微波能應用技術(shù)在食品加工領(lǐng)域的新發(fā)展

微波能應用技術(shù)在食品加工領(lǐng)域的新發(fā)展

    微波真空（冷凍）干燥 真空冷凍干燥（FD脫水）最早產(chǎn)生于1909年，用于生物材料及生物組織的研究。微波真空冷凍升華干燥（MD脫水)源于二戰期間，當時(shí)戰爭需要大量新鮮血液制品，而在儲存、運輸環(huán)節存在許多棘手問(wèn)題無(wú)法克服；另外，抗生素的生產(chǎn)也需要采用凍干技術(shù)。為此，因戰爭需要，科學(xué)家提出一項研究工程，即“血漿不變性冷凍真空微波升華脫水研究工程”，簡(jiǎn)稱(chēng)“血漿工程”。把剛抽出的新鮮血漿在極短的時(shí)間內速凍成冰塊，然后在真空條件下，施以微波升華干燥、脫水成干血粉（含水量約1％），用鋁箔復合袋避光密封，保質(zhì)期可達兩年以上，運到前方加定量的無(wú)菌蒸餾水稀釋即可當新鮮血漿注射。這項工程開(kāi)創(chuàng )了微波升華脫水干燥步入實(shí)用的先河。

    1、最好地保存原物料的色、香、口味和營(yíng)養成份；因凍干食品是在低溫真空（缺氧）條件下完成，酶和細菌不滋生，食品不變質(zhì)、不氧化，營(yíng)養成份特別是那些遇高溫會(huì )分解的維生素、化凍時(shí)與水一起流失的水溶性營(yíng)養成份損失少。據美國陸軍委托食品容器研究所測定：凍干干燥法對肉、蛋、豆類(lèi)、青菜、甜玉米等食品中的蛋白質(zhì)無(wú)損害，Vc、β胡蘿卜素和其它水溶性維生素僅損失5%，對脂溶性維生素（Ｖａ，Ｄ，Ｅ，Ｋ）則完全不受損失。微波升華脫水能夠最大限度地保留物料中原有的營(yíng)養成份。例如：曬干青菜的維生素、葉綠素等營(yíng)養成份只能保留原有的3%；陰干可以保留17%；熱片快速干燥可保留40%；FD真空冷凍干燥可以保留到70%以上；微波升華干燥的有效成份可以保留到97%。因此稱(chēng)為不變性脫水。

    2、干燥速度快，不受形狀、厚度影響：微波的穿透性加熱和選擇性加熱能均勻地、快速干燥物料。微波處理5～10cm厚度制品時(shí)，干燥時(shí)間可節省原來(lái)的30%；若厚度增加到20～30cm時(shí)，則可節省時(shí)間60%以上。例如：用常規熱傳導給小香蔥做冷凍干燥，需18～21小時(shí)；而用微波僅8～9小時(shí)。

    3、 能最好的保持原物料形狀、口感與風(fēng)味、復水性好。

    4、節能降耗：熱效率高，理論計算可達94%。

    5、產(chǎn)品品質(zhì)高：常規熱傳導升華脫水時(shí)，有用溫度載熱油，或用密封增壓技術(shù)把水加熱，在加熱板中強制循環(huán)，傳遞熱量給盛料盤(pán)和物料，底部物料中熱敏物質(zhì)因長(cháng)時(shí)間過(guò)熱而變性、變色、變味，嚴重的變焦黃，就是進(jìn)口設備正品率也不超過(guò)90%，國產(chǎn)只達60%上下，而微波獨特的加熱方式使物料內外同時(shí)升溫汽化，脫水后的產(chǎn)品上、下質(zhì)量一致，可達到100%合格率。產(chǎn)品保存期可達3至5年，最長(cháng)10年。而一般的保鮮冷藏至多幾個(gè)月，最多不會(huì )超過(guò)1年。微波兼有殺菌、滅酶功效。

