第四章微波在食品工业中的应用Word文档格式.docx
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对于915MHz和2450MH庄微波而言,透入裸度:
大致为几十JI米至几厘米的范围。
只有当加热物体的几何尺寸比透入深度小得多时.黴波才能够透入內部,达到均匀加処。
(3)加热易于詹时控制微波加热的热惯性小,可以立即发熬和升縊,易于控制.有利于配制自动化流水线.
(仍选择性吸收某歧成分非常容易吸收厳波,另一些成分则不易吸收徽波*这种微波加热的选择性有刊于产品质量的提高*例如,食品中水分吸收微液離比干物质多得爭,温度也高得多,这有利于水分的蒸发.干物质吸收的微波能少,温度低.不过热*而且如热时间又短*因此能榕保持食品的色、香、味等#
(5〉加热效率高微波加热發备虽然在电源部分及电子管本身要消耗一部分的热量,但由于加热作用始自加工物料本身,基本上不辐射敵罐,所H麹效率高,热效率可达劃的%・同时,避免了环境的高温冬改善了劳动条件,也缩小了设备的占地面枳.
由于微波加热良有以上的特点,微披抑热在农业、林业"
轻纺工业、化学工业、医药工业和食品工业等领域的应用得到了迅速的发展』在食品工业中,徹波加热已广泛应用于烹调、脱水与干燥、解探、消奩与灭菌、焙烤等许多领域a
第一节微波加热的原理
1、加热原理
微波加热的优点来自它不同于其它加热方法的独特加热原理.目前,常用的加热方武都是先扔热物体的表面,然后热量由喪面传到內部,而用徽波加热,则可直接加熬物体的內部’
被加热的介质是由许多一端带芷电、另一端替负电的分子(称为値般予)所组成•在投有电场的作用下,这些偶械子左介质中作杂乱无规则的运动*见®
4-1(a).
当介廣处于直流电场作用之下时.個极分子就重新进行排列.諮正电的一端朝向负舉*带负电的一瑞朝向正极.这样一来,杂乱无规则排列的僅极子,变脱了有一定取向的有规卿的偶极子.即外拉电场给予介质中删股于仪一定的缜位能J弁质井子的极化越ffh介电常数舜大,介质中祐存的能泄也就越参〔见图4-1
(日)<
b>
图41介质中偶极于的排列
(3)未规电境<
b)加1[渣场
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
、基本构成
电源、微波管、连接波导、加热器及冷却系统等
被加热物料
4-3
徽波加热设备方块示意
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
图4-4谐振腔加热器结构示意图
1一破导£
一搅拌器3—反射板4一腔休
5—门£
一观察窗7—排淀孔
2、原理图4-5
图4-5谐振腔微波加热器工作原理图讎控管2-微波辐射黙3—食品4一塑料制台面5—腔体6—电场攪拌器
3、用途:
适于非连续化加热
(二)隧道式微波加热器图4-6
他咸输人
4-6连续式谐振腔加热器之一
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
图连续式多谐振腔加述器示意图
1一磁控管撮荡猱3—吸收水负载3-®
加趣物料4-ffl射詐5-传迭带
(三)波导型微波加热器
波导型加热器(行波场波导加热器)一一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)
图4-9压缩曲折波导外形图波输人2-弯曲浪导
3—终端负載4一传输带
5-宽璧中心无辐射缝6—排湿孔
2、V型波导加热器(图4-10)
0^10¥
堂波导加热器亲壷團
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#»
人目滾异4一換木伍就5-辆料扎口G—物弭出口
3、直波导加热器(图4-11)
图4JI直渡导加热器示意图
】一抑制器3—微波输入
(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)。
微液输入
图4J2则叽式辐射型加热器示童图
(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)。
图单脊梯形加热器
(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
、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
这主婆是黑搦加工食品的娜狀.戰量出加工要求来选是a要老连续生产时,选用有辅送带的加热器$盘先产或实脸童试验以及食堂、家庭惠调用场合*可选用箱式拥热器#对薄片材料*一赠可选用开悟波导或愷被结构的加热黏较大或艰拱星杂的物料,崛了茯署均爲刖执*则往祥选用修幽式加麹赛*
第二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
#4-4穗遽炉谓理时间与倉品温度
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、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
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
表4-7微渡解冻与自然須冻的比犊
食pit
解凍时间Anin
先水率丿%
徴
自然
微波
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牛般肉
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堵鱼片
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豬小排
215
0*88
G
睹肉橐
150
乩39
注:
闵麋为対血裳裳.其它为丸g裳袈.此姬据由上海食品研究所文
3、影响微波解冻的因素
(1)频率
1微渡的频率越高*其加热速度越快*但其穿透深度越小,在解冻时*频率不宜选得太高.一般宜选用的频率’对于厚度较大的冷冻产品.有时甚至采用89&
MH^的频率宅
低频率<
896MHz和915MHz)的做波其穿遴深度可达20cm,而2450MHz的微波只
■>
有10cm^
(2)产品的温度
2微波的穿透深度还与遍度有关。
图4-15是作用于含水量超过50%的材料时,其穿透深度与泡度的关系*随温度的升高,由于其介电常數增加,茸穿透深度下降.
(3)温度阶段
3不同的温度酚段'
其升温所需的热量不同。
将號牛肉从一3C升温至一2G所需的
热量是从一4C升温至~3匸的近2倍。
但
在温度升至一「C附近时•升温所需的热量
又很快下降。
因此,在一附近升温应仔细操作,否则产品的质董会有所下降,'
(4)产品的大小和形状
④准备采用微波加热解冻的块状食品应按大小和形状分类贮存,形状和大小相同的食品应安排在同一批处理.
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
82.2C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:
200C,
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
图47E微波杀菌系统示意图
五、食品微波焙烤与烘烤
1、微波焙烤的优点
徽波焙烤的产品其营养价值校传统方法培烤的高,因为徽波焙烤的温度较低’时间校短,因此营养成分的损失较小b
(2)由于其培烤过程是內外同时加热,因此培烤时阖可以减少至几分钟.
3>
由于焙烤一开始就内部协热滾物料内部的水分迅速汽化并向外迁移,形成无数条徽小的孔道*使碍产品的结构蓬松°
4)设备占地面积小.
皑由于焙烤时其表面的温度太低,不足以产生居够的美拉甚反应,因此产品的表面缺少人们所喜爱的金黄色。
因此,微波培烤往在与传统焙烤方法结合起来使用*两种1W热方式同时进行或依次进行*或微波焙烤与红外加魏…起使用"
一般的做法是微波焙烤
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200-300C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30C,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40C,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。