應(yīng)用領(lǐng)域
微波在雷達科技、ADS射線武器、微波爐、等離子發(fā)生器、無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(如手機網(wǎng)絡(luò)、藍牙、衛(wèi)星電視及WLAN技術(shù)等)、傳感器系統(tǒng)上均有廣泛的應(yīng)用。 在技術(shù)領(lǐng)域協(xié)定使用的四個頻率分別為800MHz、2.45GHz、5.8GHz和13GHz。微波爐使用2.45GHz,此頻率亦被作為ISM波段,使用在航空通訊領(lǐng)域。
微波萃取
利用微波能來提高萃取率的一種最新發(fā)展起來的新技術(shù)。它的原理是在微波場中,吸收微波能力的差異使得基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱,從而使得被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離,進入到介電常數(shù)較小、微波吸收能力相對差的萃取劑中;微波萃取具有設(shè)備簡單、適用范圍廣、萃取效率高、重現(xiàn)性好、節(jié)省時間、節(jié)省試劑、污染小等特點。目前,除主要用于環(huán)境樣品預(yù)處理外,還用于生化、食品、工業(yè)分析和天然產(chǎn)物提取等領(lǐng)域。在國內(nèi),微波萃取技術(shù)用于中草藥提取這方面的研究報道還比較少。 微波萃取的機理可從以下3個方面來分析:①微波輻射過程是高頻電磁波穿透萃取介質(zhì)到達物料內(nèi)部的微管束和腺胞系統(tǒng)的過程。由于吸收了微波能,細胞內(nèi)部的溫度將迅速上升,從而使細胞內(nèi)部的壓力超過細胞壁膨脹所能承受的能力,結(jié)果細胞破裂,其內(nèi)的有效成分自由流出,并在較低的溫度下溶解于萃取介質(zhì)中。通過進一步的過濾和分離,即可獲得所需的萃取物。②微波所產(chǎn)生的電磁場可加速被萃取組分的分子由固體內(nèi)部向固液界面擴散的速率。例如,以水作溶劑時,在微波場的作用下,水分子由高速轉(zhuǎn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài),這是一種高能量的不穩(wěn)定狀態(tài)。此時水分子或者汽化以加強萃取組分的驅(qū)動力,或者釋放出自身多余的能量回到基態(tài),所釋放出的能量將傳遞給其他物質(zhì)的分子,以加速其熱運動,從而縮短萃取組分的分子由固體內(nèi)部擴散至固液界面的時間,結(jié)果使萃取速率提高數(shù)倍,并能降低萃取溫度,最大限度地保證萃取物的質(zhì)量。③由于微波的頻率與分子轉(zhuǎn)動的頻率相關(guān)連,因此微波能是一種由離子遷移和偶極子轉(zhuǎn)動而引起分子運動的非離子化輻射能,當(dāng)它作用于分子時,可促進分子的轉(zhuǎn)動運動,若分子具有一定的極性,即可在微波場的作用下產(chǎn)生瞬時極化,并以24.5億次/s的速度作極性變換運動,從而產(chǎn)生鍵的振動、撕裂和粒子間的摩擦和碰撞,并迅速生成大量的熱能,促使細胞破裂,使細胞液溢出并擴散至溶劑中。在微波萃取中,吸收微波能力的差異可使基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱,從而使被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離,進入到具有較小介電常數(shù)、微波吸收能力相對較差的萃取溶劑中。 微波加熱
原理
微波是頻率在300兆赫到300千兆赫的電波,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作用下,其極性取向?qū)㈦S著外電場的變化而變化。造成分子的相互摩擦運動的效應(yīng),此時微波場的場能轉(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程而達到微波加熱干燥的目的。
對食物安全性的影響
2012年5月16日,人民日報發(fā)表專題文章《專家稱微波爐加熱食品不會致癌》。專家表示,微波加熱是依靠物體吸收微波將其轉(zhuǎn)換成熱能的加熱方式。使用微波加熱,食品并未發(fā)生化學(xué)變化。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院副教授范志紅表示,微波只是加熱食物中的水分子,食品并未發(fā)生化學(xué)變化,不會產(chǎn)生致癌物。但是,如果食物加熱溫度過高,不管是微波加熱還是傳統(tǒng)方式,都可能產(chǎn)生致癌物。 加熱食物的溫度超過120℃,比如在煎炸薯條、薯片等的時候,氨基酸和碳水化合物反應(yīng)可能產(chǎn)生丙烯酰胺類疑似致癌物;超過200℃,比如煎炸烹調(diào)魚肉時,蛋白質(zhì)可能產(chǎn)生雜環(huán)胺類致癌物;超過300℃,比如烤羊肉串等肉類烹調(diào)不當(dāng)發(fā)生焦糊時,食物中的脂肪會大量產(chǎn)生苯并芘類致癌物。微波加熱主要是加熱食物中的水,只要正常使用,水分沒有被蒸干,食物溫度會低于100℃,不會產(chǎn)生致癌物。 微波加熱注意事項
日常的瓷制碗盤以及用來煲湯的陶瓷鍋,都可以用于微波加熱。塑料要用能夠耐受100攝氏度的無毒塑料,最好是專用的微波爐塑料餐具。普通塑料袋不要用于微波加熱。 有膜或有外殼的食物不宜微波加熱,容易爆出。
脂肪含量高而水分含量低的食物,如奶酪、堅果、五花肉等,用微波加熱時要小心,因為水分少,溫度上升快,容易焦糊或炸開。 酸奶和其他含有活菌的食品不宜用微波加熱,因為會殺死有益菌,降低保健價值。 在使用微波加熱時,應(yīng)保持50厘米以上距離,當(dāng)微波爐停止工作時再打開拿取食品。微波爐工作時,不要用眼睛直視。