微波是指波長(zhǎng)為1ⅡⅡn～1 m，頻率為300~300 000 MHz的電磁波，其方向和大小隨時(shí)間作周期性 變化。我國(guó)常用的頻率有915 MHz和2 450 MHz。微波與物料直接作用，將高頻電磁波轉(zhuǎn)化為熱能的 過(guò)程即為微波加熱? 。早在20世紀(jì)60年代，國(guó)外就將微波技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)，主要用于食品干燥、 殺菌、膨化、烹調(diào)等方面。如瑞典的卡洛里公司用2 450 M 、80 kW的微波面包殺菌機(jī)，加工能力為1 816 ke,／h，經(jīng)微波處理后，面包溫度由20℃上升到80℃ ，時(shí)間僅需1～2 min，處理后的面包片保存期由原來(lái)的3～4 d延長(zhǎng)到30~60 dt副。

　　我國(guó)從20世紀(jì)70年代開始研制、推廣微波技術(shù)與設(shè)備。近年來(lái)，微波能的應(yīng)用在食品工業(yè)中發(fā)展極為迅速。微波干燥、殺菌技術(shù)與設(shè)備日臻完善，功率從幾kw 到幾百kW 的各種用途、規(guī)格的微波干燥、殺菌設(shè)備層出不窮。由于人們對(duì)軟包裝食品需求量增加，各種袋裝、盒裝、瓶裝的食品采用微波技術(shù)進(jìn)行二次殺菌，既簡(jiǎn)單又有效。目前，我國(guó)研制的各種微波干燥殺菌設(shè)備在方便面的干燥、兒童食品、肉制品、豆制品、飲料等方面得到了廣泛應(yīng)用，取得了良好效果。

　　1 微波干燥、殺菌的原理：微波是一種電磁波，可產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)。介質(zhì)材料由極性分子和非極性分子組成，在電磁場(chǎng)作用下，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，在高頻電磁場(chǎng)作用下，造成分子的運(yùn)動(dòng)和相互摩擦從而產(chǎn)生能量，使得介質(zhì)溫度不斷提高。因?yàn)殡姶艌?chǎng)的頻率極高，極性分子振動(dòng)的頻率很大，所以產(chǎn)生的熱量很高。當(dāng)微波加熱應(yīng)用于食品工業(yè)時(shí)，在高頻電磁場(chǎng)作用下，食品中的極性分子(水分子)吸收微波能產(chǎn)生熱量，使食品迅速加熱、干燥0研究表明，微波干燥分4個(gè)階段：內(nèi)部調(diào)整、液

　　體流動(dòng)、等速干燥和減速干燥階段。每個(gè)階段都有各自的溫度、濕度分布。但總的來(lái)講，物料內(nèi)部的溫度梯度和濃度梯度很小，在溫度接近100℃ 時(shí)，壓強(qiáng)急速升高，物料中心處壓強(qiáng)最高，沿徑向漸減，形成壓力梯度。所以，由蒸汽壓造成的傳質(zhì)方向是由里向外的L9]。另一類由非極性分子組成的物質(zhì)，基本上不吸收或很少吸收微波能，這類物質(zhì)有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等塑料制品和玻璃、陶瓷等，它們能透過(guò)微波，可作為食品的包裝物u引。依照上述原理，微波技術(shù)也常用于食品的殺菌。微波殺菌就是將食品經(jīng)微波處理后，使食品中的微生物喪失活力或死亡，從而達(dá)到延長(zhǎng)保存期的目的。一方面，當(dāng)微波進(jìn)入食品內(nèi)部時(shí)，食品中的極性分子，如水分子等不斷改變極性方向，導(dǎo)致食品的溫度急劇升高而達(dá)到殺菌的效果。另一方面，微波能的非熱效應(yīng)在殺菌中起到了常規(guī)物理殺菌所沒(méi)有的特殊作用，細(xì)菌細(xì)胞在一定強(qiáng)度微波場(chǎng)作用下，改變了它們的生物性排列組合狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)吸收微波能升溫，使體內(nèi)蛋白質(zhì)同時(shí)受到無(wú)極性熱運(yùn)動(dòng)和極性轉(zhuǎn)動(dòng)兩方面的作用，使其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，最終失去生物活性。因此，微波殺菌主要是在微波熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)的作用下，使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)和生理活性物質(zhì)發(fā)生變異和破壞，從而導(dǎo)致細(xì)胞的死亡Ll川。微波殺菌設(shè)備一般有3個(gè)階段，第1階段是迅速升溫，達(dá)到預(yù)定殺菌溫

　　度，此階段一般采用較強(qiáng)的均勻能量密度；第2階段是保溫過(guò)程，使殺菌物料的溫度保持均衡，第3階段是自然冷卻或強(qiáng)制冷卻過(guò)程。

　　2 微波干燥、殺菌的特點(diǎn)

　　2．1 加熱時(shí)間短、速度快常規(guī)加熱需較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到所需干燥、殺菌的溫度。由于微波能夠深入到物料內(nèi)部而不是靠物體本身的熱傳導(dǎo)進(jìn)行加熱，所以，微波加熱的速度快。干燥時(shí)間可縮短50％或更多。微波殺菌一般只需要幾秒至幾十秒就能達(dá)到滿意的效果。

