微波杀菌工艺时间大大短于传统加热杀菌时间，它使食品内部和外部同时均匀加热，一般不需要食品达到杀菌温度所需的预热时间，而且微波杀菌的因素不仅仅是热力单方面的因素，还有非热效应。因此，根据微波杀菌不同于传统加热杀菌的特点，可采用以下杀菌工艺。
1、微波间歇辐照
日本赤星教授曾用脉冲式微波辐照食品，取得了较理想的杀菌效果；脉冲式是指短时间产生较强微波电场间歇地作用于食品，使食品吸收微波能量后温度升高，但由于是瞬间的高能量，食品升温变化并不大，从而大大提高了杀菌效果；据赤星的实验数据表明，把常见的大肠杆菌、枯草芽孢杆菌以及曲霉等菌种接种于培养基的悬浮液中，用微波频率为2800MHz，脉宽1μs，脉冲重复频率为2000Hz的强微波脉冲对样品辐照，当脉冲功率分别为200kW和400kW时，辐照时间分别为90s和60s可达到完全杀菌，此时样品的温度分别由17℃上升86℃和由22℃上升到92℃，如果用传统加热灭菌方法杀灭枯草芽孢杆菌，一般在温热条件下杀菌温度为100℃，需要时间11.3min。
另外，对香肠做微波间歇辐照，传统加热（90-95℃、热水煮沸4.5min）杀菌与对照组杀菌对比试验，结果表明：尽管微波辐照平均功率较低（370W），时间短（160s），但其杀菌效果好于传统加热杀菌法，与对照组相比有明显的杀菌效果。微波间歇辐照法的长处在于能用较高的电场强度短时间内达到杀菌效果，可是高电场强度和功率密度将对微波设备和被处理物料的耐击穿性提出更高要求，比如需要精确控制辐照时间等，这些要求都会使微波设备成本提高。
2、微波连续辐照
为弥补微波间歇辐照的缺陷，可使用较低场强，适当延长微波辐照时间的连续性微波辐照杀菌工艺。一般说，隧道式箱型微波设备的箱体内功率密度较低，能适合于上述工艺要求。在物料对温度及加热时间（耐热性）允许的前提下，适当延长辐照时间，将有利于强化杀菌效果，同时也能使物料加热状态均衡，因此能有足够的时间借助热传导使物料内外温度差异减少。用频率、功率为连续可调的箱式微波设备，对调味海带（塑料复合袋装）、啤酒、酱油（均为玻璃瓶装）作杀菌处理，结果表明：调味海带经微波辐照40~120s后，大肠杆菌完全被杀灭；啤酒则需150~180s，酱油则需120~170s，与传统加热杀菌相比，调味海带经微波辐照2min的杀菌效果与蒸煮加热处理30min的相当，而酱油经微波辐照2min的杀菌效果将好于水浴加热4min的效果，并且经对酱油的理化指标和还原糖、氨基酸等成分分析，其等级均有所提高。同样，若微波加热器为平板式，对调味海带等杀菌试验也取得较好效果。
3、微波多次快速辐照和冷却
这种杀菌工艺的目的，旨在快速改变微生物的生态环境温度并且多次进行微波辐照杀菌，从而避免让物料长时间连续地处于高温状态，为保持物料的色、香、味及营养万分提供有利条件，该工艺适合于对温度敏感的液体杀菌，例如饮料、米酒的杀菌保鲜。杀菌温度条件可视不同杀菌对象设定控制。
据日本横内洋文专利（1990）报告，对日本清酒中乳酸菌杀灭试验结果：若乳酸菌浓度为102个/mL数量级，则经15kW功率的微波辐照，温度达到63~65℃，多次加热冷却微波杀菌时间1s，可将上述浓度的乳酸菌全部杀死。
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