微波加热原理

       微波炉加热原理是指频率在300兆赫兹到300千兆赫兹的电磁波。被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频电磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化，造成分子的运动和相互摩擦效应。此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热的目的。通过微波加热，在生产过程中我们就有微波干燥设备，微波烘干设备，微波杀菌设备等应用于大众化的工厂生产辅助设备。

一、微波加热的特性

1、选择性加热

    物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同，产生的热效果也不同。水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多。因此，对于食品来说，含水量的多少对微波加热效果影响很大。

2、 穿透性

    微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波透入介质时，由于介质损耗引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。

3、 热惯性小

    微波对介质材料是瞬时加热升温，能耗也很低。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。

二、 微波加热原理的生物效应机制

    当微波作用于生物体时，在生物控制系统的作用和调节下，生物体必然要建立新的平衡状态以适应外界电磁环境条件的变化。因此，也就必然产生某些生物效应。微波的生物效应主要是由微波的热效应，其次是非热效应所引起的。

1、 微波加热原理的热效应

    微波对生物体的热效应是指由微波引起的生物组织或系统受热而对生物体产生的生理影响。热效应主要是生物体内有极分子在微波高频电场的作用下反复快速取向转动而摩擦生热；体内离子在微波作用下振动也会将振动能量转化为热量；一般分子也会吸收微波能量后使热运动能量增加。如果生物体组织吸收的微波能量较少，它可借助自身的热调节系统通过血循环将吸收的微波能量（热量）散发至全身或体外。如果微波功率很强，生物组织吸收的微波能量多于生物体所能散发的能量，则引起该部位体温升高。局部组织温度升高将产生一系列生理反应，如使局部血管扩张，并通过热调节系统使血循环加速，组织代谢增强，白细胞吞噬作用增强，促进病理产物的吸收和消散等。

2、 微波加热的优点

    微波自身的特性决定了微波具有以下优点：

   （1）加热迅速，均匀。不需热传导过程，且具有自动热平稳性能，避免过热。

   （2）加热质量高，营养破坏少，能最大限度的保持食物的色、香，味，减少食物中维生素的破坏。

   （3）安全卫生无污染，对食品的杀菌能力强.因为微波能是控制在金属制成的加热室内和波导管中工作，所以微波泄露被有效的抑制，没有放射线危害及有害气体排放，不产生余热和粉尘污染。既不污染食物，也不污染环境。微波杀菌除了热效应之外还有生物效应，许多病菌在微波加热不到100℃时就全部被杀死。

   （4）节能高效。由于含有水分的物质极易直接吸收微波而发热，没有经过其他中间转换环节，因此除少量的传输损耗外几乎无其他损耗。比一般常规加热省电约30%～50%。

   （5）具有快速解冻功能。在微波场中，冻结食品在从内到外同时吸收微波能量，使冻结食品整体发热，容易形成整体均一的解冻，缩短解冻时间，迅速越过-50℃～0℃这个易发生蛋白质变性、食品变色变味的温度带，以保持食品的品质不致下降。

3、微波的非热效应

微波的非热效应是指除热效应以外的其他效应，如电效应、磁效应及化学效应等。微波对细菌的生物效应是微波电场改变细胞膜断面的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，细菌结构功能絮乱，生长发育受到抑制而死亡。此外，决定细菌正常生长和稳定遗传繁殖的核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA），是由若干氢键松驰、断裂和重组，从而诱发遗传基因突变，或染色体畸变，甚至断裂。 以上都是微波炉加热原理。

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