微波加熱原理及特點(diǎn)

1、微波原理及特點(diǎn)微波是一種能量（不是熱量）形式，電磁波的一種，在介質(zhì)中可以轉(zhuǎn)化為熱量。材料對微波的反應(yīng)可 以分為四種情況：（1）穿透微波（2）反射微波（3）吸收微波 （4）部分吸收微波介質(zhì)從電結(jié)構(gòu)上分為無極和有極分子電介質(zhì)。通常它們無規(guī)則排列，如把它們置于交變的電場中，這 些介質(zhì)的極性分子取向會隨電場極性的變化而變化，叫極化。外電場越強(qiáng)，極化作用越強(qiáng)，外電場極性變 化越快，極化越快，分子的熱運(yùn)動和相鄰分子間的摩擦作用也越劇烈。從而可實(shí)現(xiàn)電磁能向熱能的轉(zhuǎn)換。由極性分子所組成的物質(zhì)，能較好地吸收微波，水是吸收微波最好的介質(zhì)，所以凡含水的物質(zhì)必定吸 收微波。另一類由非極性分子組成，它們基本上不吸收或很

2、少吸收微波，這類物質(zhì)有聚氟乙烯、聚丙烯等 塑料制品和玻璃、陶瓷等，它們能透過微波，而不吸收微波，這類材料可作為微波加熱用的容器或支承物， 或做微波密封材料。對于導(dǎo)電的金屬材料，電波不能透入內(nèi)部而被反射，金屬材料不能吸收微波。微波加熱原理：通常，能加工領(lǐng)域中所處理的材料大多是介質(zhì)材料，而介質(zhì)材料由極性分子和非極性分子組成，都能 不同程度地吸收微波。介質(zhì)材料與微波電磁場相互耦合，會形成各種功率耗散從而達(dá)到能量轉(zhuǎn)化的目的。 能量轉(zhuǎn)化的方式有許多種，如離子傳導(dǎo)、偶極子轉(zhuǎn)動、界面極化、磁滯、壓電現(xiàn)象、電致伸縮、核磁共振、 鐵磁共振等，其中離子傳導(dǎo)和偶極子轉(zhuǎn)動是微波加熱的主要原理。微波加熱是依靠物料吸收微

3、波能并將其轉(zhuǎn)換成熱能，從而使物料本身整體同時(shí)升溫的加熱方式。常用的微波頻率有915MHz和2450MHz。由于具有高頻特性，微波電磁場以數(shù)十億次/秒的驚人速度進(jìn)行周期性變化，物料中的極性分子（典型的如水分子、蛋白質(zhì)、核酸、脂肪、碳水化合物等）吸收了微波能以后，它們在微波電磁場的作用下呈有序性排列，改變了其原有的隨機(jī)分布的取向。在高頻電磁場的作用下,這些極性分子亦以同樣的速度隨交變電磁場的變化而做電場極性運(yùn)動，就會引起分子的運(yùn)動和轉(zhuǎn)動，致使 分子間頻繁碰撞而產(chǎn)生了大量的摩擦熱，并以熱的形式在物料內(nèi)表現(xiàn)出來，從而導(dǎo)致物料在短時(shí)間內(nèi)溫度 迅速升高、加熱或熟化。微波加熱是介質(zhì)材料自身損耗電場能量而發(fā)熱

4、，它完全區(qū)別于其他的常規(guī)加熱方式。傳統(tǒng)加熱方式是 根據(jù)熱傳導(dǎo)、對流和輻射原理使熱量從外部傳至物料，熱量總是由表及里傳遞進(jìn)行加熱物料，物料中不可 避免地存在溫度梯度，故加熱的物料不均勻，致使物料出現(xiàn)局部過熱。微波加熱是通過被加熱體內(nèi)部偶極 分子高頻往復(fù)運(yùn)動，產(chǎn)生“內(nèi)摩擦熱"而使被加熱物料溫度升高，不須任何熱傳導(dǎo)過程，就能使物料內(nèi)外 部同時(shí)加熱、同時(shí)升溫，加熱速度快且均勻，僅需傳統(tǒng)加熱方式的能耗的幾分之一或幾十份之一就可達(dá)到 加熱目的。從理論分析，物質(zhì)在微波場中所產(chǎn)生的熱量大小與物質(zhì)種類及其介電特性有很大關(guān)系，即微波 對物質(zhì)具有選擇性加熱的特性。微波殺菌原理：1） 熱效應(yīng)：在微波的作用下

5、，物料中的有害菌、蟲害等微生物受到無極性熱運(yùn)動 和極性轉(zhuǎn)動 兩方面的作用而改變其排列組合狀態(tài)及運(yùn)動規(guī)律，使得微生物蛋白質(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) 非熱效應(yīng)：主要是交變電磁場對生物體的作用。使微生物在其生命化學(xué)過程中所產(chǎn)生的大量電 子、離子和其它帶電粒子的生物性排列組合狀態(tài)和運(yùn)動規(guī)律發(fā)生改變。另外，微波還可以導(dǎo)致 細(xì)胞DNA和RNA分子結(jié)構(gòu)中的氫鍵松弛、斷裂和重新組合，干擾或破壞其正常的新陳代 謝，誘發(fā)基因突變，從而中斷細(xì)胞的正常繁殖能力。微波加熱的特點(diǎn)：(1) 穿透性加熱，加熱速度快。其穿透的距離，在理論上與電磁波波長同數(shù)量級。微波加熱是使被

