微波加熱原理

       微波爐加熱原理是指頻率在300兆赫茲到300千兆赫茲的電磁波。被加熱介質(zhì)物料中的水分子是極性分子。它在快速變化的高頻電磁場(chǎng)作用下，其極性取向?qū)㈦S著外電場(chǎng)的變化而變化，造成分子的運(yùn)動(dòng)和相互摩擦效應(yīng)。此時(shí)微波場(chǎng)的場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能，使物料溫度升高，產(chǎn)生熱化和膨化等一系列物化過(guò)程而達(dá)到微波加熱的目的。通過(guò)微波加熱，在生產(chǎn)過(guò)程中我們就有微波干燥設(shè)備，微波烘干設(shè)備，微波殺菌設(shè)備等應(yīng)用于大眾化的工廠生產(chǎn)輔助設(shè)備。

一、微波加熱的特性

1、選擇性加熱

    物質(zhì)吸收微波的能力，主要由其介質(zhì)損耗因數(shù)來(lái)決定。介質(zhì)損耗因數(shù)大的物質(zhì)對(duì)微波的吸收能力就強(qiáng)，相反，介質(zhì)損耗因數(shù)小的物質(zhì)吸收微波的能力也弱。由于各物質(zhì)的損耗因數(shù)存在差異，微波加熱就表現(xiàn)出選擇性加熱的特點(diǎn)。物質(zhì)不同，產(chǎn)生的熱效果也不同。水分子屬極性分子，介電常數(shù)較大，其介質(zhì)損耗因數(shù)也很大，對(duì)微波具有強(qiáng)吸收能力。而蛋白質(zhì)、碳水化合物等的介電常數(shù)相對(duì)較小，其對(duì)微波的吸收能力比水小得多。因此，對(duì)于食品來(lái)說(shuō)，含水量的多少對(duì)微波加熱效果影響很大。

2、 穿透性

    微波比其它用于輻射加熱的電磁波，如紅外線、遠(yuǎn)紅外線等波長(zhǎng)更長(zhǎng)，因此具有更好的穿透性。微波透入介質(zhì)時(shí)，由于介質(zhì)損耗引起的介質(zhì)溫度的升高，使介質(zhì)材料內(nèi)部、外部幾乎同時(shí)加熱升溫，形成體熱源狀態(tài)，大大縮短了常規(guī)加熱中的熱傳導(dǎo)時(shí)間，且在條件為介質(zhì)損耗因數(shù)與介質(zhì)溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系時(shí)，物料內(nèi)外加熱均勻一致。

3、 熱慣性小

    微波對(duì)介質(zhì)材料是瞬時(shí)加熱升溫，能耗也很低。另一方面，微波的輸出功率隨時(shí)可調(diào)，介質(zhì)溫升可無(wú)惰性的隨之改變，不存在“余熱”現(xiàn)象，極有利于自動(dòng)控制和連續(xù)化生產(chǎn)的需要。

二、 微波加熱原理的生物效應(yīng)機(jī)制

    當(dāng)微波作用于生物體時(shí)，在生物控制系統(tǒng)的作用和調(diào)節(jié)下，生物體必然要建立新的平衡狀態(tài)以適應(yīng)外界電磁環(huán)境條件的變化。因此，也就必然產(chǎn)生某些生物效應(yīng)。微波的生物效應(yīng)主要是由微波的熱效應(yīng)，其次是非熱效應(yīng)所引起的。

1、 微波加熱原理的熱效應(yīng)

    微波對(duì)生物體的熱效應(yīng)是指由微波引起的生物組織或系統(tǒng)受熱而對(duì)生物體產(chǎn)生的生理影響。熱效應(yīng)主要是生物體內(nèi)有極分子在微波高頻電場(chǎng)的作用下反復(fù)快速取向轉(zhuǎn)動(dòng)而摩擦生熱；體內(nèi)離子在微波作用下振動(dòng)也會(huì)將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱量；一般分子也會(huì)吸收微波能量后使熱運(yùn)動(dòng)能量增加。如果生物體組織吸收的微波能量較少，它可借助自身的熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)血循環(huán)將吸收的微波能量（熱量）散發(fā)至全身或體外。如果微波功率很強(qiáng)，生物組織吸收的微波能量多于生物體所能散發(fā)的能量，則引起該部位體溫升高。局部組織溫度升高將產(chǎn)生一系列生理反應(yīng)，如使局部血管擴(kuò)張，并通過(guò)熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)使血循環(huán)加速，組織代謝增強(qiáng)，白細(xì)胞吞噬作用增強(qiáng)，促進(jìn)病理產(chǎn)物的吸收和消散等。

2、 微波加熱的優(yōu)點(diǎn)

    微波自身的特性決定了微波具有以下優(yōu)點(diǎn)：

   （1）加熱迅速，均勻。不需熱傳導(dǎo)過(guò)程，且具有自動(dòng)熱平穩(wěn)性能，避免過(guò)熱。

   （2）加熱質(zhì)量高，營(yíng)養(yǎng)破壞少，能最大限度的保持食物的色、香，味，減少食物中維生素的破壞。

   （3）安全衛(wèi)生無(wú)污染，對(duì)食品的殺菌能力強(qiáng).因?yàn)槲⒉苁强刂圃诮饘僦瞥傻募訜崾覂?nèi)和波導(dǎo)管中工作，所以微波泄露被有效的抑制，沒(méi)有放射線危害及有害氣體排放，不產(chǎn)生余熱和粉塵污染。既不污染食物，也不污染環(huán)境。微波殺菌除了熱效應(yīng)之外還有生物效應(yīng)，許多病菌在微波加熱不到100℃時(shí)就全部被殺死。

   （4）節(jié)能高效。由于含有水分的物質(zhì)極易直接吸收微波而發(fā)熱，沒(méi)有經(jīng)過(guò)其他中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，因此除少量的傳輸損耗外幾乎無(wú)其他損耗。比一般常規(guī)加熱省電約30%～50%。

   （5）具有快速解凍功能。在微波場(chǎng)中，凍結(jié)食品在從內(nèi)到外同時(shí)吸收微波能量，使凍結(jié)食品整體發(fā)熱，容易形成整體均一的解凍，縮短解凍時(shí)間，迅速越過(guò)-50℃～0℃這個(gè)易發(fā)生蛋白質(zhì)變性、食品變色變味的溫度帶，以保持食品的品質(zhì)不致下降。

3、微波的非熱效應(yīng)

微波的非熱效應(yīng)是指除熱效應(yīng)以外的其他效應(yīng)，如電效應(yīng)、磁效應(yīng)及化學(xué)效應(yīng)等。微波對(duì)細(xì)菌的生物效應(yīng)是微波電場(chǎng)改變細(xì)胞膜斷面的通透性能，細(xì)菌因此營(yíng)養(yǎng)不良，不能正常新陳代謝，細(xì)菌結(jié)構(gòu)功能絮亂，生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制而死亡。此外，決定細(xì)菌正常生長(zhǎng)和穩(wěn)定遺傳繁殖的核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA），是由若干氫鍵松馳、斷裂和重組，從而誘發(fā)遺傳基因突變，或染色體畸變，甚至斷裂。 以上都是微波爐加熱原理。

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