　　2．2 保持食品的營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)昧微波干燥、殺菌是通過(guò)熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)共同作用，因而與常規(guī)熱力加熱比較，能在較低的溫度就獲得所需的干燥、殺菌效果。微波加熱溫度均勻，產(chǎn)品質(zhì)量高，不僅能高度保持食品原有的營(yíng)養(yǎng)成分，而且保持了食品的色、香、味、形。如常規(guī)加熱處理的豬肝保留的維生素A為58％，而微波處理則能保留84％ 。

　　2．3 節(jié)能高效、安全無(wú)害常規(guī)熱力干燥、殺菌往往需要通過(guò)環(huán)境或傳熱介質(zhì)的加熱，才能把熱量傳至食品，而微波加熱時(shí)，食品直接吸收微波能而發(fā)熱，設(shè)備本身不吸收或只吸收極少能量，故節(jié)省能源，一般可節(jié)電30％ ～50％。微波加熱不產(chǎn)生煙塵、有害氣體，既不污染食品，也不污染環(huán)境。通常微波能是在金屬制成的封閉加熱室內(nèi)和波導(dǎo)管中工作，所以能量泄漏極小，大大低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，十分安全可靠。

　　2．4 易于控制、反應(yīng)靈敏、工藝先進(jìn)微波加熱控制只需調(diào)整微波輸出功率，物料的加熱情況可以瞬間改變，便于連續(xù)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，提高勞動(dòng)效率，改善勞動(dòng)條件，可節(jié)省投資。

　　3 微波干燥、殺菌的發(fā)展前景：微波技術(shù)作為一種現(xiàn)代高新技術(shù)在食品中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如食品的干燥、焙烤、膨化、烹調(diào)、解凍、殺菌等。可以說(shuō)，微波技術(shù)在很大程度上促進(jìn)了食品工業(yè)的發(fā)展。尤其是對(duì)于產(chǎn)品價(jià)值高，質(zhì)量要求嚴(yán)，熱傳導(dǎo)率低，用傳統(tǒng)工藝難以解決的物料，微波干燥、殺菌技術(shù)發(fā)揮了重要作用[ ]。目前，我國(guó)食品工業(yè)中有許多從事微波技術(shù)研究和應(yīng)用的科研、生產(chǎn)單位，每年都有新技術(shù)、新工藝投入使用。今后，微波技術(shù)在不斷完善自身技術(shù)與設(shè)備的同時(shí)，應(yīng)該與其它干燥技術(shù)，如熱風(fēng)干燥、真空干燥、冷凍干燥、遠(yuǎn)紅外線干燥等技術(shù)相結(jié)合，向更深、更廣的方向發(fā)展。

　　3．1 微波一熱風(fēng)干燥技術(shù)微波干燥與熱風(fēng)干燥相結(jié)合，可以提高干燥效率和經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)槲⒉ǖ募訜崽匦耘c眾不同，尤其適用于低水分含量(<20％)物料的干燥，此時(shí)水分遷移率低，微波能將物料內(nèi)部的水分驅(qū)除。如果食品的含水量過(guò)高，應(yīng)用微波加熱將導(dǎo)致食品過(guò)熱，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。由于熱風(fēng)干燥可有效地排除物料表面的自由水分，而微波干燥可有效地排除內(nèi)部水分，2種方法相結(jié)合，可發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，使干燥成本下降。微波與熱風(fēng)干燥結(jié)合有2種形式，一是先用微波加熱，即先用微波對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱，然后再用熱風(fēng)干燥；

　　二是后用微波加速干燥，即當(dāng)熱風(fēng)干燥進(jìn)入降速階段，此時(shí)物料表面是干的，內(nèi)部是濕的，加入微波干燥能使物料內(nèi)部水分迅速排出。因?yàn)闊犸L(fēng)干燥在接近終了時(shí)效率最低，因此在熱風(fēng)干燥快結(jié)束時(shí)，加入微波干燥可大大提高干燥效率。

　　3．2 微波——真空干燥技術(shù)是把微波干燥和真空干燥技術(shù)相結(jié)合，真空干燥由于有一定的真空度，水分?jǐn)U散速率加快，物料是在較低的溫度下進(jìn)行脫水干燥的，較好地保持了物料的營(yíng)養(yǎng)成分。微波可為真空干燥提供熱源，克服了真空狀態(tài)下常規(guī)熱傳導(dǎo)速率慢的缺點(diǎn)。微波一真空干燥技術(shù)適合熱敏性物料的干燥處理。

　　3．3 微波— 冷凍干燥技術(shù)，冷凍干燥是指凍結(jié)物料中的冰直接升華為水蒸氣的干燥過(guò)程。在干燥時(shí)需外部加熱提供升華的熱量。升華的速率取決于熱量的提供。而微波加熱傳導(dǎo)率高，并且有針對(duì)性的對(duì)冰加熱，已干燥的部分很少吸收微波能，從而提高了干燥速率，縮短了干燥時(shí)間。微波一冷凍干燥技術(shù)適用于高附加值的產(chǎn)品引。

　　3．4 微波— 遠(yuǎn)紅外干燥技術(shù)用微波與遠(yuǎn)紅外作為熱源，利用遠(yuǎn)紅外可使物料分子、原子振動(dòng)產(chǎn)生熱能，微波與遠(yuǎn)紅外相結(jié)合可大大提高干燥速率。

　　總之，利用微波技術(shù)與其它干燥技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。這些組合技術(shù)具有科學(xué)性和實(shí)用性。隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的需求，人們更加關(guān)注節(jié)能、有效的食品高新技術(shù)，所以，微波干燥、殺菌技術(shù)以其獨(dú)特的加熱特點(diǎn)，在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景將十分廣闊。