微波加热的机理和特点详解

（一）微波加热机理与特点

微波是指波长在1～1 000 mm、频率为300 MHz～30 GHz之间的电磁波。处在微波场中的食品物料，其中的极性分子（分子偶极子）在高频交变电场作用下高速定向转动产生碰撞、摩擦而自身生热，表现为食品物料吸收微波能而将其转化为热能使自身温度升高。微波加热的效果与包装材料和食品物料的介电性质有关，对微波的吸收性越强则能量转化率越高，温升越快。

微波加热效果与物料的物理状态有关。当物料中某种材料的温度升高时，这些分子会更加迅速的定向排列，且会快速地回到分散状态。冰是一种不良的微波吸收物质是因为冰中水分子的运动被束缚，液态水比冰能更有效地吸收微波能，如果冰和液态水同时存在（如冷冻食品），水比邻近区域的冰能更快地吸收能量。因此，微波解冻时会形成某个部分已经加热过度，而其余部分可能仍呈冰冻的状态。

在传统加热过程中，食品表层水分首先被蒸出，形成表面干、内部湿而使物料内部的水分子向表层运动。微波炉加热时，食品内部温度比表层高而产生更高的内部蒸汽压，能更有效地把水分压向表层，结果形成比传统加热更高速率的水分子运动和蒸发。另外，由于微波炉内空气温度较低，水蒸气压缩，食物表面常常是潮湿的。

图7-32描绘了在传统烤炉和微波炉加热相同食物的温度差别。

图7-32　微波炉和传统烤炉加热相同食物的温度差别(www.xing528.com)

（二）微波加热的不均匀性与包装

食品的成分和结构体系复杂，不同物料或同一物料的不同组分，由于介电特性不同其吸收微波能的能力亦不同，其在微波场中的温升情况也表现出差异，要在微波场中达到理想的加热效果，常需借助包装材料的选择和包装形式的设计。

1.尖角集中效应　食品的几何形状、部位对微波加热也有较大的影响，如食品的大小、厚度、中心、边角等。微波能被物料吸收、反射和透过，其所能达到物料内部的最大深度称为微波的穿透能力，当物料的厚度太厚、体积太大超过其穿透能力时，食品物料的中心将得不到微波能，只能靠外部物料向内部传热，因此其温升较慢。而食品的边角部分很容易被微波穿透，其产热迅速而温升很快，常常会受到过度加热，甚至在其中心部分尚未熟透时边角就会产生焦煳现象，此即为微波加热的“尖角集中效应”。因此在微波食品包装时要求通过合理选择包装材料和包装设计，尽可能避免微波加热的不均匀性对食品质量造成的影响，如采用可阻挡微波的铝箔包裹食品的边角或尖角部位来屏蔽微波等。

2.表面低温现象　微波食品加热时，在物料大小合适的情况下，由于其所受微波作用来自于各个方向，物料中心部位接受的微波能多而产热量大，而在较短时间内热量又无法传递到外部，因此其中心部位温度会因热量积聚而迅速升高。另外，食品物料表面在接受微波能而生热后，其中水分会迅速变为水蒸气蒸发使表面热量散失，表面温度难以升高；并且与传统加热方式不同的是，微波食品在加热时食品周围的环境空气不能生热，其温度大大低于食品表面的温度，因此，微波食品加热时常常会出现食品内部温度高的表面低温现象，很难形成像传统焙烤食品那样具有鲜亮色泽和脆硬口感的外皮。对于此类微波食品在包装时就必须考虑采用可高度吸收微波的包装材料来改善食品表面受热状况，如采用微波敏片等。