微波技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用
微波是一種頻率*的電磁波,其頻率范圍在300MHZ-300GMHZ,微波技術(shù)是上世紀中葉興起的無線電技術(shù),它首先被廣泛應(yīng)用于無線電通訊、廣播、電視、導(dǎo)航、遙撼、遙測、雷達等領(lǐng)域。近些年來，它又作為一種能源在經(jīng)濟建設(shè)和人們時常生活中得到了日益廣泛的運用，如家用微波爐早已進入千家萬戶，作為一種工業(yè)加工手段，它首先在食品工業(yè)中得到了應(yīng)用，主要用于干燥、殺菌、焙烤、熟化、膨化、調(diào)溫解凍、酵化、催熟等，有利地促進了食品工業(yè)發(fā)展。隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微波能技術(shù)將在食品工業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用。
一、微波加熱機理：
微波具有一定的能量（電磁場能）。在一定的條件下，它作為一直工能源予以應(yīng)用，微波對物料的作用有物理、化學(xué)、生物等效應(yīng)，可用于各種目的，但應(yīng)用zui廣泛的是微波加熱。
微波加熱是*頻率的電磁振蕩作用于具有電極性的物料分子，使其分子排列趨向劇烈變化，而產(chǎn)生激烈的類似于“摩擦”的效果。使物體變熱。此過程即微波的電磁場能量轉(zhuǎn)化為熱能。水分子是極性分子，強烈吸收微波。含有水分的物料在受到足夠的微波輻射時，其中的水分子吸收微波很快的升溫蒸發(fā)，物料得以迅速干燥。
微波殺菌是微波的熱效應(yīng)和生物效應(yīng)共同作用的結(jié)果。微波對細菌的熱效應(yīng)是使蛋白質(zhì)變性，是細菌失去營養(yǎng)、繁殖和生存的條件而死亡；生物效應(yīng)是微波電磁場改變細胞膜斷面的電位分布，影響細胞周圍電子和離子濃度，從而改變細胞膜的通透性能，細胞因此營養(yǎng)不良，不能正常新陳代謝，細胞結(jié)構(gòu)功能紊亂，生長發(fā)育受到抑制而死亡。此外，決定細胞正常生長和穩(wěn)定遺傳繁殖的核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）是由若干氫鍵緊密連接而成的卷曲形大分子。足夠強的微波場可以導(dǎo)致氫鍵松弛、斷裂和重組，從而誘發(fā)遺傳基因突變，或染色體畸變，甚至斷裂。微波滅菌正是利用了電磁場的熱效應(yīng)和生物效應(yīng)對生物的破壞作用，因此，微波殺菌溫度低于常規(guī)方法，僅要70-105℃，時間僅約需3-5分鐘。
二、微波加熱特點：
1.加熱迅速、均勻：不需要熱傳導(dǎo)過程，它能在瞬間穿透被加熱物料，穿透深度可達幾厘米，甚至十幾厘米，數(shù)秒到數(shù)十秒就能把微波能轉(zhuǎn)為熱能。微波具有選擇性加熱，使加熱更均勻。
2.節(jié)能：由于含有水分的物質(zhì)極易吸收微波而加熱，因此，除少量的傳輸損耗外幾乎無其他損耗。微波加熱與遠紅外加熱相比，節(jié)約能量1/3。
3.防霉殺菌保鮮：微波加熱具有熱效應(yīng)和生物效應(yīng)，因此，能在較低溫度下滅霉和殺菌；能zui大限度地保存物料的活性和食品中的維生素、色澤和營養(yǎng)成分。
4.工藝*，可連續(xù)生產(chǎn)：只要控制微波功率即可實現(xiàn)加熱或終止，它有完善的傳送系統(tǒng)，可確保連續(xù)化生產(chǎn)，實現(xiàn)計算機控制，節(jié)省勞力。
5.安全無害：由于微波能是控制在金屬制成的加熱室內(nèi)和波導(dǎo)管中工作，所以微波被有效地控制。沒有放射線危害及有害氣體排放，不產(chǎn)生余熱，既不污染事物，也不污染環(huán)境，改善勞動條件。
6.設(shè)備占地面積少，節(jié)省投資。
三、微波能在食品工業(yè)中的應(yīng)用：
微波作為能源被實際使用于食品加工，始于20世紀40年代美國制造*臺微波爐，以后陸續(xù)有食品工業(yè)中應(yīng)用的微波能設(shè)備問世。主要使用在以下幾個方面：
1.干燥。是微波能應(yīng)用zui廣泛的一個領(lǐng)域。如用于干燥面條、調(diào)味品、添加劑、蔬菜、菇類、肉脯等。美國微波干燥公司研制的915MHZ、60KW的通信面干燥機每小時加工通信面4000磅，而細菌含量僅為原來的1/15，該機比傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥節(jié)能25%。日本利用915MHZ、25KW和2450MHZ、10KW微波設(shè)備干燥中式方便面，還可對薯片、洋蔥片進行加工。產(chǎn)品的色澤、口味、口感都比傳統(tǒng)的方法好。微波干燥對于水分含量在20%以下的物料效果，比起傳統(tǒng)方法加熱干燥速度快得多，節(jié)能。
