內(nèi)部同時(shí)受熱，因此加熱均勻，可以避免一般加熱干燥過程中容易引起的里生外焦及不均勻等現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　4.加熱過程具有自動(dòng)熱平衡性能;當(dāng)頻率和電場的強(qiáng)度一定時(shí)，物料在干燥過程中對微波功率的吸收，主要決定于介質(zhì)損耗因素之值。不同干燥物質(zhì)的介質(zhì)損耗因素不同，如水比干物質(zhì)為大,故吸收能量多，水分蒸發(fā)快。因此，微波不會(huì)集中在已干的物質(zhì)部分，避免了物質(zhì)的過熱現(xiàn)象，具有自動(dòng)平衡性能，從而保證了物質(zhì)原有的各種特性。

　　5.反應(yīng)靈敏便于控制;用常規(guī)加熱法不論是電熱、蒸汽、熱空氣等，要達(dá)到一定的溫度需要預(yù)熱一段時(shí)間，當(dāng)發(fā)生故障或停止加熱時(shí)，溫度的下降又需要較長的時(shí)間，而利用微波加熱時(shí)，開機(jī)幾分鐘即可正常運(yùn)行。調(diào)整微波輸出功率，物料加熱情況立即無惰性地隨著改變，因此，便于自動(dòng)化控制，節(jié)省人力。

　　6.熱效率高、設(shè)備占地面積小;因?yàn)槲⒉�加熱干燥是�?nèi)部加熱法，所以加熱設(shè)備本身基本上可以說是不輻射熱量的，故熱損失較小，熱效率較高，約可達(dá)到80%左右，與常規(guī)方法相比，可節(jié)電30%～50%。同時(shí)微波加熱設(shè)備體積也比較小，與普通加熱干燥方法相比，所需廠房面積小。

　　7.改善勞動(dòng)條件;微波設(shè)備無余熱、*、不輻射熱量，所以大大改善了勞動(dòng)條件。

　�。ǘ�）食品微波殺菌的作用機(jī)理;食品微波殺菌機(jī)理包括熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)兩方面。

　　1．微波能的熱效應(yīng);微波作用于食品時(shí)，食品表層和內(nèi)部同時(shí)吸收微波能，溫度升高。食品中污染的微生物細(xì)胞在微波場作用下，其分子也被極化產(chǎn)生高頻振蕩，產(chǎn)生熱效應(yīng)。溫度的快速升高使菌體內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而失去生物活性，使菌體死亡或受到嚴(yán)重干擾而無法繁殖。

　　2．微波能的非熱生化效應(yīng);已有不少實(shí)驗(yàn)證明微波對微生物的致死確實(shí)存在非熱效應(yīng)。微波的作用可使微生物生命代謝活動(dòng)中的大量電子、離子和其它帶電粒子的生物性排列組合狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)生改變，造成微生物的生理活性物質(zhì)發(fā)生變化。同時(shí)，電場也會(huì)使細(xì)胞膜附近的電荷分布改變，導(dǎo)致膜功能障礙，使微生物細(xì)胞的正常代謝功能受到干擾和破壞，使微生物的生長受到抑制，甚至停止生長或死亡。微波能還能使微生物生存所必須的水分活度降低，破壞微生物的生存環(huán)境。微生物細(xì)胞內(nèi)的DNA和RNA吸收微波能后，會(huì)造成分子結(jié)構(gòu)中的氫鍵松馳、斷裂和重新組合，誘發(fā)基因突變，染色體畸變，從而中斷微生物細(xì)胞的正常繁殖。

　　這樣，在微波輻照使食品溫度升高的熱效應(yīng)和蛋白質(zhì)分子變性后失去生物活性的非熱效應(yīng)雙重因素共同作用下，細(xì)菌、酵母菌等微生物將在短時(shí)間內(nèi)被殺死，而且食品的色、香、味和營養(yǎng)成分并未因此受到損失。

　�。ㄈ�）微波萃取的原理

　　由于微波的頻率與分子轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率相關(guān)連，所以微波能是一種由離子遷移和偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)引起分子運(yùn)動(dòng)的非離子化輻射能。當(dāng)它作用于分子上時(shí)，促進(jìn)了分子的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，分子若此時(shí)具有一定的極性，便在微波電磁場作用下產(chǎn)生瞬時(shí)極化，并以24.5億次/s的速度做極性變換運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生鍵的振動(dòng)、撕裂和粒子之間的相互摩擦、碰撞，促進(jìn)分子活性部分（極性部分）更好地接觸和反應(yīng)，同時(shí)迅速生成大量的熱能，促使細(xì)胞破裂，使細(xì)胞液溢出來并擴(kuò)散到溶劑中。

　　傳統(tǒng)熱萃取是以熱傳導(dǎo)、熱輻射等方式由外向里進(jìn)行，而微波萃取是通過偶極子旋轉(zhuǎn)和離子傳導(dǎo)兩種方式里外同時(shí)加熱，微波熱萃取和傳統(tǒng)熱萃取相比，微波萃取具有以下特點(diǎn)：

　　a.質(zhì)量高，可有效地保護(hù)食品中的功能成分；

    b.產(chǎn)量大；

　　c.對萃取物具有高選擇性；

　　d.省時(shí)（30s～10min）；

　　e.溶劑用量少（可較常規(guī)方法少50%～90%）；

　　f.低耗能。

　　微波技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

　�。ㄒ唬┪⒉�加熱技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

　　 　1微波加熱用于烹調(diào)食品;利用微波烹調(diào)食品有利于保持食品中的營養(yǎng)成分和風(fēng)味。無論用哪種烹調(diào)方法，只要烹調(diào)時(shí)間短而所用水量又少，則其維生素Ｃ的保存率就高。

