一种抑制高阶模电磁场的热阴极微波电子枪_CN209312710U

微波杀菌研究进展及其在食品工业中的应用现状

摘要:综述了微波杀菌研究进展及其在食品工业中的应用现状.微波加热对微生物和酶的热力效应,目前已深入到对杀菌对象不同种类微生物的致死和酶的钝化作用机理研究,而非热力效应还难以量化.微波杀菌还必须对内容物以及包装材料进行研究.微波杀菌技术在食品工业中的应用受到技术、经济和商业因素的制约,杀菌过程缺乏有效的在线温度测定和控制的手段,目前还难以建立一套可靠的程序和依据来评估微波杀菌的效果和安全性.

微波技术在食品工业领域的应用可追溯到二十世纪四十年代末,美国雷声公司的Percy

Spencer博士在雷达试验中偶然发现袋里糖果因泄漏的微波作用而发热融化,提出把当时主要用语军事上的微波技术应用于食品物料的加热.根据其可提供快速加热的特性,微波在食品工业中主要应用于加热、干燥、解冻回温、杀菌、焙烤、膨化、成分萃取等领域.与传统的加热方法相比,微波具有加热所需时间短的优点,可减少在加热过程中食品营养成分、风味物质的损失和质地的劣变.对于食品加工,在保证食品安全(货架寿命和品质)的前提下如何最大限度保留食品的营养成分、风味物质和质地正是其主要研究目标.

本文拟对微波杀菌研究进展进行综述,探讨目前主要存在的问题,并对其在食品工业中应用的现状和存在的问题进行分析,为进一步应用提供参考.

1 、微波加热对杀菌对象的效应

传统的热力杀菌工艺利用高温长时间处理杀灭食品中的有害微生物和钝化酶的活性,同时对食品中的营养成分、风味物质和质地产生不同程度的破坏.按照商业无菌的要求,杀菌温度要达到85~100℃(巴氏杀菌,对象为酸性罐头食品、果汁等)或116~129℃(高温杀菌,对象为低酸性罐头食品)并保持一定的时间.由于传统加热过程的传热过程的传热方式是对流和传导,传热速度慢,并存在热力滞后现象,造成食品中部分区域产生过热现象.虽然高温瞬时杀菌技术可以减轻热对食品的不利影响,但目前只适合对液态食品和粉体食品的杀菌.食品生产中,要使加工的固态食品物料达到高温需要一定时间的升温过程,导致食品品质损失.而微波加热的速度是传统加热方式的3~5倍,因此可以在保证杀菌效果的同时有效降低产品的质量损耗.尤其在固体和半固体食品中应用微波杀菌的效果可与高温瞬时杀菌技术相媲美.

简述微波杀菌的基本原理

微波杀菌的基本原理是利用微波辐射对杀菌目标中的细菌、病毒和其他微生物产生热效应，从而引起其细胞内部分子的热运动，导致细胞结构破坏和细胞死亡。微波是一种电磁波，其频率高于射频波、甚至高于红外线波长。微波辐射入射到杀菌目标中后，通过与目标内部的水分子相互作用，引起分子振动、摩擦和碰撞，从而产生热能。

细菌和其他微生物中的细胞结构对热敏感，当微波辐射引起杀菌目标中的温度升高时，细菌细胞内部的各种生物化学反应和酶活动会被破坏，细胞结构的蛋白质、核酸、细胞膜等也会受到损伤。细胞膜的脂质层可能发生破裂，导致细胞内容物溢出；核酸的破坏可能导致遗传物质的损失和功能的受损；细菌细胞的代谢和生长也会被抑制。

微波杀菌具有速度快、效果好、操作简单等特点，被广泛应用在食品、医疗、农业等领域的杀菌处理中。但需要注意的是，微波杀菌的效果受到多种因素的影响，如微波功率、辐射时间、杀菌目标的特性等，需要进行适当的控制以获得最佳的杀菌效果。