2.滅菌。微波滅菌較之傳統(tǒng)方法滅菌具有速度快、溫度低、效率高、可穿透包裝物（袋、瓶）滅菌以避免二次污染等優(yōu)點。瑞典永2450MHA、80KW的微波面包殺菌防霉機，用于每小時加工4400磅面包片的生產(chǎn)線上。經(jīng)微波處理后，面包片的溫度由20℃上升到80℃，時間僅需1-2分鐘，處理后的面包片的保存期由原來的3-4天延長到30-60天。采用2450MHZ、10KW隧道式微波干燥滅菌機生產(chǎn)天然花粉后，實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率提高了十幾倍，節(jié)電80%以上，產(chǎn)品質(zhì)量好，經(jīng)濟效益顯著。需要強調(diào)的是，在食品加工中，微波干燥、滅菌往往是同時進行，也即在對食品干燥的同時亦進行了殺菌，此時微波設(shè)備“一機兩用”，可加工設(shè)備，減少投資。
3.烘烤。微波對食品物料加熱升溫超過120℃即可產(chǎn)生烘烤效果。如雀巢公司用2450MHZ、10KW微波設(shè)備焙烤可使加工時間僅需5-10分鐘，比傳統(tǒng)焙烤速度快1倍以上，小時加工量達120公斤。幾年前已有客戶用我公司制造的微波設(shè)備焙烤“南乳花生米”，生產(chǎn)出的花生米比傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的花生米更松脆、清香、可口，其產(chǎn)品出口到北美等地。
4.膨化。膨化食品時60年代末在我國迅速發(fā)展起來的一類新型食品，因其組織多孔膨松、口感香酥、益于消化吸收，還因其具有加工方便、自動化程度高、質(zhì)量較為穩(wěn)定、綜合成本低等優(yōu)點，因而在現(xiàn)代化的食品工業(yè)中顯出了極大的*性。而膨化技術(shù)作為一種新型的食品加工技術(shù)則經(jīng)歷了從油炸膨化、焙烤膨化到目前使用的擠壓膨化技術(shù)、微波膨化技術(shù)等階段的發(fā)展。微波膨化技術(shù)是隨著微波能在食品加工的應(yīng)用而發(fā)展起來的，它是微波加熱干燥的一個特殊應(yīng)用。其原理是微波能量到達物料深層，轉(zhuǎn)換成熱能，將物料深層水份迅速蒸發(fā)形成較高的內(nèi)部蒸汽壓力條件，迫使物料膨化。以淀粉和蛋白質(zhì)為主要成分的生料，在經(jīng)過蒸煮、干燥等預(yù)加工后再經(jīng)微波加熱膨化成干制品，即可得膨化食品。用微波加熱膨化干燥的小食品可長期保存而不“回生”。
目前，微波膨化食品的加工應(yīng)用有3個方面：對淀粉精制生料的膨化干燥加工，對蛋白質(zhì)精制生料的膨化干燥加工，對谷豆類、根莖瓜菜類的膨化干燥加工。日本對大豆蛋白制品進行了大量的研究，申請了多項關(guān)于大豆蛋白制法的，并對蛋白質(zhì)的膨化干燥加工和水份的關(guān)系，及其與食鹽、膨化劑的關(guān)系，與淀粉添加量的關(guān)系，與粘稠劑、含氣泡劑的關(guān)系進行了大量的實驗研究。
米在經(jīng)過浸泡、蒸熟后再經(jīng)微波膨化成半熟米，是微波膨化干燥的另一個重要應(yīng)用，如速食米或?qū)⒅筮^的已成型米從冷凍狀態(tài)送入微波爐內(nèi)加熱，形成有膨化的米制品，其外表有硬殼，內(nèi)部組織軟而松。還可事先加入風(fēng)味混合物，可做出洋蔥-黃油及豆油-芝麻風(fēng)味的產(chǎn)品等。
微波膨化加工也可應(yīng)用在焙烤食品生產(chǎn)中。在以酵母發(fā)酵的小麥粉為主原料的食品原料中加入5%-60%的微波膨化小麥粉或長粒米粉，可顯著改善微波焙烤小白面包的內(nèi)部組織及可口性，在食品原料中加入可食的變性淀粉，則可減少微波加熱導(dǎo)致的膨化食品的不可口性。
四、結(jié)論：
微波能技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用對于提高產(chǎn)品品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，改善勞動條件，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，改造傳統(tǒng)加工工藝，開發(fā)新產(chǎn)品等方面都取得了令人矚目的成就。越來越多的科技人員投入微波能技術(shù)應(yīng)用的研究，越來越多的食品企業(yè)采用和將要采用微波能技術(shù)?？梢灶A(yù)期，微波能技術(shù)在食品工業(yè)中更為廣泛的應(yīng)用，將進一步提高我國食品工業(yè)的裝備和技術(shù)水平，而國內(nèi)微波能技術(shù)及設(shè)備制造廠家的水平也在不斷提高，以滿足食品工業(yè)日益增長的需要。
