第四章微波在食品工业中的应用.docx
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第四章微波在食品工业中的应用
第四章微波在食品工业中的应用
概述
1、微波──指波长在1mm-1m范围(频率为300-300000MHz)的电磁波。
2、民用微波波段
3、微波加热的特点
第一节微波加热的原理
1、加热原理
2、微波加热的影响因素
外加电场的变化频率越高,分子摆动就越快,产生的热量就越多;
外加电场越强,分子的振幅就越大,由此产生的热量就越多;
与物料的种类及性质有关:
如物料的密度大,温度升高慢;物料的比热容大,温度升高慢。
第二节微波加热的设备
一、基本构成
电源、微波管、连接波导、加热器及冷却系统等。
二、基本类型
箱式、隧道式、平板式、曲波导式和直波导式
(一)箱式微波加热器
1、结构图4-4
2、原理图4-5
3、用途:
适于非连续化加热
(二)隧道式微波加热器图4-6
为防止微波能的辐射,在图4-8中的入口和出口处加上了吸收功率的水负载。
图4-8
(三)波导型微波加热器
波导型加热器(行波场波导加热器)──即在波导的一端输入微波,在另一端有吸收剩余能量的水负载,这样使微波能在波导内无反射地传输,构成行波场。
1、开槽型波导加热器(图4-9)
2、V型波导加热器(图4-10)
3、直波导加热器(图4-11)
(四)辐射型微波加热器
辐射型加热器是利用微波发生器产生的微波通过一定的转换装置,再经辐射器(照射器、天线等)向外辐射的一种加热器(图4-12)。
(五)慢波型微波加热器(表面波加热器)
该加热器是一种微波沿着导体表面传输的加热器。
因为它传送微波的速度比空间传送慢,所以叫做慢波加热器(图4-13)。
(六)微波真空干燥箱
将微波加热与真空干燥相结合的干燥方法,叫做微波真空干燥法。
三、微波加热器的选择
(一)选择加热器要考虑的因素(P139-140)
选择频率主要应考虑以下几点:
1、加工食品的体积和厚度
选用915MHz可以获得较大的穿透厚度。
2、一般加工食品的含水量及介质损耗
食品的含水量越大,介质损耗也越大;但微波的频率越高,介质的损耗也越大。
综合考虑,一般对于含水量高的食品,宜选用915MHz的频率;对含水量低的食品,宜选用2450MHz的频率。
3、大批量生产时,往往采用915MHz的频率
因为,915MHz的磁控管可获得30KW或60KW的功率,但2450MHz的频率,只能获得5KW的功率。
而且,前者的工作效率比后者高10%-20%。
4、设备体积
2450MHz的磁控管和波导均比915MHz的小,因此,前者的体积比后者小。
综上所述,加热频率的选择,最好通过试验来确定。
(二)加热器类型的选择
第三节微波加热在食品工业中的应用
一、微波烹调
微波炉烹调食品,具有方便、快速、营养损失小、产品鲜嫩多汁的特点。
因此,家用微波炉的普及速度很快。
1992年美国的普及率达到90%,日本的普及率也很高。
我国近年普及很快。
微波烹调食品的方法主要有两种,一种是家庭或食堂自己配料烹调,这种方法具有时间短的优点。
表4-4
另一种是食品公司利用微波炉加热杀菌生产的微波方便食品。
食用前只需将罐头丢入热水中稍稍加热即可。
表4-4
二、微波干燥
由于微波干燥具有一般干燥无法比拟的优点(内部加热,受热均匀,干燥速度快,营养损失小,外表不结壳),因此在食品干燥中发展很快。
图4-14
实例:
将含水量为30%的面条用热风干燥时,需要8小时。
但先用微波炉将含水量降低到18%,再用热风干燥到13%,只需1.5小时。
三、微波解冻