22微波是热效应和非热效应共同杀菌干燥

微波是热效应和非热效应共同杀菌

微波是指频率300兆赫至300千兆赫的电磁波，在微波电磁场的作用下，介质中的极性

分子从原来的热运动状态转为跟随微波电磁场的交变而排列取向。例如，采用的微波频

率为2450兆赫，就会出现每秒24亿5千万次交变，产生激烈的摩擦而生热。在这一微观

过程中，微波能量转化为介质内的热能，使介质温度呈现为宏观上的升高。微波具有

热效应和非热效应双重杀菌作用。微波热效应杀菌机理的简述是：生物细胞是由水、蛋

白质、核酸、碳水化合物、脂肪和无机物等复杂化合物构成的一种凝聚态介质。该介质

在强微波场的作用下，温度升高。其空间结构发生变化或破坏，蛋白质变性，影响其溶

解度、粘度、膨胀性、稳定性，从而失去生物活性。

微波非热效应杀菌机理的简述是：微波作用能改变生物性排列聚合状态及其运动规

律，而且微波场感应的离子流会影响细胞膜附近的电荷分布，导致膜的屏障作用受到损

伤，影响NA-K泵的功能，产生膜功能障碍，从而干扰或破坏细胞的正常新陈代谢功能，

导致细菌生长抑制、停止或死亡。再则细胞中的核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）

在微波场力作用下可导致氢键的松弛、断裂或重组。诱发基因突变或染色体畸变，从而

影响其生物活性的改变、延缓或中断细胞的稳定遗传和增值。微波杀菌、保鲜是微波热效应和非热效应共同作用的结果。微波的热效应主要起快速

升温杀菌作用；而非热效应则使用微生物体内蛋白质和生理活性物质发生变异，而丧失

活力或死亡。因此，微波杀菌温度低于常规方法，一般比较，常规方法杀菌温度要在100

摄氏度以上，时间要在十几分钟至几十分钟，而微波杀菌温度仅在70-90摄氏度，时间

约为几分钟。一、微波杀菌特点：

1、时间短、速度快：常规热力杀菌是通过传导、对流或辐射等方式将热量从食品表面

传至内部。要达到杀菌温度，往往需要较长时间。微波杀菌是微波能与食品以及细菌等

微生物直接相互作用，热效应与非热效应共同作用，达到快速升温杀菌作用，处理时间

微波治疗工作原理在临床中应用论文

微波治疗工作原理及在临床中的应用

摘要介绍了微波的原理及主要特点以及基于微波原理在临床上的应用。

关键词微波热效应治疗安全

微波治疗工作原理

微波是指工作频率在300～300 000mhz的电磁波，波长在100cm（不含100cm）～1.0mm的电磁波。生物电磁学作为一门新型的边缘学科，日益得到国内外专家和学者的重视。毫米波生物医学工程的研究，始于20世纪60年代。1968年加拿大学者webb发表了第一篇关于毫米波可抑制细菌生长的生物效应文章，随后他又报道过微生物对毫米波存在类似谐振的能力吸收谐振点，指出了正常细胞和癌细胞对毫米波具有不同的吸收谐振。医疗常用微波频率433mhz、915mhz、2450mhz，其中2450mhz在人体上其作用深度3～5cm，其所产生的热效应高是红外、短波、超短波的致热所无法比拟的，因此被广泛应用临床各科，在临床上，根据微波与生物体的相互作用可以分为两大类，即微波致热效应和非微波致热效应。

微波的主要特点

与频率较低的无线电波相比，微波更能像光线一样的传播和集中，即微波的似光性；与红外线相比，微波照射介质时更容易深入物质内部，即微波的穿透性；微波的量子能量与物质相互作用时，不改变物质分子的内部结构即微波的非电离性。微波作用于人体脂肪和肌肉的产热比接近于1:1，在较深层肌肉内仍有显著的热效应。

微波生物学临床治疗机制：微波效应人体组织是由各种有机与无机化合物组成，这些物质在电学上具有不同的特性，人体内的钠、钾、钙、铁等多种无机离子，在微波电磁场中，形成电场方向的振动，同时离子间的相互摩擦和周围媒介间的摩擦产生了摩擦热。