濟南隆泰微波設(shè)備有限公司是集科研、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)為一體的微波能應(yīng)用設(shè)備*企業(yè)。博集*科技人才，采用*科研、監(jiān)測裝備、不斷揭開微波能應(yīng)用新領(lǐng)域的奧秘，以使我公司成為當(dāng)前國內(nèi)規(guī)模zui大、研發(fā)實力zui雄厚、產(chǎn)品門類zui齊全、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)、具有化競爭能力的大型微波設(shè)備制造商。采用*技術(shù)，按GMP、FDA標準研制I。S。M頻率系列四十多種型號、規(guī)格的微波能應(yīng)用設(shè)備，各項技術(shù)指標達到*水平?？芍^食品、添加劑、農(nóng)副土特產(chǎn)品等領(lǐng)域提供快速、節(jié)能、的微波干燥、殺菌、膨化、翠區(qū)等設(shè)備。同時承擔(dān)各種應(yīng)用實驗中試放大生產(chǎn)及技術(shù)咨詢服務(wù)；負責(zé)產(chǎn)品安裝、調(diào)試、技術(shù)培訓(xùn)。
本公司研制的微波干燥、殺菌、膨化等設(shè)備確保24小時連續(xù)工作，三個月可不停機生產(chǎn)。我們承諾：產(chǎn)品實行“三包”、保修期兩年、終生技術(shù)服務(wù)。
（肉類制品、蔬菜、液體食品、營養(yǎng)口服液的微波殺菌保鮮）
鑒于微波具有加熱迅速、均勻（具有選擇性加熱）、節(jié)能（比遠紅外線節(jié)能1/3-1/2）、防霉保鮮（能zui大限度的保存物料的活性和食品中的維生素、色澤和營養(yǎng)成分）、可連續(xù)生產(chǎn)、安全無害、設(shè)備占地面積小、改善勞動條件等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)引用于粉狀、顆粒、片狀等各種食品、營養(yǎng)品、調(diào)味品、休閑食品、農(nóng)副產(chǎn)品、魚蝦片、海鮮片、肉脯、豆制品、方便面、速食品、干果、茶葉、卡拉膠粉、果蔬的干燥、殺菌。也適用于液體飲料、營養(yǎng)品、中草藥的萃取和液體殺菌。如采用紫外線、微波、光波三合一*殺菌效果更佳。
1.肉類制品的微波殺菌
各熟食廠家生產(chǎn)的各熟食店柜臺上擺放的諸如：五香豬蹄、動物的內(nèi)臟熟食、火腿、西式紅腸、各類醬鹵肉、雞肉、鴨肉等等；其保鮮期均十分短、一般zui長也不超過三天就腐爛了。如果采用微波對其殺菌保鮮后，其鮮美度、嫩度、風(fēng)味均保持原味，保鮮期可達到2個月以上，已廣泛應(yīng)用于牛肉干、豬肉脯、魚片、等肉制品的干燥、殺菌、保鮮。
2.蔬菜的微波殺菌保鮮
山野菜被通常稱為綠色食品，而深受國內(nèi)外用戶的歡迎。但其保鮮期受到大大影響，例如：生長在蘇皖兩地的苔菜，是一種貢菜，具有悠久的歷史，均以半成品銷售。后來采用高溫高壓等傳統(tǒng)的巴氏滅菌方法，雖然能達到一定的殺菌效果，但苔菜的脆度受到破壞疲軟，嚴重影響到.產(chǎn)品的質(zhì)量，限制了擴大生產(chǎn)，不利于外銷。采用微波殺菌技術(shù)以后，其殺菌溫度僅需80度左右，*達到商業(yè)無菌效果，保鮮期可長達9個月以上，其風(fēng)味、脆度等各項口感指標均滿足銷售需求。
3.液體食品的微波殺菌
醬油再日常生活中是*的，而未經(jīng)處理的醬油細菌含量嚴重超標，超標值從十幾萬甚至達百萬數(shù)量級，影響人們身心健康以及出口創(chuàng)匯。采用2450MHZ的微波殺菌機在65度加熱處理5分鐘，可殺滅醬油中的腸道致病菌，貨架期可延長2個月以上。微波還可對其他液體、食品、飲料、啤酒及藥液等進行微波殺菌。
4.營養(yǎng)口服液的微波殺菌
營養(yǎng)口服液是近年來興起的保健品，散裝口服液可用微波液體加熱設(shè)備進行滅菌。但在口服液滅菌后裝瓶時會再次污染。一般情況下，對成品口服液在裝瓶時進行一次性滅菌即可。用傳統(tǒng)的加熱滅菌方法溫度低時，達不到滅菌標準；滅菌溫度高又會使口服液藥效、營養(yǎng)成分和色、香、味受到影響，而且會造成瓶體的爆裂，口服液流失。采用10KW的微波對口服液進行滅菌，作用時間2-3分鐘，溫度70-80℃，每小時處理量為300升（10毫升/瓶）。經(jīng)微波滅菌后的口服液各項指標全部合格，在室溫下放置18個月后，仍全部符合國家衛(wèi)生標準。此外采用微波殺菌還避免了使用常規(guī)熱力殺菌造成口服液中出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象。
