微波食品殺菌機(jī)理： 微波是100MHz~100000MHz波段的電磁波，以微波殺菌的溫度場(chǎng)與電磁場(chǎng)相比較，電磁場(chǎng)是細(xì)菌致死的主要因素，特別是在較低溫度時(shí)。實(shí)驗(yàn)給人們一種啟示，充分利用變化的電磁場(chǎng)將能獲得一種新的、在較低溫度下殺菌的手段和技術(shù)，開創(chuàng)既能殺菌又能保持食品風(fēng)味和品質(zhì)的有效殺菌途徑。一般而言電磁場(chǎng)殺菌是指104~1011Hz頻率段的電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)在殺菌過程中表現(xiàn)出來的“非熱因素成為細(xì)菌致死的主導(dǎo)因素“打破了常規(guī)加熱殺菌的格局，細(xì)菌欲生存而需抗?fàn)幍膶?duì)象改為”電磁力“。對(duì)于脈沖電磁場(chǎng)殺菌的機(jī)理有多種假說。歸納起來，脈沖電磁場(chǎng)的殺菌機(jī)理主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面 ：電場(chǎng)作用：分子生物學(xué)的研究表明，生物體內(nèi)的大多數(shù)分子和原子是具有極性（等效電偶極子）和磁性（分子電流模型）的，因此外加電磁場(chǎng)必然會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生影響或作用。在外加電磁場(chǎng)的作用下，電偶極子和分子電流會(huì)隨著電磁場(chǎng)的方向取向。在靜電磁場(chǎng)中，只是建立一個(gè)新的狀態(tài)；但在時(shí)變電磁場(chǎng)中，電偶極子和分子電流會(huì)隨著電磁場(chǎng)的 變化而振動(dòng)。顯然，不同強(qiáng)度分布的外加電磁場(chǎng)對(duì)不同生物的影響程度是不同的。醫(yī)學(xué)界在研究中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞體在電磁場(chǎng)中有異常表現(xiàn)，典型的表現(xiàn)是對(duì)電磁波的應(yīng)答現(xiàn)象。這種生物應(yīng)答現(xiàn)象發(fā)生在遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)，生物體對(duì)滿足一定條件的電磁場(chǎng)的響應(yīng)是非線性的，并表現(xiàn)出頻率特異性和功率特異性。效應(yīng)的能源有時(shí)來自生物系統(tǒng)內(nèi)部，外部電磁場(chǎng)只是起到觸發(fā)作用。細(xì)胞是最基本的生命單元，在細(xì)胞中，細(xì)胞膜是研究得最多的部分。每個(gè)細(xì)胞膜內(nèi)外都有一定的電位差，在外加電場(chǎng)的作用下，膜內(nèi)外的電位差會(huì)增大，通透性會(huì)增加，細(xì)胞發(fā)生滲透，繼續(xù)適度處理，當(dāng)電磁場(chǎng)達(dá)到一定值（E＞E0，H＞H0）時(shí)，細(xì)胞膜就發(fā)生不可修復(fù)的破裂這種現(xiàn)象稱為電穿孔。同時(shí)，由于電磁場(chǎng)是變化的，在極短的時(shí)間內(nèi)，電磁場(chǎng)的頻率、強(qiáng)度都會(huì)發(fā)生極大的變化，在細(xì)胞膜上產(chǎn)生振蕩效應(yīng)。不可逆的電穿孔和激烈的振蕩效應(yīng)能使細(xì)胞破裂，這種破裂導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)紊亂，從而達(dá)到殺死細(xì)胞的目的，進(jìn)而殺死細(xì)菌。電離作用：變化電磁場(chǎng)的介電阻斷性對(duì)食品中的微生物具有抑制作用。在外加電磁場(chǎng)的作用下，食品空間中的帶電料子將產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)，撞擊食品分子，使食品分子分解，產(chǎn)生陰、陽離子，同時(shí)，電解質(zhì)電解出陰、陽離子。這些陰、陽離子在強(qiáng)電磁場(chǎng)的作用下極為活躍，穿過本來就已提高通透性的細(xì)胞膜，與微生物內(nèi)的生命物質(zhì)如蛋白質(zhì)、RNA作用，因而阻斷了細(xì)胞內(nèi)正常生化反應(yīng)和新陳代謝的進(jìn)行。另外，電磁場(chǎng)能夠使水分子的氫氧鍵斷裂，在水中生成過量的超氧陰離子自由基、過氧化氫及自由質(zhì)子。而過氧化氫有強(qiáng)烈的氧化作用，作用于生物分子，會(huì)破壞DNA，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。液體介質(zhì)中電離作用產(chǎn)生的臭氧同樣有強(qiáng)烈的氧化作用，能與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)發(fā)生一系列反應(yīng)。以上兩種作用的聯(lián)合構(gòu)成了殺死細(xì)菌體的主要因素。
