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微波杀菌设备是使食品中的微生物，同时受到微波热效应与非热效应的共同作用，使其体内蛋白质和生理活动物质发生变异，而导致微生物体生长发育延缓和死亡，达到食品灭菌、保鲜的目的。
微波产生热效应的机理主要是离子极化和偶极子转向。离子极化是指溶液中的离子在电场作用下产生离子极化。离子带有电荷从电场获得动能，相互发生碰撞作用，动能转化为热。偶极子转向是指有些电介质，分子的正负电荷重力心不重合，分子具有偶极矩，形成极性分子。在外电场作用下，极性分子就会产生转矩并发生换向“变极”运动。分子之间会产生强烈振动，引起摩擦发热，使物料温度升高，达到加热目的。
根据经典理论，在微波能量密度处于非热效应发生条件时，非热效应现象强于热效应，此时可以观察到非热效应；但是当热效应突出时，由于非热效应很弱，往往为热效应所掩盖。
微波利用其选择透射作用，使食品内外均匀，迅速升温杀灭细菌。处理时间大大缩短。在强功率密度强度下甚至只要几秒或数十秒即达满意效果。微波杀菌比常规热力杀菌在较低温度、较短的时间内就能获得较好的灭虫杀菌效果，而且无外来物污染，能够保留更多的有效成分，保持原有的色、香、味等。
微波杀菌设备可直接使食品内部介质分子产生热效应，微波能可被屏蔽，而且装置本身不被加热，不需传热介质，因此，能量损失少，效率比其他方法高。
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