微波發展史

微波技術的應用為工業加熱提供了一種新的加熱方式，這種加熱的方式在工業、農業、化工、醫療等方面都得到廣泛應用。一是利用其熱效應，主要用于食品、藥材、農副土特產品、木材、紙板、化工工業產品等加熱干燥。二是利用其生物效應，對食品、藥材、農副土產品等的低溫殺菌、防霉保鮮，白酒的催陳、醇化，中止發酵，育種等。微波加熱作為當今，早已從實驗室走向生產實用從階段，前景十分廣闊。
1 微波加熱干燥、殺菌機理
　  微波是頻率從300MHz～300GMHz的電磁波，其方向和大小隨時間作周期性變化。微波與物料直接作用，將超高頻電磁波轉化為熱能的過程即為微波加熱過程。水是強烈吸收微波的物質，物料中的水分子是極性分子，在微波作用下，其極性取向隨著外電磁場的變化而變化，915MHz的微波可使水分子每秒運動18.3億次，致使分子急劇磨擦、碰撞，使物料產生熱化和膨化等一系列過程而達到微波加熱目的。

　圖2的區間A對應于材料的升溫期限，區間B對應于等速干燥期，區間C對應于減速干燥期。
　微波殺菌是微波的熱效應和生物效應共同作用的結果。微波對細菌的熱效應是使蛋白質變性，使細菌失去營養、繁殖和生存的條件而死亡；生物效應是微波電場改變細胞膜斷面的電位分布，影響細胞周圍電子和離子濃度，從而改變細胞膜的通透性能，細菌因此營養不良，不能正常新陳代謝，細菌結構功能紊亂，生長發育受到抑制而死亡。此外，決定細菌正常生長和穩定遺傳繁殖的核酸（RNA）和脫氧核糖酸（DNA），是由若干氫鍵緊密連接而成的卷曲形大分子。足夠強的微波場可以導致氫鍵松馳、斷裂和重組，從而誘發遺傳基因突變，或染色體畸變，甚至斷裂。微波滅菌正是利用了電磁場的熱效應和生物效應對生物的破壞作用，因此，微波殺菌溫度低于常規方法，僅要70～105℃，時間約90～180s。
從圖3可見，微波殺菌要有三個階段，*階段是迅速升溫，達到預定殺菌溫度，此段宜用較強的均勻能量密度；第二階段是保溫過程，使殺菌物料的溫度處于均衡的過程，第三階段是自然或強制冷卻過程。
2 微波加熱干燥、殺菌特點
2.1加熱迅速、均勻
　　不需熱傳導過程，它能在瞬間穿透到被加熱物料中，穿透深度可達幾厘米，甚至十幾厘米，甚至十幾厘米，數秒到數分鐘就能把微波轉換為熱能。微波具有選擇加熱，將使加熱更均勻。
2.2節能
由于含有水份的物質極易吸收微波而發熱，因此，除少量的傳輸損耗外幾乎無其它損耗。微波加熱與遠紅外加熱相比，節約能量1/3～1/2。