1、传统方法解冻的优点
时间长,占地面积小,失水率较高,表面易氧化,易变色,消耗大量清洁水。
2、微波解冻的优点
由于内外同时加热,因此解冻快,失水少(但比自然解冻的失水多)。
表4-7
3、影响微波解冻的因素
(1)频率
(2)产品的温度
(3)温度阶段
(4)产品的大小和形状
四、微波杀菌和保鲜
(一)微波杀菌的作用机理
1、热效应
微波作用于食品,食品表里同时吸收微波能,使温度升高。
侵入食品的微生物细胞在微波场的作用下,其分子也被激化并作高频振动,产生热效应,温度升高,。
食品和微生物温度的快速升高,使其蛋白质结构发生变化,从而失去生物活性,使菌体死亡或受到严重干扰而无法繁殖。
2、非热生化效应
①微波的作用,使微生物在其生命化学过程中所产生的大量电子、离子和其它带电粒子的生物性排列组合状态和运动规律发生改变,亦即使微生物的生理活性物质发生变化。
②同时,电场也会使细胞膜附近的电荷分布改变,导致膜功能障碍,使细胞的正常代谢功能受到干扰破坏。
使微生物细胞的生长受到抑制,甚至停止生长或使之死亡。
③微波能还能使微生物细胞赖以生存的水分活性降低,破坏微生物的生长环境。
④微波还可以导致DNA和RNA分子结构中氢键松弛、断裂和重新组合,诱发基因突变,染色体畸变,从而中断细胞的正常繁殖能力。
(二)微波杀菌的应用
1、应用范围
既可以用于固体食品的杀菌,也可用于液态食品的杀菌;
既可用于杀菌,还可用于产品的灭酶;
2、实例:
杀菌实例微波牛奶消毒器采用的是2450MHz的频率,其工艺可以是采用82.2℃左右处理处理一定时间,也可以是采用微波高温瞬时杀菌工艺,即:
200℃,0.13S。
灭酶实例:
采用微波灭酶代替果蔬食品加工前的热水热烫,同样可以杀死部分微生物,钝化酶的活性,还可以减少水溶性物质的流失。
3、微波杀菌示意图图4-16
五、食品微波焙烤与烘烤
1、微波焙烤的优点
2、微波焙烤的缺点
由于焙烤时产品温度较低,不足以产生足够的美拉德反应,因此产品的表面缺少人们所喜爱的金黄色。
因此,微波焙烤往往与传统焙烤方法结合起来使用,两中加热方法同时进行或依次进行,或微波加热与红外加热一起使用。
一般的做法是,先用微波焙烤,再用传统方法在200-300℃下烘烤4-5min,或再用红外加热上色。
3、微波加热实例
实例一微波用于面包的焙烤
由a-淀粉酶含量高的面粉制成的面包一般不能用传统方法焙烤,因为a淀粉酶的作用会引起淀粉的过量分解,使产品的体积减小,弹性变差(即发硬)。
但采用微波焙烤,其迅速加热产生的大量蒸汽和二氧化碳可使产品蓬松,也能使a-淀粉酶对淀粉的分解作用减少到最低限度。
实例二微波加热用于坚果类的烘烤
坚果类具有坚硬的外壳,一般方法焙炒比较困难,常常是加热过头,使坚果变脆,不易切片。
由于微波具有内部加热的特性,因此可以克服上述缺点。
如:
国外用20-40kW,915MHz的微波加热器对白瓜子、花生、杏仁和腰果进行焙炒,将含水量35%左右的原料焙炒至含水5%以下,产品的质量比传统方法的好。
六、微波膨化
1、概念
就是利用微波的内部加热特性,使得物料内部迅速受热升温产生大量的蒸汽,内部大量的蒸汽往外冲出,形成无数的微小孔道,使物料组织膨胀、疏散。
2、实例
日本制造出一种微波干燥蛋黄粉的设备将蛋黄浆涂在传送带上,先用远红外线预热到30℃,再用微波加热(16只5kW,2450MHz的磁控管),待膨化至3-5cm厚时,急速冷却至40℃,然后进行破碎和用常规方法干燥。
微波膨化还可用于玉米花等其它方便食品的制造。
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