　　微波食品殺菌優(yōu)點(diǎn)：1、時(shí)間短、速度快：常規(guī)熱力殺菌是通過熱傳導(dǎo)、對(duì)流或輻射等方式將熱量從食品表面?zhèn)髦羶?nèi)部，往往需較長時(shí)間，內(nèi)部才能達(dá)到殺菌溫度。微波則利用其透射作用，以熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)的共同作用，使物品內(nèi)外均勻的、迅速升溫殺滅細(xì)菌。處理時(shí)間大大縮短，在強(qiáng)功率密度強(qiáng)度下，甚至只要幾秒～數(shù)十秒即達(dá)到滿意效果。
　　2、低溫殺菌、保持藥品成份：微波熱效應(yīng)的快速升溫和非熱效應(yīng)的生化作用，增強(qiáng)了殺菌功能。相比常規(guī)熱力殺菌在比較低溫的溫度、較短的時(shí)間內(nèi)就能獲得滅蟲殺菌效果，一般殺菌溫度在75～80℃，處理時(shí)間3～5分鐘。微波特有加工方式能保留更多的有效成分，保持原有的色、香、味、形等風(fēng)味。如采用常規(guī)熱力處理蔬菜保留的維生素Ｃ在46~50％，微波處理能達(dá)到60`90％；常規(guī)加熱豬肝維生素Ａ保持在58％，而微波加熱則達(dá)84％。 3、節(jié)約能源：微波電磁轉(zhuǎn)換率高，一般在70％以上，優(yōu)于加熱的電熱效率。加之，微波是直接對(duì)食品進(jìn)行磁熱能量轉(zhuǎn)換，微波加熱器本身不會(huì)被加熱，因而不存在額外的熱功耗，所以節(jié)能省電，相比節(jié)電30~50％。
　　4、殺菌均勻徹底：常規(guī)熱力殺菌是從物料表面開始的，通過熱傳導(dǎo)，由表及里的漸次加熱，內(nèi)外存在溫差梯度，造成內(nèi)外殺菌效果不一致，愈厚問題就愈突出。為保持食品風(fēng)味，縮短處理時(shí)間，就得提高處理溫度換取處理時(shí)間的縮短，然而這將使食品表面的色、香、味、形等品質(zhì)下降。而微波的穿透性，使表面與內(nèi)部同時(shí)受熱，保證內(nèi)外均勻殺菌。
　　5、易自動(dòng)化生產(chǎn)：微波設(shè)備操作簡便，沒有熱慣性，能根據(jù)生產(chǎn)工藝要求實(shí)時(shí)調(diào)控。整條生產(chǎn)線只需1~2名操作工。
　　6、工藝先進(jìn)：微波殺菌設(shè)備不需要鍋爐、復(fù)雜的管道系統(tǒng)、煤場(chǎng)和運(yùn)輸車輛等，只需水、電基本條件即可，對(duì)廠房無特殊要求。投資少、見效快。
　　7、節(jié)省占地面積：微波設(shè)備無高溫余熱，不產(chǎn)生熱輻射，能改善工作環(huán)境；而且設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省廠房面積。
　　食品滅菌典型應(yīng)用：微波殺菌在食品工業(yè)中的應(yīng)用早在1976年就已開始，據(jù)日本某公司統(tǒng)計(jì)用于糕點(diǎn)、米面等食品殺菌的微波功率容量已占工業(yè)微波總量的34％。與此同時(shí)，在瑞典、德國、丹麥、意大立等國早已把微波殺菌用于切片面包的包裝線上，因面包切片在冷卻過程中，會(huì)受空氣中霉菌的污染，從而大大縮短面包的保存期。瑞典一家公司安裝一臺(tái)2450MHz的面包殺菌機(jī)，處理4400磅/小時(shí)的面包片，經(jīng)微波處理的面包溫度由20℃上升到80℃，時(shí)間僅需1～2分鐘，處理后的面包片保存期由原來的3～4天延長到30～40天。荷蘭的每日食品公司將微波技術(shù)用于對(duì)盒裝魚、肉、食品進(jìn)行保鮮處理，產(chǎn)品均勻加熱到72～75℃后，可在0～4℃冷藏柜中保存6星期，保證原味不變，新鮮如初，價(jià)格與冷凍食品接近。處理量為1500公斤/小時(shí)。