　　在美國、日本的食品市場上微波食品的種類*繁多。其中美國是*上家用微波爐普及率*高的國家，其微波食品的生產(chǎn)和銷售量極大。但以冷凍類預(yù)制食品中的冷凍蔬菜，包括多種煮熟并配有調(diào)料的混合蔬菜和冷凍調(diào)理食品的產(chǎn)量*大，發(fā)展速度*快。主要品種有蔬菜、餡餅，各種面包及點(diǎn)心用的生面團(tuán)。目前，美國有200多家企業(yè)共生產(chǎn)300多種在包裝上標(biāo)明“微波”標(biāo)簽的微波預(yù)制食品。產(chǎn)品涉及耐貯存的精制菜肴、預(yù)制湯類、冷藏小包裝速食小菜、蔬菜、配菜,各種餐后甜食、冷凍快餐、薄烤餅、炸土豆食品、脆花生等。

 　我國臺(tái)灣省市場上銷售的微波加熱和烹調(diào)食品也有30多種，包括主食類炒飯、燴飯、炒面、水餃、春卷、燒賣、饅頭、胡椒牛肉、扣肉、雞丁、牛肉湯面、海鮮煲、牛肉煲、沙拉和蔥油派等。

　　2微波加熱用于焙烤食品;微波用于焙烤食品，如面包、甜面包圈的烤制時(shí)，不僅使產(chǎn)品質(zhì)量大為改善，而且可縮短生產(chǎn)時(shí)間，延長產(chǎn)品的貨架期。微波一方面快速殺滅面粉中活性成分，用該面粉烤制面包，其內(nèi)芯不粘牙；另一方面，微波加熱促進(jìn)生面團(tuán)中酵母繁殖而醒發(fā)面團(tuán)，利用醒發(fā)的面團(tuán)制成的食品結(jié)構(gòu)均勻，有咬勁。

　　3微波加熱用于解凍食品;深度凍結(jié)的物料需解凍后才能進(jìn)一步加工，尤其是大塊冷凍食品原料。在傳統(tǒng)的加工方法中，冷凍食品物料的解凍過程是個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的過程。微波解凍使溫度回至0℃左右，具有解凍時(shí)間短，風(fēng)味、鮮度、營養(yǎng)成分保持率高，無污水排放，工作環(huán)境整潔等優(yōu)點(diǎn)。適用于分割肉凍塊、魚、蛋粉凍塊的解凍以及快速熔化的巧克力、油脂等。另外，為了解決低于零度的物料水分測量難題，可將微波解凍與水分測量裝置組合用來測量低于零度的糧食等的含水率。

�。ǘ�）、微波干燥技術(shù)在食品加工業(yè)中的應(yīng)用

　　微波干燥技術(shù)對固體飲料、糕點(diǎn)、糧食、藥材等進(jìn)行快速干燥的應(yīng)用范圍很廣，目前應(yīng)用成果層出不窮。日本采用2450MHz/16×5Kw微波干燥設(shè)備生產(chǎn)出膨化干燥蛋黃粉。美國研制出915MHz/60Kw的通心面微波干燥機(jī)。法國國際微波公司的2450MHz/48Kw的微波真空干燥設(shè)備用于速溶桔粉生產(chǎn)，產(chǎn)品不僅保持了桔汁原有的色、香、味，而且由于干燥溫度低，保留的Vc是其它方法不可能達(dá)到的。日本在進(jìn)行紫菜干燥時(shí)，以微波作為*終干燥手段，縮短了加熱周期，同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量。美國加州州立大學(xué)與某公司合作將微波真空干燥技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)能保持原有形狀不變的脫水葡萄，這種葡萄具有新鮮葡萄原有的風(fēng)味、色澤，而維生素B2和C的含量為新葡萄的3～4倍。國外把微波干燥與熱風(fēng)干燥相結(jié)合對糧食進(jìn)行干燥處理，結(jié)果表明，干燥溫度大大降低，且干燥時(shí)間明顯減少，僅為熱風(fēng)干燥法的*之一，對小麥蛋白質(zhì)量、出粉率均無影響。

　　國內(nèi)在微波干燥技術(shù)應(yīng)用方面的研究成果也很多。目前，國內(nèi)科研人員已經(jīng)把微波干燥技術(shù)應(yīng)用于蘑菇類、蔬菜類的干燥加工；應(yīng)用于藥材如天麻、當(dāng)歸、黨參、人參、鹿茸等的深加工；應(yīng)用于營養(yǎng)保健食品如人參精、花粉、蜂王漿等制造業(yè)；應(yīng)用于肉類加工如牛肉干、雞肉絲等的干制以及其它食品的干制加工中。

　　目前，很多農(nóng)產(chǎn)品如茶葉、谷物、蔬菜、水果、大豆等都已成功應(yīng)用了微波干燥，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益；與此同時(shí)，農(nóng)產(chǎn)品微波干燥機(jī)理的研究也比較活躍，如谷物干燥方面，國內(nèi)外研究較多的有玉米、水稻、小麥、油菜籽和大豆等，這勢必會(huì)促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品微波干燥的發(fā)展。

　�。ㄈ�）微波殺菌工藝在食品加工業(yè)中的應(yīng)用

由于食品防腐劑的使用要求相當(dāng)嚴(yán)格，在食品中不添加防腐劑就可大大延長保鮮期的微波殺菌技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。瑞典、德國、丹麥和意大利等國使用微波對切片面包殺菌、防霉、保鮮，已達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)程度，我國的一些食品生產(chǎn)企業(yè)也開始將微波殺菌技術(shù)應(yīng)用到部分食品的加工、運(yùn)輸、貯藏及銷售中。

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