    6、干燥溫度低，適合加工高檔、熱敏性產(chǎn)品：目前廣泛應用在對溫度敏感的藥物、飲料、果汁或富含維生素的物料上。微波真空干燥速溶橘粉裝置，真空室直徑為1.5m，長(cháng)12m，微波功率48kW，使用玻璃增強聚乙烯傳送帶連續傳遞，具有膨化作用。它先將含有63%固形物的橘漿抽吸并涂抹在寬1.2m的傳送帶上，堆高厚度為3～7mm，在10.67KPa～13.38KPa（80～100mmHg）的低壓下輸入微波能量，加熱40min，可膨化到厚度為80～100mm，制成含水率為20%的速溶橘粉，生產(chǎn)能力50kg/h。產(chǎn)品不僅保持橘汁原有色、香、味，而且所保留的維生素C量是噴霧干燥法不可能達到的。

    微波保鮮、殺菌新技術(shù)

    為了防止食品早期變質(zhì)以便儲存，通常使用紫外燈、蒸氣、高壓、鈷60、臭氧、充氮、添防腐劑等方法進(jìn)行殺菌，微波技術(shù)則又開(kāi)辟了一種理想方式，能在短時(shí)間內，對物料內外同時(shí)殺菌，又不破壞營(yíng)養成分。在過(guò)去30年，對食品特別是袋裝、瓶裝食品進(jìn)行了大量研究，采用微波短時(shí)間照射，可快速升溫殺菌。與常規方法相比，可保持更好的口味、顏色和營(yíng)養成份。在我國食品的微波殺菌保鮮技術(shù)已被越來(lái)越多食品生產(chǎn)廠(chǎng)家所采用。

    利用脈沖調制的微波能進(jìn)行殺菌試驗，證實(shí)可以用較小的溫升達到殺菌的目的。這也說(shuō)明微波殺菌不只是熱力殺菌，還有非熱力致死細菌的能力。這就是所謂的非熱效應。根據這個(gè)原理，我們可以在極短的時(shí)間內、采用高于常規微波場(chǎng)能量密度的數倍或數十倍的脈沖微波能量照射食品，不但可以可靠殺死細菌，還可大大降低食品溫升、降低設備的能耗。降低殺菌的成本。目前廉價(jià)的915MHz、2450MHz大功率微波脈沖源已開(kāi)發(fā)出來(lái)，實(shí)用性整機近期可以推出。

    微波與傳統加熱技術(shù)的結合

    眾所周知微波能可將被加熱物質(zhì)內外同時(shí)加熱，但在實(shí)際應用中，由于物體周邊流動(dòng)空氣的影響，外表面散熱較為容易，使得物體內部溫升往往高于外表面。而熱風(fēng)系統中，物體加熱是從外向內進(jìn)行熱的傳導，故外表面溫度往往大于內部?？梢栽O想若將兩種加熱方法結合在一起可有幾點(diǎn)好處：

    1、可真正實(shí)現內外同時(shí)加熱；

    2、環(huán)境溫度上升加大系統抽濕能力，避免水蒸氣在加熱器內部結露；

    3、由于微波設備一次性投資高于常規設備，合理的分配兩者之間比例，可降低系統造價(jià)，起事半功倍效果。

    4、發(fā)揮各自的工藝優(yōu)勢。國外的許多食品干燥項目采用此技術(shù)。日本研制的一種微波膨化干燥蛋黃粉設備使用16只2450MHz，5kW的磁控管，總輸出功率90kW，其方法是先將蛋黃漿料涂布在傳送帶上，用遠紅外預熱到80℃，然后用微波加熱，膨化至3～5cm厚，再急速冷卻到40℃，切碎后繼續用常規方法制成蛋黃粉，日產(chǎn)1噸。瑞典采用2450MHz　30kW的微波裝置生產(chǎn)肉餡餅。由自動(dòng)機械生產(chǎn)的肉餡餅，經(jīng)微波完成烹制過(guò)程，最后用電熱絲加熱使表面褐化，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，每塊餅的處理時(shí)間為2分鐘，每小時(shí)16000只。近幾年國內許多微波食品工程采用綜合加熱技術(shù)，將微波加熱分別與電熱風(fēng)、蒸汽、紅外、噴霧、火焰、冷干風(fēng)等常規加熱方法聯(lián)合使用，取得良好效果。

    微波膨化技術(shù)