　　我國從70年代起就開始了微波對(duì)中藥材、糧食等各類營養(yǎng)食品的殺菌保鮮研究和應(yīng)用。在各種袋盒包裝食品、天然營養(yǎng)品的加工過程中，為保持各種營養(yǎng)成分和微生物不被破壞，通常采用真空冷凍干燥和鈷60射線殺菌工藝，其缺陷是工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長、設(shè)備投資大、放射性殘留影響使用范圍，且能耗高，效率低。而微波的穿透性能、不破壞營養(yǎng)成分與低溫殺菌特點(diǎn)，適合此類食品處理。我們用2450MHz 10Kw微波干燥殺菌機(jī)對(duì)花粉進(jìn)行處理。生產(chǎn)實(shí)踐表明，比原工藝加工周期短、產(chǎn)品質(zhì)量好、殺菌溫度低、保持營養(yǎng)成分等優(yōu)點(diǎn)，效率提高幾十倍，節(jié)省電力92.5％（每年節(jié)電4萬度），產(chǎn)品已遠(yuǎn)銷香港、新加坡、日本等地，目前該設(shè)備還廣泛應(yīng)用于人參、豆奶粉、營養(yǎng)沖劑、藥材……等。
　　用20KW微波食品殺菌機(jī)可以對(duì)袋包裝熏魚、、雞鴨、肉松等熟食品的殺菌處理，其生產(chǎn)能力為250kg/h，殺菌效果良好。如廣式叉燒經(jīng)處理后在28℃溫度下，保存期可延長7天?，F(xiàn)該類技術(shù)已推廣應(yīng)用到魚制品、豆制品、肉制品、醬菜、飲料等生產(chǎn)廠家。溫州某公司采用我公司微波設(shè)備生產(chǎn)魚片，不僅加熱干燥，而且進(jìn)行殺菌滅霉。原采用遠(yuǎn)紅外線烘烤魚片，每天產(chǎn)量1.5噸，耗電40Kwh，現(xiàn)微波只需用電17Kwh，節(jié)能50％以上，魚片更顯酥脆可口。且徹底解決了易霉變問題。四川采用微波設(shè)備處理麻油豆干特產(chǎn)，真空包裝后，在常溫下可保存數(shù)十天不變質(zhì)。牛奶生產(chǎn)過程中，消毒殺菌是最重要的工藝，傳統(tǒng)方法是采用高溫短時(shí)巴氏殺菌。其缺陷是需要龐大的鍋爐和復(fù)雜的管道系統(tǒng)，且能耗高、煤場(chǎng)占地大、勞動(dòng)強(qiáng)度高，還會(huì)帶來環(huán)境污染等問題。使用微波液體殺菌機(jī)，對(duì)牛奶進(jìn)行殺菌消毒，10KW微波功率加工能力為125～200kg/h，鮮奶在80℃左右處理數(shù)分鐘后，雜菌和大腸肝菌完全達(dá)到國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，不僅營養(yǎng)成分保持不變，而且經(jīng)微波作用的脂肪球直徑變小，有均質(zhì)作用，增加了乳汗香味，有利于營養(yǎng)成分的吸收。
　　微波應(yīng)用前景：我公司自九十年代初開始涉足微波應(yīng)用整機(jī)的研究、生產(chǎn)、開發(fā)等工作，是集科研、生產(chǎn)、銷售于一體的高科技企業(yè)。注冊(cè)資金人民幣500萬元，固定資產(chǎn)230萬元。現(xiàn)有微波教授級(jí)高工1人、高級(jí)工程師15人，中級(jí)職稱26人。微波產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率列國內(nèi)本行業(yè)三甲之內(nèi)。微波食品滅菌和微波制藥設(shè)備技術(shù)領(lǐng)先，并獲多項(xiàng)微波設(shè)備制造技術(shù)的國家zhuanli。近期我公司通過國際交流，從國外發(fā)達(dá)國家引進(jìn)先進(jìn)的微波工程設(shè)計(jì)成套技術(shù)，大大提高了我公司微波產(chǎn)品檔次，從而也帶動(dòng)了國內(nèi)微波工程應(yīng)用技術(shù)水平大幅提高。我們現(xiàn)已開發(fā)出與國際接軌的微波真空干燥設(shè)備、微波滾筒加熱、干燥設(shè)備、微波中草藥提取設(shè)備、口服液滅菌設(shè)備。其微波設(shè)備制造技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先地位。目前我公司將發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，愿意真誠與食品界有志人士一道緊密合作，開展微波技術(shù)在食品工業(yè)的殺菌、保鮮、加熱、熟化等應(yīng)用研究，改造我國傳統(tǒng)食品加工工藝。迅速將有廣闊前景的微波應(yīng)用領(lǐng)域推向產(chǎn)業(yè)化。