微波工作原理.doc

微波工作原理微波杀菌是微波加热技术功能的延伸，表现为微波与生物体及其组成的基本单元细胞之间相互作用后，生物体的细胞生理活动变化和反应，与巴氏加热杀菌法比较，微波杀菌有以下显著特点：A、 微波杀菌是一种物理杀菌方法，它不需要添加化学防腐剂就能够杀灭细菌、霉菌和虫卵，以及病毒等有害人体的微生物，它在杀灭有害微生物过程中，不会对食品残留毒性或放射性物质的污染，安全无害。也不会改变食品的色香味和营养成分。B、 在同样杀菌温度下，所需杀菌时间短，不需要预热。如大肠杆菌杀灭时间约30S。在相同杀菌条件下，菌致死的温度比较低，且杀菌效果极为显著。C、 能同时对被杀菌物料表里实施整体杀菌，极大地缩短杀菌周期，并保证杀菌一致性。D、 由于物料各部位杀菌的同时性，杀菌时间短，能避免因长时间的加热影响食品品质，特别是对不宜在较高温度或较长加热时间情况下进行杀菌的食品。例如：易挥发香辛成分的姜粉、含水分较多的鲜嫩海蛰等。对于既要保持色泽、香味和口感不变等质量要求又需杀菌的物料，使用微波杀菌可取得最佳效果。E、 微波杀菌可分为包装后杀菌和包装前杀菌。包装容器不能用金属质地的，需用介质材料，一般用塑料软包装或玻璃，工程塑料质地容器为宜。为防止在微波杀菌过程中涨袋，设备可在工作仓内施加压力采用反压杀菌工艺，可防止涨袋损失。微波设备可对已包装、未包装的不同物品进行灭菌加工处理可用于：粮食制品类：面包、月饼、面条、豆腐、豆腐干等。蔬菜类：泡菜、竹笋、香菇类等。水果类：荔枝、龙眼等。奶制品、调味品、香精香料、方便面汤料、火锅调料及各种液体等均可杀菌加工。微波是一种高频率的电磁波，其频率范围约在300300 000MHz(相应的波长为10001cm)在300MHz至300GHz之间它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性微波量子的能量为1 99l0 -25 19910-22j它与生物组织的相互作用主要表现为热效应和非热效应。微波能够透射到生物组织内部使偶极分子和蛋白质的极性侧链以极高的频率振荡，引起分子的电磁振荡等作用，增加分子的运动，导致热量的产生。11 微波的特性111 选择性加热物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同，产生的热效果也不同。水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多。因此，对于食品来说，含水量的多少对微波加热效果影响很大。112 穿透性微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波透入介质时，由于介质损耗引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规，加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。113 热惯性小微波对介质材料是瞬时加热升温，能耗也很低。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。12 微波的生物效应机制当微波作用于生物体时，在生物控制系统的作用和调节下，生物体必然要建立新的平衡状态以适应外界电磁环境条件的变化，因此也就必然产生某些生物效应微波的生物效应主要是由微波的热效应，其次是非热效应所引起的12.1 微波的热效应微波对生物体的热效应是指由微波引起的生物组织或系统受热而对生物体产生的生理影响热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而摩擦生热；体内离子在微波作用下振动也会将振动能量转化为热量；一般分子也会吸收微波能量后使热运动能量增加如果生物体组织吸收的微波能量较少，它可借助自身的热调节系统通过血循环将吸收的微波能量(热量)散发至全身或体外如果微波功率很强，生物组织吸收的微波能量多于生物体所能散发的能量，则引起该部位体温升高局部组织温度升高将产生一系列生理反应，如使局部血管扩张，并通过热调节系统使血循环加速，组织代谢增强，白细胞吞噬作用增强，促进病理产物的吸收和消散等12.1.1 微波的加热优点微波自身的特性决定了微波具有以下优点:(1)加热迅速，均匀。不需热传导过程，且具有自动热平稳性能，避免过热。(2)加热质量高，营养破坏少，能最大限度的保持食物的色、香，味，减少食物中维生素的破坏。(3)安全卫生无污染，对食品的杀菌能力强.因为微波能是控制在金属制成的加热室内和波导管中工作，所以微波泄露被有效的抑制，没有放射线危害及有害气体排放，不产生余热和粉尘污染。既不污染食物，也不污染环境。微波杀菌除了热效应之外还有生物效应，许多病菌在微波加热不到100时就全部被杀死。(4)节能高效。由于含有水分的物质极易直接吸收微波而发热，没有经过其他中间转换环节，因此除少量的传输损耗外几乎无其他损耗。比一般常规加热省电约30%-50%。(5)具有快速解冻功能。在微波场中，冻结食品在从内到外同时吸收微波能量，使冻结食品整体发热，容易形成整体均一的解冻，缩短解冻时间，迅速越过一50C - 0这个易发生蛋白质变性、食品变色变味的温度带，以保持食品的品质不致下降。紫外线杀菌紫外线杀菌技术是利用紫外线照射物质，使物体表面的微生物细胞内核蛋白分子构造发生变化而引起死亡。由于紫外线穿透性差,一般情况下紫外照射主要用作食品工厂车间、设备、包装材料的表面以及水杀菌。另外紫外线照射也可以结合其它一些强氧化剂如臭氧、过氧化氢等处理来进行杀菌。近年来紫外线用于透明液体的杀菌获得发展，紫外线照射在果蔬汁中的应用也引起了重视。 现代紫外消毒技术是基于现代防疫学、光学、数学、生物学及物理化学的基础上，利用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的C波段紫外光发生装置产生的强紫外C光照射流水、空气或固体表面，当水、空气或固体表面中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体受到一定剂量的紫外C光辐射后，其细胞中的DNA结构受到破坏（键断裂，或光化学反应，如使DNA中THYMINE二聚等），从而在不使用任何化学药物的情况下杀灭细菌、病毒以及其它致病体。达到了消毒和净化的目的。 紫外线杀菌原理 ：当微生物被紫外线照射时，其细胞的部分氨基酸和核酸吸收紫外线，产生光化学作用，引起细胞内成分，特别是核酸、原浆蛋白、酯的化学变化，使细胞质变性，同时空气受紫外线照射后产生微量臭氧，共同杀菌作用，从而导致