微波治疗的特点采用高频率局部辐射，在较小的微波功率输出条件下，即可达到预期的治疗效果。

微波的热效应及临床应用

微波加热的原理

1 微波加热的原理

最佳答案

微波是一种高频率的电磁波，其频率范围约在300～300 000MHz(相应的波长为100～0．1cm)在300MHz至300GHz之间．它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性．微波量子的能量为1 99×l0 -25～ 1．99×10-22j．它与生物组织的相互作用主要表现为热效应和非热效应。微波能够透射到生物组织内部使偶极分子和蛋白质的极性侧链以极高的频率振荡，引起分子的电磁振荡等作用，增加分子的运动，导致热量的产生。微波还能够对氢键、疏水键和范德华产生作用，使其重新分配，从而改变蛋白质的构象与活性。生物体的非热特性一生物效应是微波的重要特性之一，它已成为医学、细胞学等方面研究的一个重要方面，同时它也能为微波理疗或微波手术等方面提供理论依据

随着人们对微波加热技术认识的深入，它已引起了许多科学工作者的关注，并在一些方面进行了深入而广泛的研究。

1．1 微波的特性

1．1．1 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。

1．1．2 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，

微波xpd值建议

第 1 页共 2 页微波xpd值建议

（实用版）

1.引言

2.微波 XPD 值的含义和重要性

3.微波 XPD 值的建议

4.结论

正文

【引言】

随着科技的发展，微波技术被广泛应用在通信、雷达、加热等多个领域。在微波技术中，微波 XPD 值是一个非常重要的参数，它会直接影响到微波系统的性能。因此，对微波 XPD 值的建议至关重要。

【微波 XPD 值的含义和重要性】

微波 XPD 值，全称为微波交叉极化度（Cross-Polarization

Discrimination），是指在微波系统中，两个正交极化信号之间的比率。它反映了微波系统对不同极化信号的抑制能力，是衡量微波系统性能的重要指标。

微波 XPD 值的重要性主要体现在以下几个方面：

1.影响微波系统的信噪比：微波 XPD 值越大，系统对不同极化信号的抑制能力越强，从而可以提高系统的信噪比。

2.影响微波系统的抗干扰能力：微波 XPD 值越大，系统对不同极化信号的干扰抑制能力越强，从而可以提高系统的抗干扰能力。

3.影响微波系统的传输效率：微波 XPD 值越大，系统对不同极化信号的抑制能力越强，从而可以减少信号的损耗，提高传输效率。第 2 页共 2 页【微波 XPD 值的建议】

根据微波 XPD 值的重要性，我们可以提出以下几点建议：

1.在设计微波系统时，应尽量提高微波 XPD 值。可以通过选择合适的微波器件、优化系统结构等方式来实现。

2.在微波系统的调试过程中，应检测微波 XPD 值，确保其满足系统性能的要求。

3.在微波系统的使用过程中，应定期检测微波 XPD 值，及时发现和解决可能影响系统性能的问题。

【结论】

微波 XPD 值是微波系统性能的重要指标，对微波系统的信噪比、抗干扰能力和传输效率等都有重要影响。

微波技术应用

Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】微波技术

一概述

微波是指波长范围为1ｍｍ～1ｍ，频率范围为30×102 ～ 30×105ＭＨｚ，具有穿透特性的电磁波。常用的微波频率为 91 5ＭＨｚ和 2 450ＭＨｚ。微波作为一种电磁波，通常应用于广播、电视及通信技术中，近年来，随着科学技术的发展，微波作为一种能源，已逐渐应用于食品杀菌、干燥、烘烤、膨化、解冻等方面。

微波技术在食品工业中的应用可追溯到四十年代末期，1947年由美国雷声公司马文·贝克根据微波的加热效应制成了世界上第一台用于食品加热的微波炉。鉴于微波具有在食品内部生热并迅速产生均匀温度的观点，人们开始研究将它用于工业加热技术上以其开辟新的热能源，提高热能利用率和缩短加工时间，大约经历了十余年的探索，终于在1965年由美国Cryodry Comporation 公司研制成功了世界上第一台915MHz/50kW隧道式微波干燥设备，并在Seyfert

