ไมโครเฟ (microwave) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic spectrum) ที่มีความยาวคลื่นอยู่ระหว่างคลื่นวิทยุ (radio wave) กับอินฟราเรด ( infrared )
มีความถี่ ระหว่าง 300-30,000 MHz

แม็กนิตรอน (magnetron) เป็นส่วนประกอบหลักทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นคลื่นไมโครเวฟ 

คลื่นไมโครเวฟที่นำมาใช้ประโยชน์กับอาหาร มีความถี่ 915 ถึง 2,450 เม็กกะเฮิรตส์ หรือวัดเป็นความถี่ได้ 915 x 10⁶ ถึง 2.45 x 0⁹ รอบต่อวินาทีที่กระทำต่ออาหาร

ที่มาของรูป http://www.cfs.gov.hk/english/programme/programme_ rafs/programme_rafs_ft_01_02_mcfs.html	รูปแสดงโมเลกุลของน้ำที่เปลี่ยนทิศสลับไปมาอย่างรวดเร็ว ตามทิศทางของสนามไฟฟ้า ทำให้เกิดความร้อนในอาหาร

อาหารใดๆ ที่จะร้อนได้ด้วยไมโครเวฟ จะต้องมีสมบัติข้อใดข้อหนึ่งดังนี้ คือ

1. สารที่มีโมเลกุล 2 ขั้ว (dipolar molecules) ยกตัวอย่างเช่น โมเลกุลของน้ำซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีขั้ว โดยออกซิเจนเป็นขั้วลบและไฮโดรเจนเป็นขั้วบวกน้ำพยายาม
จะเรียงตัวภายใต้สนามไฟฟ้า เมื่อได้รับคลื่นไมโครเวฟซึ่งมีความถี่ที่สูงมาก เหนียวนำให้โมเลกุลของน้ำเปลี่ยนทิศสลับไปมาอย่างรวดเร็ว ตามทิศทางของสนามไฟฟ้า
เกิดการเสียดสีกันระหว่างโมเลกุลของน้ำที่สั่นสะเทือน หรือกับโมเลกุลอื่นๆ ภายในอาหารจะทำให้เกิดความร้อนขึ้นมา

2. สารที่มีไอออนอยู่ในของเหลว สนามไฟฟ้าที่เกิดจากคลื่นไมโครเวฟจะทำให้เกิดการเสียดสี (Collisions) ทำให้เกิดความร้อนขึ้นมา

การประยุกต์ใช้ไมโครเวฟในกระบวนการแปรรูปอาหาร

การใช้ไมโครเวฟในการแปรรูปอาหารเป็นที่นิยมเพิ่มมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในอุตสาหกรรมอาหารได้ประยุกต์ใช้ไมโครเวฟมาในกระบวนการแปรรูปอาหาร ได้แก่
การลวก (blanching)

ไมโครเวฟทำให้อาหารร้อนได้ เนื่องจากคลื่นไมโครเวฟเหนี่ยวนำให้เกิดความร้อนในอาหาร คลื่นไมโครเวฟนำมาประยุกต์ใช้ในการแปรรูปอาหาร เช่น
การลวก (blanching) การละลายอาหารแช่เยือกแข็ง (thawing) การทำแห้ง (dehydration) การฆ่าเชื้อด้วยระบบไมโครเวฟ