    膨化食品深受廣大群眾喜愛(ài)，今幾年發(fā)展較快。微波可迅速加熱食品，并使得內部壓差急劇變化，這種特性使得微波在食品的膨化干燥領(lǐng)域占有一席之地。微波蘋(píng)果膨化生產(chǎn)技術(shù)，是一重大科技創(chuàng )新技術(shù)。

    通過(guò)對蘋(píng)果進(jìn)行系列加工和微波膨化干燥，制成一種新穎獨特的休閑食品――蘋(píng)果脆片。它保持了原有水果的風(fēng)味和色澤，不添加任何添加劑，是地道的天然綠色食品，該產(chǎn)品口感酥脆、酸甜適口、風(fēng)味獨特濃郁、營(yíng)養豐富、復水性好，且便于貯存、運輸攜帶，是老少皆宜的高級休閑食品及邊防、海防、高山、高原上士兵們及野外、水下人員的必需食品。

    它的研制成功是蘋(píng)果加工技術(shù)上一個(gè)重大突破，本技術(shù)還可生產(chǎn)其它果蔬酥產(chǎn)品。薯條、薯片的膨化過(guò)去都是用油炸，這不但增加了食品的熱量、還破壞了其原有的營(yíng)養成分。用微波膨化薯條、薯片，不但保持了食品原汁原味，還省去油炸工藝、口感極好、風(fēng)味獨特，加工成本較低。是農副產(chǎn)品深加工極好項目。

    微波加工方便面的技術(shù)近來(lái)又有所突破，用高場(chǎng)強微波使方便面在加工中產(chǎn)生膨化，生產(chǎn)出的產(chǎn)品復水性極好，對沖泡方便面的水溫要求降低，沖泡時(shí)間縮短，口感上升。此技術(shù)還降低了棕櫚油的損耗。此設備采用2450MHz頻率、功率35kW，班產(chǎn)量3～4噸?？?4小時(shí)連續工作。

    微波設備發(fā)展現狀

    微波應用技術(shù)在我國發(fā)展已有近三十年的歷史，雖然它還屬新興的應用領(lǐng)域，但隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，近幾年微波設備的可靠性、實(shí)用性不斷提高。微波專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家制造技術(shù)也趨于成熟，制造成本大副下降。許多微波食品加工設備均具有操作簡(jiǎn)單、可連續穩定工作、可抗空載、維修方便等特點(diǎn)。微波技術(shù)發(fā)展初期，微波設備有許多典型缺點(diǎn)：加熱不均勻、故障率高、可靠性差、難以操作和維護等，現均得到徹底改善。

    常規微波食品加工設備用于脫水干燥時(shí)，每一度電耗可脫0.5～1公斤水份；用于滅菌保鮮時(shí)每一度電耗可處理7～12公斤物料。用于解凍、膨化物料時(shí)每一度電耗可處理物料12～24公斤。定購微波食品加工設備不但要注意外觀(guān)造型、價(jià)格與質(zhì)量。作為微波設備，有三個(gè)重要性能指標必須了解：

    1、微波泄漏量：微波設備的微波能量泄漏有害人體健康，設備進(jìn)、出料口、爐門(mén)、操作區等地方，微波泄漏應符合國家有關(guān)標準規定。

    2、整機效率：微波設備應是節能高效設備，專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的整機熱轉換總效率應在50％以上。

    3、均勻性：不管微波設備是用于加熱、干燥還是殺菌，其設備加熱物料的溫升差值應小于±5℃。這樣才能保證微波加熱效果的一致性。

    微波設備的設計是以電磁波傳輸理論為基礎的。從事設備設計的技術(shù)人員一般不了解食品的工藝、特性，而食品工藝研究人員積累的大量常規食品加熱的經(jīng)驗又不能全部移植在微波加熱系統，兩者的結合需要一定時(shí)間，這就是目前微波技術(shù)在食品業(yè)推廣所遇到的障礙。

    好在我們已跨入信息時(shí)代，行業(yè)之間合作將很快打破這個(gè)瓶頸。與國外微波設備相比，國內微波技術(shù)本身并無(wú)遜色，但在機電一體化技術(shù)、自動(dòng)控制水平、整機運行可靠性程度和生產(chǎn)線(xiàn)配套能力存在明顯差距，這是今后國內從事微波應用技術(shù)工作的科研人員急需化大力量解決的課題。

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