6、加熱物體本身成為發(fā)熱物體，稱之為整體加熱方式，不需要熱傳導(dǎo)的過程，因此能實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)加熱。微波加熱時(shí)物體各部位不論形狀如何，通常都能均勻滲透電磁波，以產(chǎn)生熱量，介質(zhì)材料加熱的無效性大大 改善。(2) 加熱均勻。 微波加熱時(shí)，物體各部位不論形狀如何，通常都能均勻滲透微波產(chǎn)生熱量。因此均 勻性大大改善?？杀苊馔饨箖?nèi)生、外干內(nèi)濕現(xiàn)象；提高了產(chǎn)品質(zhì)量，有利于食品物料品質(zhì)的形成。(3) 低溫短時(shí)滅菌。 微波加熱滅菌是通過熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)(生物效應(yīng))共同作用滅菌，因而與常 規(guī)熱力滅菌比較，具有低溫、短時(shí)滅菌的特點(diǎn)。不僅安全、保險(xiǎn)，而且能保持食品營養(yǎng)成分不被流失和破壞，有利于保持產(chǎn)品的原有品質(zhì)，色、香、味、

7、營養(yǎng)素?fù)p失較少，對維生素C、氨基酸的保持極為有利。有實(shí)驗(yàn)表明：曬干的鮮菜其葉綠素、維生素等營養(yǎng)成分僅剩3%，陰干則可以保持17% ,熱風(fēng)快速干燥可保留到40%，微波干燥則能保留 60% 90%，微波升華干燥則可保持新鮮時(shí)的97% o(4) 微波膨化。利用微波的內(nèi)部加熱特性，使得物料的內(nèi)部迅速受熱升溫產(chǎn)生大量的蒸汽，內(nèi)部大量蒸汽往外沖出，形成無數(shù)的微小孔道，使物料組織膨脹、疏松。與油炸干燥式的膨化相比，不破壞物料的原有的成分，有容易變質(zhì)及低熱量的優(yōu)點(diǎn)。(5) 選擇性加熱。 微波對不同性質(zhì)的物料有不同的作用，因?yàn)樗肿訉ξ⒉ǖ奈兆詈?，所以含?量高的部位，吸收微波功率多于含水量較底的部位；物料中

8、水比干物質(zhì)吸收微波的能力強(qiáng)，故水受熱高于 干物質(zhì)，這有利于水分溫度上升，促使水分蒸發(fā)，也有利于干物質(zhì)發(fā)生過熱現(xiàn)象，這對減小營養(yǎng)和風(fēng)味的 破壞極為有利。選擇性加熱的特點(diǎn)有：自動平衡吸收微波，避免物料加熱干燥時(shí)發(fā)生焦化。(6) 節(jié)能高效。 微波對不同物質(zhì)有不同的作用，微波加熱時(shí)，被加熱物一般都是放在金屬制造的加熱室內(nèi)，加熱室對微波來說是一個封閉的空腔，微波不能外泄；外部散熱損失少，只能被加熱物體吸收， 加熱室的空氣與相應(yīng)的容器都不會發(fā)熱，沒有額外的熱能損耗，所以熱效率極高；同時(shí)，工作場所的環(huán)境 也不會因此升高，環(huán)境條件明顯改善。所以節(jié)能、省電，一般可節(jié)省30% 50%。(7) 易于控制。 實(shí)現(xiàn)自動

9、化生產(chǎn)微波加熱干燥設(shè)備只要操作控制控制旋紐即可瞬間達(dá)到升降開停的 目的。因?yàn)樵诩訜釙r(shí)，只有物體本身升溫，爐體、爐膛內(nèi)空氣均無余熱，因此熱慣性極小，沒有熱量損失， 應(yīng)用微機(jī)控制可對產(chǎn)品質(zhì)量自動監(jiān)測，特別適宜于加熱過程中和加熱工藝規(guī)范的自動化控制。(8) 改善勞動條件，節(jié)省占地面積。微波加熱設(shè)備無余熱、無樣品污染問題，容易滿足食品衛(wèi)生要 求，本身又不發(fā)熱、不輻射熱量，所以大大改善了勞動條件，而且設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省廠房面積。綜上所述，微波加熱技術(shù)的采用具有快速、保持營養(yǎng)與風(fēng)味、均勻、消毒殺菌、節(jié)能、衛(wèi)生、安全、 無污染、高效、方便、可控、投資小、有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長貨架期、改善勞動條件、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)

10、自動 化等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)值得推廣的先進(jìn)技術(shù)。微波加熱禁忌：1、忌再冷凍經(jīng)微波爐解凍過的肉類：因?yàn)槿忸愒谖⒉t中解凍后，實(shí)際上已將外面一層低溫加熱了， 在此溫度下細(xì)菌是可以繁殖的，雖再冷凍可使其繁殖停止，卻不能將活菌殺死。已用微波爐解凍的肉類， 如果再放入冰箱冷凍，必須加熱至全熟。2、忌油炸食品：因高溫油會發(fā)生飛濺導(dǎo)致火災(zāi)。如萬一不慎引起爐內(nèi)起火時(shí)，切忌開門，而應(yīng)先關(guān)閉 電源，待火熄滅后再開門降溫。3、忌超時(shí)加熱：食品放入微波爐解凍或加熱，若忘記取出，如果時(shí)間超過 2小時(shí)，則應(yīng)丟掉不要， 以免引起食物中毒。4、 忌用普通塑料容器：使用專門的微波爐器皿盛裝食物放入微波爐中加熱，一是熱的食物會使塑料容 器變形，二是普通塑料會放出有毒物質(zhì)，污染食物，危害人體健康。5、忌用金屬器皿：因?yàn)榉湃霠t內(nèi)的鐵、鋁、不銹鋼、搪瓷等器皿，微波爐在加熱時(shí)會與之產(chǎn)生電火花 并反射微波，既損傷爐體又加熱不熟食物。6、忌使用封閉容器：加熱液體時(shí)應(yīng)使用廣口容器， 因?yàn)?/p>