ปัจจัยที่มีผลต่อการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟ

• ความถี่ของคลื่น คลื่นไมโครเวฟที่มีความถี่ต่ำกว่า 816 และ 915 MHz จะทะลุผ่านชิ้นอาหารได้ดี และมีความสม่ำเสมอในการให้ความร้อนมากกว่า
  เมื่อใช้กับอาหารที่มี loss factor ต่ำ หรือมีขนาดชิ้นเล็กๆ อย่างไรก็ตาม ระดับความลึกของการทะลุผ่านของคลื่นไม่ใช่สิ่งจำเป็น การเลือกความยาวคลื่น
  ของไมโครเวฟที่ใช้จะขึ้นกับความเหมาะสมในการใช้พลังงาน
• ความเข้มของสนามไฟฟ้า เมื่อความเข้มของสนามไฟฟ้ามากขึ้น การให้ความร้อนกับอาหารจะใช้เวลาน้อยลง จึงเป็นตัวปรับอัตราเร็วในการให้ความร้อนกับอาหาร
• ความชื้นในอาหาร เนื่องจากน้ำมีค่า loss factor สูง อาหารที่มีความชื้นสูงจึงเพิ่มอุณหภูมิได้รวดเร็ว
• อุณหภูมิของอาหารจะมีผลต่อสัมประสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงพลังงาน และมีผลต่อสถานะขององค์ประกอบที่ดูดกลืนพลังงานได้ดีในอาหาร เช่น น้ำ ดังนั้นอุณหภูมิ
  จึงมีผลต่อการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟ
• ขนาดและรูปร่างของอาหาร อาหารที่มีขนาดใหญ่ หรือมีความหนามาก เมื่อใช้ไมโครเวฟที่มีความถี่สูงเกินไป อาจทำให้ไมโครเวฟไม่สามารถทะลุผ่านเข้าไปถึง
  กึ่งกลางของอาหารได้ ทำให้การเพิ่มอุณหภูมิไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งชิ้น ความสม่ำเสมอของรูปร่างจึงมีผลต่อการให้ความร้อนเช่นเดียวกัน ตัวอย่างเช่น อาหารที่มีรูปร่าง
  กลมจะได้รับความร้อนอย่างสม่ำเสมอมากกว่าอาหารที่มีเหลี่ยมมุม
• การนำไฟฟ้า เนื่องจากการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟจะเกิดการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่มีประจุในอาหาร จึงมีความสัมพันธ์กับการนำไฟฟ้าในอาหาร เมื่อเพิ่ม
  การนำไฟฟ้าให้กับอาหาร เช่น เติมเกลือ หรือสารอื่น (เช่น น้ำตาล) ที่สามารถแตกตัวให้ประจุ จะทำให้อัตราการให้ความร้อนสูงขึ้น
• การนำความร้อน (thermal conductivity) ของอาหาร ระหว่างการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟจะเกิดการถ่ายเทความร้อนโดยการนำความร้อนในชิ้นอาหารด้วย
  ซึ่งจะเห็นได้ชัดในกรณีที่อาหารมีชิ้นขนาดใหญ่ หรือมีความหนามาก ไมโครเวฟไม่สามารถทะลุเข้าไปถึงกึ่งกลางได้ แต่สำหรับอาหารชิ้นเล็ก หรือมีความหนาไม่มาก
  การนำความร้อนจะไม่มีผลต่ออัตราการเพิ่มอุณหภูมิมากนัก
• ความร้อนจำเพาะ (specific heat) ของอาหาร ความร้อนจำเพาะของอาหารมีผลต่ออัตราเร็วในการเพิ่มอุณหภูมิ อาหารที่มีความร้อนจำเพาะสูงกว่า จะมีอัตราการเพิ่ม
  อุณหภูมิช้ากว่า

• บรรจุภัณฑ์อาหารสำหรับไมโครเวฟ

• วัสดุบรรจุภัณฑ์อาหารส่วนใหญ่สามารถส่งผ่านคลื่นไมโครเวฟ (microwave transparency) ได้ ถึงแม้ว่าจะมีการดูดคลื่นไว้บ้างแล้ว บรรจุภัณฑ์แต่ละประเภท
  จะดูดคลื่นไว้แตกต่างกัน ตัวเลขยิ่งสูงหมายความว่าจะดูดพลังงานไมโครเวฟได้มาก โดยปกติคลื่นไมโครเวฟจะใช้คลื่นความถี่ 2,450 MHz แต่ในตารางนี้
  เป็นการทดสอบที่ 3,000 MHz ส่วน RF คือ ความถี่คลื่นวิทยุ (radio frequency) ที่ 10 MHz เพื่อเป็นการเปรียบเทียบความสามารถในการดูดคลื่นที่ความถี่ต่างกัน
  ถึงแม้ว่าจะมีการดูดคลื่นไว้บ้างแล้ว ด้วยเหตุนี้จะไม่มีปัญหาอะไรที่จะใช้การฆ่าเชื้อด้วยไมโครเวฟของตัวสินค้าและบรรจุภัณฑ์พร้อมกัน

  ความสามารถในการดูดพลังงานจากคลื่นของบรรจุภัณฑ์

  วัสดุบรรจุภัณฑ์	ดรรชนีความสามารถในการดูดพลังงาน
  	RF ที่ 10 MHz	MW ที่ 3,000 MHz
  ขวดแก้วแบบทั่วๆ ไป (Soda-lime) กระดาษมีความชื้น 10% กระดาษแข็งมีความชื้น 10% ไนลอน 66 โพลิเอสเตอร์ PE PS PVC ที่มี Plasticizer 40%	0.1100   0.4000 0.8000   0.0900 0.0400 0.0004 0.0005 0.4000	0.2000   0.4000 0.4000   0.0400 0.0400 0.0010 0.0005 0.1000

   

แหล่งที่มา : Andrews, Gordon "Developments in the Packaging of Convenience Foods"

References

บทความที่เกี่ยวข้อง

• บรรจุภัณฑ์อาหารไมโครเวฟ โดย อาจารย์ปุ่น คงเจริญเกียรติ

• http://conf.agi.nu.ac.th/agmis/download/publication/204_file.pdf