食品産業におけるマイクロ波技術の応用と開発

マイクロ波は一定のエネルギー（電磁場エネルギー）を持っています。 特定の条件下ではエネルギー源として使用できます。
 

マイクロ波は物質に物理的、化学的、生物学的などの影響を与え、さまざまな目的に使用されますが、最も広く使用されているのはマイクロ波加熱です。 この記事ではこの点を中心に紹介します。

マイクロ波加熱は、極性物質の分子に作用する極めて高周波の電磁振動であり、分子の配列と配向を大幅に変化させ、その結果、物質を加熱する強い「摩擦」効果が生じます。 このプロセスは、マイクロ波電磁場エネルギーを熱エネルギーに変換することです。

水分子は極性分子であり、マイクロ波を強く吸収します。 水分を含んだ材料に十分な強度のマイクロ波を照射すると、その中の水分子がマイクロ波を吸収して急速に加熱・蒸発し、材料を素早く乾燥させることができます。

マイクロ波滅菌は、マイクロ波の熱効果と生物学的効果の複合効果の結果です。 細菌に対するマイクロ波の熱影響はタンパク質を変性させ、細菌が栄養、生殖、生存条件を失い死滅することを引き起こします。

生物学的効果は、マイクロ波電場が細胞膜の断面の電位分布を変化させ、細胞周囲の電子とイオンの濃度に影響を与え、それによって細胞膜の透過性を変化させることです。

細菌は栄養失調で正常に代謝できません。 細菌の構造や機能が乱れ、増殖や発達が阻害されて死滅します。 さらに、細菌の正常な増殖と安定した遺伝的繁殖を決定する核酸 (RNA) とデオキシリボ核酸 (DNA) は、いくつかの水素結合によってしっかりと結合されたコイル状の高分子です。

十分に強いマイクロ波場は、水素結合の緩和、切断、再結合を引き起こし、それによって遺伝子変異、染色体異常、さらには切断を引き起こす可能性があります。 マイクロ波滅菌は、電磁場の熱効果と生物学的効果を利用して生物を破壊します。

したがって、マイクロ波滅菌の温度は従来の方法よりも低く、わずか70-105度であり、時間も約3-5分しかかかりません。