Foods食品公司首次投入实际应用，用来干燥油炸马铃薯片。此后微波能技术在美国、日本、加拿大和欧洲等发达国家在用来解决食品工业中的多种加热干燥、烹制、杀虫灭菌和回温解冻等方面相继获得成功并表现出强大的技术优势。到七十年代，世界各国普遍推广应用。例如在气候温和潮湿的日本，微波在食品工业中的应用占整个工业应用的60%。我国自1973年由南京电子管厂率先研制成功了工业微波干燥设备以来，经过了20年的努力，也积累了比较丰富的经验。目前我国已成功地应用微波能烧烤食品、干果焙烤、牛肉干燥、蔬菜脱水、快餐面干燥、食品杀菌、饮料杀菌、白酒陈化催熟等许多领域，并取得显着进展。

二微波技术的原理及特点

综合微波技术在食品工业中的各种应用可归结为如下原理。

（一）微波加热干燥原理

微波加热技术是一种新的加热方式。它是依靠以每秒 245000万次速度进行周期变化的微波透入物料内，与物料的极性分子相互作用，物料中的极性 (如水分子 )吸收了微波能以后，改变其原有的分子结构，亦以同样的速度作电场极性运动，致使彼此间频繁碰撞而产生了大量的摩擦热，从而使物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温。由于微波辐射下介质的热效应是内部整体加热的，即理论上所谓的“无温度梯度加热”，基本上介质内部不存在热传导现象，因此，微波可相当均匀地加热介质。微波加热技术与传统加热方法相比，有如下特性：①穿透力强。②热惯性小。③呈现选择加热特性。④具有反射性和透射性。

关于微波化学反应机理的探讨

苏跃增孙晓娟刘萍

(江苏石油化工学院化工系常州213016)

微波在化学过程中的功效，愈来愈引起人们的关注；并已将微波用于化学中更多的领域。微波具有比激光低得多的能级，却能在相同的温度甚至更低的温度下，产生比常规方法高几倍

甚至几十倍的效率［1］，对这种高效率，学术界的观点是不同的，至今尚没有一个严谨的理论能很好地解释微波反应的机理。这无疑制约着微波化学的发展。

1目前对微波影响化学反应机理的认识及局限性

目前,国内外学术界一般认为，微波对化学反应的高效性来自于它对极性物质的热效应：极性

分子接受微波辐射能量后，通过分子偶极高速旋转产生内热效应［2］,微波对极性分子的热效

应是明显的，而传统的加热方式是靠热传导和热对流过程。因而,人们在研究微波反应时，总是

将注意力集中在改变微波辐射功率、辐射时间、原料配比、反应容器的大小等方面［2-4］。更

重要的一点是，这些研究大都以家用微波炉改装成反应装置，其微波频率是固定不变的

(2450MHz),所以也从客观上使人们忽略了微波频率、调制方式等电磁波特性与反应功效是否存在一定的关系，也就是忽略了去研究一定频率的微波对不同极性分子的影响是否相同、不同频率微波对相同极性分子的影响是否一样，忽略了电磁波的相的加载方向不同是否对反

应影响不同的研究，如果答案是否定的，那么微波对化学反应的影响就不只是简单的热效应 , 而还应存在着选择性加热的问题 (即物质分子结构与微波频率的匹配关系 )、存在着某些特定

的非热效应的影响，或者是对分子的活化影响。

加热微液

目前的一些实验研究，揭示了一些问题的存在：很多反应在微波条件下副反应增加；有些反应

在微波条件下并不比常规加热效果更好；微波可诱导一些选择性反应的发生，如在温和的反

应条件下，微波效应能使N-烷氧羰基戊内酰胺选择性优先脱 N-烷氧羰基［5］,再如Giguere等

微波的“非热效应”

