一 微波加热的原理及特点

1、微波加热原理

  微波是指频率在300兆赫至300千兆赫的电磁波。通常，一些介质材料由极性分子和非极性分子组成。在微波电磁场的作用下，介质中的极性分子从原来的热运动状态转为跟随微波电磁场的交变而排列取向。例如：采用的微波频率为2450兆赫，就会出现每秒24亿5千万次交变，分子间就会产生激烈的摩擦。在这一微观过程中，微波能量转化为介质内的热量，使介质温度呈现为宏观上的升高。这就是对微波加热最通俗的解释。

  由此可见微波加热是介质材料自身损耗电磁能量而加热。微波加热的一个基本条件是：物料本身要吸收微波。水是吸收微波很好的介质，所以凡是含水的物质必定会吸收微波。对于金属材料，电磁场不能透入内部而是被反射出来，所以金属材料不能用微波加热。

  有一部份介质虽然是非极性分子组成，但也能在不同程度上吸 收微波，其原理可解释为这种物质分子在微波场下发生弹性变形而生热。另一类介质，它们基本上不吸收或很少吸收微波，如聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜塑 料和玻璃、陶瓷等，它们能透过微波，而不吸收微波，这类材料可作为加热用的容器或支撑物，或叫微波密封材料。

  在微波加热中，介质发热程度与微波频率、电磁场强度、介质 自身的介电常数和介质损耗正切值等参数有关。在微波加热过程中，还存在一个穿透能力和加热深度问题。什么叫穿透能力？穿透能力就是电磁波穿入到介质内部的 本领，电磁波从介质的表面进入并在其内部传播时，由于能量不断被吸收并转化为热，它所携带的能量就随着深入介质表面的距离以指数规律衰减。微波的穿透能力 要比红外线大得多，其中915兆赫又比2450兆赫的微波穿透深度大。

2、微波加热的特点

    A、加热速度快

  常规加热如火焰、热风、电热、蒸汽等，都是利用热传导的原理将热量从被加热物外部传入内部，逐步使物质中心温度升高，称之为外部加热。要使中心部位达到所需的温度，需要一定的时间，导热性较差的物质所需的时间就更长。

  微波加热是使加热物质本身成为发热体，称之为内部加热方式，不需要热传导的过程，内外同时加热，因此能在短时间内达到加热的效果。

    B、均匀加热

  常规加热，为提高加热速度，就需要升高加热温度，容易产生外焦内生现象。微波加热时，物体各部分通常都能均匀渗透电磁波，产生热量，因此均匀性大大改善。

    C、节能高效

  在微波加热中，微波能只能被加热物体自身吸引而生热，加热室壁和加热室内的空气及相应的容器都不会发热，所以热效率极高，生产环境也明显改善。

    D、易于控制

  微波加热的热惯性极小，若配用微机控制，则特别适宜于加热过程和加热工艺的自动化控制。

    E、低温杀菌、无污染

  微波能自身不会对食品污染，微波具有热效应和非热效应双重杀菌作用能在较低温度下杀死细菌。这就提供了一种能够较多保持食品营养成分的加热杀菌方法。

    F、选择性加热

  微波对不同性质的物质有不同的作用，这一点对于干燥作业有利。因为水分子对微波的吸收较好，所以含水量高的部位，吸收微波功率就多于含水量较低的部位，这就是选择加热的特点。在微波处理木材、纸板等产品时，利用这一特点可以做到均匀加热和均匀干燥。

二、微波杀菌保鲜的机理

   微波杀菌为什么会有如此神奇的作用呢？了解一下微波杀菌的机理就会明白，微波是指频率３００兆赫至３００千兆赫的电磁波， 在微波电磁场作用下，介质中的极性分子从原来的热运动状态转为跟随微波电磁场的交变而排列取向，例如，采用的微波频率为２４５０兆赫，就会出现每秒２４亿5千万次交变，产生激烈的磨擦而生热。在这一微观过程中，微波能量转化为介质内的热能，使介质温度呈现为宏观上的升高。

   微 波具有热效应和非热效应双重杀菌作用。微波热效应杀菌机理的简述是：生物细胞是由水、蛋白质，核酸，碳水化合物，脂肪和列机物等复杂化合物构成的一种凝聚 态介质。该介质在强微波场的作用下，温度升高。其空间结构发生变化或破坏，蛋白质变性，影响其溶解度、粘度、膨胀性、稳定性，从而失去生物活性。

   微波非热效应杀菌机理的简述是：微波作用能改变生物性排列聚合状态及其运动规律，而且微波场感应的离子流，会影响细胞膜附近的电荷分布，导致膜的屏障作用受到损伤，影响ＮＡ-Ｋ 泵的功能，产生膜功能障碍，从而干扰或破坏细胞的正常新陈代谢功能，导致细菌生长抑制、停止或死亡。再则细胞中的核糖核酸（ＲＮＡ）和脱氧核糖核酸 （ＤＮＡ）在微波场力作用下可导致氢键的松驰、断裂或重组。诱发基因突变或染色体畸变，从而影响其生物活性的改变，延缓或中断细胞的稳定遗传和增殖。

   简 单地说微波杀菌、保鲜是微波热效应和非热效应共同作用的结果。微波的热效应主要起快速升温杀菌作用；而非热效应则使用微生物体内蛋白质和生理活性物质发生 变异，而丧失活力或死亡。因此，微波杀菌温度低于常规方法，一般比较，常规方法杀菌温度要在１００度以上，时间要在十几分钟至几十分钟，而微波杀菌温度仅 在７０至９０度，时间约为几分钟。