如何验证微波干燥的灭菌效果

一、微波食品杀菌的机理微波是100 MHz ~ 100000 MHz波段的电磁波。与微波杀菌的温度场相比，电磁场是杀灭细菌的主要因素，尤其是在低温下。实验给人们一个启示:充分利用变化的电磁场，将获得一种新的低温杀菌手段和技术，创造一种既能杀菌又能保持食品风味和品质的有效杀菌方式。一般来说，电磁场杀菌是指频率范围在104 ~ 1011hz的电磁场。在杀菌过程中，电磁场表现为“非热因素成为细菌死亡的主导因素”，打破了常规加热杀菌的格局，细菌需要为生存而斗争的对象变为“电磁力”。关于脉冲电磁场杀菌的机理有许多假设。总结起来，脉冲电磁的杀菌机理主要表现在以下两个方面:电场效应:分子生物学的研究表明，生物体内的大部分分子和原子都是极性的(等效电偶极子)和磁性的(分子电流模型)，因此外界电磁场必然会对生物产生影响或作用。在外加电磁场的作用下，电偶极子和分子电流会随着电磁场的方向而取向。在静电磁场中，只建立一个新的终极状态；但在时变电磁场中，电偶极子和分子电流会随着电磁场的变化而振动。显然，不同强度分布的外加电磁场对不同生物的影响是不同的。在医学领域，发现细胞体在电磁场中有异常表现，典型的表现就是对电磁波的响应。这种生物响应现象发生在远离平衡态的状态下，生物体对满足一定条件的电磁场的影响是非线性的，并表现出频率特定的函数和功率特定的。效果的能量有时来自生物系统内部，外界电磁场只起触发作用。细胞是生命最基本的单位，其中细胞膜是研究最多的部分。每个细胞膜内外都有一定的电位差。在外加电场的作用下，膜内外电位差增大，通透性增加，细胞渗透，治疗继续适度进行。当电磁场达到一定值时(E & gtEO，H & gtHO)，细胞膜不可修复地破裂，这就是所谓的电穿孔。同时，由于电磁场是在变化的，在极短的时间内，电磁场的频率和强度都会发生很大的变化，从而对细胞膜产生振荡效应。不可逆的电穿孔和剧烈振荡会引起细胞破裂，导致细胞结构的紊乱，从而达到杀死细胞进而杀死细菌的目的。电离:改变电磁场的介质击穿，可以抑制食品中的微生物。在外界电磁场的作用下，食物空间中的带电粒子会高速运动，冲击食物分子，使食物分子分解，产生阴阳离子。同时，电解质将电解阴离子和阳离子。这些阴、阳离子在强电磁场的作用下极其活跃，穿过已经提高通透性的细胞膜，与微生物体内的蛋白质、RNA等生物物质相互作用，从而阻断细胞内正常的生化反应和代谢。此外，电磁场还能破坏水分子的氢氧键，在水中产生过量的超氧阴离子自由基、过氧化氢和自由质子。双氧水有很强的氧化作用，作用于生物分子，破坏DNA，导致细胞死亡。在液体介质中电离产生的臭氧也具有强氧化性，能与细胞内物质发生一系列反应。上述两种作用的结合构成了杀死细菌的主要因素。

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二、微波食品杀菌的优点1、时间短、速度快:常规的热力杀菌是通过热传导、对流或辐射从食品表面传递到内部，内部往往需要很长时间才能达到杀菌温度。微波通过其传输，热效应和非热效应共同作用，使物品内外受热均匀，快速杀菌。加工时间大大缩短，在强功率密度强度下，几秒到几十秒就能达到满意的效果。

2.低温杀菌，保持物料成分:微波热效应的快速升温和非热效应的生化作用增强了杀菌功能。与常规热力杀菌相比，可以在相对较低的温度下，在较短的时间内达到控制害虫和杀菌的效果。一般杀菌温度为75 ~ 80℃，处理时间为3~5分钟。微波独特的加工方式，能保留更多的有效成分，保持原有的色、香、味、形等风味。如常规加热处理的蔬菜中维生素C为46~50%，微波处理的蔬菜中维生素C可达60 ~ 90%。比如猪肝中的维生素A，常规加热保持在58%，而微波加热达到84%。

3.节能:微波电磁转换率高，一般在70%以上，优于加热的电热效率。此外，微波直接将磁热能转化为食物，微波加热器本身不会被加热，因此没有额外的热功耗，因此比电节能30-50%。