什么是微波的“非热效应”？

世界上哪个单位的工作人员癌症发病率最高？据说是美国驻苏联大使馆。在这里工作过的人多半得了癌症。这是因为苏联为了窃听美国使馆通讯联络的情报，向大使馆发射大量微波，以致造成各种病症。因此美国驻苏使馆的工作人员现有世界上最高的特别津贴。1976年，美国使馆的全部窗户装上了金属屏蔽板。

随着科学技术的发展，各种波段的电磁波辐射加强了。现在每一个美国人平均每天所接受的电磁波辐射强度比几百年前大 20 亿倍。微波是一种电磁波，它的波长很短，频率为300 MHz至 300 万 MHz。如同其它无线电波一样，人们愈来愈多地把微波应用于军事、工业、医疗以及厨房使用的微波炉上。这固然给人类带来方便，但麻烦也随之而来。美国加州的一个妇女把湿漉漉的心爱小狗放在微波炉里烘干，却发现小狗被微波杀死了。瑞典则因发现各医院采用的理疗机对人体健康的有害而全部更换，日本曾多次发生抗议微波辐射的罢工事件。

因此，电磁波辐射与人类自身的关系，日益受到人们的重视。50年代，美国宾夕法尼亚大学的施万博士首先开始这方面的研究工作，与此同时苏联等国建立相应机构，并发现了微波段的电磁波的生物效应，提出了热效应的学说。这学说认为微波虽然不像 X光或某些辐射形式那样改变原子结构而直接损害细胞，但它能引起组织器官的加热作用。原来组成人体的细胞和体液的分子大都是极性分子。外加的微波辐射可使这些排列极其混乱的极性分子，因趋于定向作用而发生频率极高的振荡运动，为克服所在媒质的粘滞性，消耗能量而发热。如果人体内积聚的功率太大，而人的调节系统承受不了，便会引起体温失控上升，产生一系列的高温生理反应。这种热效应在生物效应中占优势，已为实验证实。经常受到微波照射的人，会引起失眠、头痛、心率减慢等等多种神经衰弱症和生物神经机能紊乱症，眼睛易得白内障病。有些长期在雷达工厂工作的人往往不育，或者会使子女畸形，癌症发病率也特别高。

然而微波辐射的生物效应既复杂又精细，很难用机械的热效应给出令人满意的全部解释，显然还包含热作用以外的因素。于是人们又提出了生物效应中的

微波治疗妇科炎症的功效有哪些？

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近年来，妇科炎症是日趋提升，令很多女性苦不堪言，目前很多医疗机构已经采用微波治疗妇科炎症，那么微波治疗的效果怎么样，都有什么作用功效呢？一起来看！（1）微波热疗是微波照射到病变部位后，病变组织吸收微波能自身产生热量，因此病变组织比其他热敷升温快，并且温度分布均匀。（2）微波有选择加热的特性：人体的各种组织的介电常数是不相同的，因此各种组织吸收微波的能力也不相同。吸收微波能力强的组织升温就快，吸收能弱的升温就慢。病变组织往往比正常组织吸收微波能力强，升温快，从而达到了选择治疗之目的。其他热疗方法，就没有这个特性。（3）微波热疗可以确诊病变部位，而其他热敷治疗方法则不能：若病变部位是炎症，病变部位的微血管因被发炎组织的压迫而变窄，造成血液循环不畅，当用微波照射病变部位时，难免同时照射到与病变部位相毗邻的健康组织，也就是病变组织与健康组织同时被微波加热。对于健康组织而言，吸收微波产生的热量大部分被循环的血液带走通过皮肤散发到体外：对于病变组织，因血液循环不畅而急剧升温。当局部病变组织温度升到38℃-39℃时，患部就有疼痛感了。疼痛部位就是病变部位，从而准确确定了病变位置，这一特点对提高疗效，缩短疗程大有裨益。特别要提出的是微波治疗子宫肌瘤，在B超引导下将微波探头插入肿瘤进行凝固治疗，即微波热凝消融法，是治疗子宫肌瘤的创新。它