2.3防霉殺菌保鮮
　微波加熱具有熱力效應和生物效應，因此，能在較低溫度下殺霉菌和細菌；能zui大限度地保存物料的活性和食品中的維生素、色澤和營養成份。
2.4工藝*，可連續生產
　只要控制微波功率即可實現加熱或終止。它有完善的傳送系統，可確保連續化生產，節省勞力。
2.5安全無害
　由于微波能是控制在金屬制成的加熱室內和波管中工作，所以微波泄漏被有效地抑制。沒有放射線危害及有害氣體排放，不產生余熱，既不污染食物，也不污染環境。
2.6設備占地小、改善勞動條件
3 微波能促進食品工業發展
從二十世紀40年代美國雷聲公司制造*臺微波爐，到五六十年代，伴隨著大功率磁控管的研制成功，美國微軟公司英等國隧道式、曲折波導等多種加熱器的問世，國外在微波能的應用上掀起起了一場新的“能源革命行動”。如用微波與熱空氣或飽和蒸汽相結合應用于魚、肉、禽類的“回溫”解凍，食品干燥、膨化和肉類預烹調等的報道。美國微波干燥公司研制的915MHz、60KW的通心面干燥機每小時加工通心面4000磅，而細菌含量僅為原來的1/15，該機比傳統熱風干燥節能25%。日本利用915MHz、25KW和2450MHz、10KW微波設備干燥中式快速成面，還可對苗片、洋蔥片加工。產品的色澤、口味、口感都比傳統的方法好。據有關統計，1976年日本東芝公司用于糕點、米面等食品殺菌的微波功率占工業微波總容量的34%。
　　法國利用隧道式微波真空干燥機生產速溶桔粉，產品不僅保持了桔汁原有的顏色和風味，而且保留的維生素C是噴霧干燥不可能達到的。日本成功地用微波干燥蛋黃粉。瑞典用2450MHz、80KW的微波面包殺菌防霉機，用于每小時加工4400磅面包片的生產線上。經微波處理后，面包片的溫度由20℃上升到80℃，時間僅需1～2min，處理后的面包片的保存期由原來的3～4d延長到30～60d。
　　我國從七十年代起開始研制、推廣微波能應用技術和設備，當時研制的2450MHz、45KW隧道式微波干燥乳兒糕生產線，將原來需要烘烤6～8h的工藝縮短到9min內完成。早期研制出的各種規格微波干燥、殺菌、殺蟲設備用于茶葉、中草藥、煙草、木材、皮革、蔬菜等的加工上。
　　80年代研制的915MHz、40KW牛肉干烘干、殺菌設備，成功地解決了工藝的弊端，使牛肉干產品質量得到很大提高、衛生指標*達到國家標準。該設備還可以加工豬肉干、雞肉脯、魚干片等。
采用2450MHz10KW隧道式微波干燥滅菌機生產天然花粉后，實現了連續化生產，生產效率提高了幾十倍，節電80%以上，產品質量好，經濟效益顯著。
　　大豆資源在我國極為豐富，微波技術主要應用在脫去大豆腥味。早在80年代，就研制出微波大豆干燥脫腥設備，脫腥方法簡單，加熱時間短而均勻，脫腥脫凈率高，氮溶解系數高。
近年來，微波能的應用在食品工業中猶如異軍突起，發展極為迅速。微波干燥、殺菌設備日臻完善，功率從幾個KW到幾百KW的各種用途、規格的用于微波干燥、微波殺菌設備層出不窮。
由于人們對軟包裝食品需求增加，各種袋裝、盒裝、瓶裝的食品、飲料、調味品、營養品的殺菌保鮮問題顯得非常重要。微波既不破壞軟包裝，又能對軟包裝的各種型號、用途、功能的微波干燥殺菌設備在營養麥片、黑芝麻糊、豆奶粉、兒童營養米粉等方面得到廣泛應用，取得良好效果。
90年代研制的微波無油方便面設備，其復水時耐煮而不渾濁、不斷條、口感佳。無油方便面不僅可以煮、泡，還可以做成炒面，涼拌面等多種食品。*符合人們追求的食品多品種、低油脂、功能型、營養保健型的食品發展方向和人們回歸自然的消費心理。
我國已具有相當成熟和*的微波真空脫水技術和設備。真空冷凍微波升華干燥的食品、果蔬菜等能保持原有的色、香、味、形狀和營養成分，是市場上的*。許多名貴藥材、保健品（如人參、鹿茸、蛇、蛤蚧、蜂漿等）及土特產品（木耳、蘑菇、茶葉、豆類等）也可以采用真空或真空冷凍干燥加工方法。
4 結論
實踐證明，對于產品價值高，質量要求嚴，熱傳導率低，用傳統工藝難以解決的物料，可采用微波技術；而對于含水量過大的物料脫水，單純用微波脫水有時也是不經濟的。如果將微波與熱風、蒸氣或遠紅外等方法相結合，常會得到“事半功倍”的效果。如微波與熱風相結合干燥方便面、米粉、要比用傳統熱風干燥提高8倍以上。用微波與遠紅外作為熱源，利用遠紅外可使物料分子、原子振動產生熱能，二者結合，其干燥速率將是熱風干燥的10倍以上。熟化物料的速率也較其它熱源快5倍以上。這種具有科學性、實用性的組合，既無任保環境污染，又節能，大大延長產品保鮮期。該項技術組合將會給糕點、肉脯、魚片、月餅、面包等生產企業帶來福音和挑戰。