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。