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。被加熱介質物料中的水分子是極性分子。它在快速變化的高頻電磁場作用下，其極性取向將隨著外電場的變化而變化，造成分子的運動和相互摩擦效應。此時微波場的場能轉化為介質內的熱能，使物料溫度升高，產生熱化和膨化等一系列物化過程而達到微波加熱的目的。通過微波加熱，在生產過程中我們就有微波干燥設備，微波烘干設備，微波殺菌設備等應用于大眾化的工廠生產輔助設備。

一、微波加熱的特性

1、選擇性加熱

    物質吸收微波的能力，主要由其介質損耗因數來決定。介質損耗因數大的物質對微波的吸收能力就強，相反，介質損耗因數小的物質吸收微波的能力也弱。由于各物質的損耗因數存在差異，微波加熱就表現出選擇性加熱的特點。物質不同，產生的熱效果也不同。水分子屬極性分子，介電常數較大，其介質損耗因數也很大，對微波具有強吸收能力。而蛋白質、碳水化合物等的介電常數相對較小，其對微波的吸收能力比水小得多。因此，對于食品來說，含水量的多少對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、遠紅外線等波長更長，因此具有更好的穿透性。微波透入介質時，由于介質損耗引起的介質溫度的升高，使介質材料內部、外部幾乎同時加熱升溫，形成體熱源狀態，大大縮短了常規加熱中的熱傳導時間，且在條件為介質損耗因數與介質溫度呈負相關關系時，物料內外加熱均勻一致。

3、 熱慣性小

    微波對介質材料是瞬時加熱升溫，能耗也很低。另一方面，微波的輸出功率隨時可調，介質溫升可無惰性的隨之改變，不存在“余熱”現象，極有利于自動控制和連續化生產的需要。

二、 微波加熱原理的生物效應機制

    當微波作用于生物體時，在生物控制系統的作用和調節下，生物體必然要建立新的平衡狀態以適應外界電磁環境條件的變化。因此，也就必然產生某些生物效應。微波的生物效應主要是由微波的熱效應，其次是非熱效應所引起的。

1、 微波加熱原理的熱效應

    微波對生物體的熱效應是指由微波引起的生物組織或系統受熱而對生物體產生的生理影響。熱效應主要是生物體內有極分子在微波高頻電場的作用下反復快速取向轉動而摩擦生熱；體內離子在微波作用下振動也會將振動能量轉化為熱量；一般分子也會吸收微波能量后使熱運動能量增加。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節系統通過血循環將吸收的微波能量（熱量）散發至全身或體外。如果微波功率很強，生物組織吸收的微波能量多于生物體所能散發的能量，則引起該部位體溫升高。局部組織溫度升高將產生一系列生理反應，如使局部血管擴張，并通過熱調節系統使血循環加速，組織代謝增強，白細胞吞噬作用增強，促進病理產物的吸收和消散等。

2、 微波加熱的優點

    微波自身的特性決定了微波具有以下優點：

   （1）加熱迅速，均勻。不需熱傳導過程，且具有自動熱平穩性能，避免過熱。

   （2）加熱質量高，營養破壞少，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）安全衛生無污染，對食品的殺菌能力強.因為微波能是控制在金屬制成的加熱室內和波導管中工作，所以微波泄露被有效的抑制，沒有放射線危害及有害氣體排放，不產生余熱和粉塵污染。既不污染食物，也不污染環境。微波殺菌除了熱效應之外還有生物效應，許多病菌在微波加熱不到100℃時就全部被殺死。

   （4）節能高效。由于含有水分的物質極易直接吸收微波而發熱，沒有經過其他中間轉換環節，因此除少量的傳輸損耗外幾乎無其他損耗。比一般常規加熱省電約30%～50%。

   （5）具有快速解凍功能。在微波場中，凍結食品在從內到外同時吸收微波能量，使凍結食品整體發熱，容易形成整體均一的解凍，縮短解凍時間，迅速越過-50℃～0℃這個易發生蛋白質變性、食品變色變味的溫度帶，以保持食品的品質不致下降。

3、微波的非熱效應

微波的非熱效應是指除熱效應以外的其他效應，如電效應、磁效應及化學效應等。微波對細菌的生物效應是微波電場改變細胞膜斷面的通透性能，細菌因此營養不良，不能正常新陳代謝，細菌結構功能絮亂，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）和脫氧核糖核酸（DNA），是由若干氫鍵松馳、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。 以上都是微波爐加熱原理。

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