4.灭菌均匀彻底:常规热力灭菌从生物材料表面开始。通过热传导，由表及里逐渐加热，内外存在温度梯度，导致内外杀菌效果不一致，越厚问题越突出。为了保持食品的风味，缩短加工时间，需要提高加工温度来换取加工时间的缩短。但这样会降低食品表面的色、香、味、形等品质。微波的穿透使表面和内部同时受热，保证内外均匀杀菌。

5.易于自动化生产:微波设备操作简单，无热惯性，可根据生产工艺要求实时调整。整条生产线只需要1~2个操作工。

6.技术先进:微波灭菌设备不需要锅炉、复杂的管道系统、煤场、运输车辆，只需要水、电等基本条件，对厂房无特殊要求。投资少，见效快。

7、节省占地面积:微波设备无高温余热，不产生热辐射，可改善工作环境；而且设备结构紧凑，节省了厂房面积。

三、食品杀菌的典型应用微波杀菌在食品工业中的应用早在1976就开始了。据日本一家公司统计，用于糕点、米粉等食品杀菌的微波功率容量已占工业微波总量的34%。同时，在瑞典、德国、丹麦、意大利等国家，切片面包的包装线早已采用微波杀菌，因为切片面包在冷却过程中会被空气中的霉菌污染，从而大大缩短面包的保质期。一家瑞典公司安装了一台2450MHZ的面包消毒器，每小时可处理4400磅面包片。微波处理后，面包的温度从20℃提高到80℃，时间仅为65438±02分钟。加工过的面包片的保质期从3-4天延长到30-40天。荷兰的每日食品公司使用微波技术来保持盒装鱼、肉和食物的新鲜。产品加热至72℃~ 75℃，可在0 ~4℃冰箱中保存6周，保证原味不变，新鲜如初，价格接近冷冻食品。处理能力为1500公斤/小时。从20世纪70年代开始，我国就开始了微波在中草药、粮食等营养食品杀菌保鲜方面的研究和应用。在各种包装食品和天然营养品的加工中，通常使用真空冷冻干燥和钴-60射线灭菌来保持各种营养素和微生物不被破坏。缺点是工艺复杂，生产周期长，设备投资大，放射性残渣影响应用范围，能耗高，效率低。而微波因其穿透性强、不破坏营养成分、低温杀菌等特点，适合这类食品加工。我们使用2450MHz 10Kw微波干燥灭菌器处理花粉。生产实践表明，与原工艺相比，它具有加工周期短、产品质量好、杀菌温度低、营养保留好等优点。效率提升数倍，节电92.5%(每年节电4万度)。产品已出口到香港、新加坡、日本等地。目前，该设备还广泛应用于人参、豆浆粉和豆浆中。20Kw微波食品杀菌机可对熏鱼、鸡鸭、肉松等袋装熟食进行杀菌，生产能力250Kg？h、杀菌效果好。比如广式叉烧肉，处理后在28℃的条件下，保存期可以延长7天。现在这种技术已经应用到鱼制品、豆制品、肉制品、泡菜、饮料等生产厂家。温州一家公司用我们的微波设备生产鱼片，不仅要加热烘干，还要杀菌防霉。原来用远红外线烤鱼片，日产量1.5吨，耗电40Kw？h，现在的微波炉只需要17Kwh的电，节能50%以上，鱼片更加酥脆可口。彻底解决了易发霉问题。四川用微波设备处理特色麻油豆腐干。真空包装后，可在室温下存放数十天不变质。杀菌是牛奶生产中最重要的工序，传统的方法是高温短时巴氏杀菌。其缺点是需要巨大的锅炉和复杂的管道系统，而且能耗高，煤场面积大，劳动强度高，还会带来环境污染等问题。使用微波液体灭菌器对牛奶进行灭菌，微波功率处理能力为10kw 125-200kg╱h，鲜牛奶在80℃左右处理几分钟后，杂菌和大肠杆菌完全符合国家卫生标准要求，不仅营养成分保持不变，而且脂肪球在微波作用下直径减小，具有均质作用，增加了牛奶。特别是近年来，湖南等省的一些食品生产企业利用工业微波处理剁椒、榨菜等酱菜，简化了原有的加工工艺，操作简便，节能增效，取得了满意的预期效果。