微波技術食品工業應用范文

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微波是一種頻率極高的電磁波,其頻率范圍在300MHZ-300GMHZ,微波技術是上世紀中葉興起的無線電技術,它首先被廣泛應用于無線電通訊、廣播、電視、導航、遙撼、遙測、雷達等領域。近些年來，它又作為一種能源在經濟建設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，作為一種工業加工手段，它首先在食品工業中得到了應用，主要用于干燥、殺菌、焙烤、熟化、膨化、調溫解凍、酵化、催熟等，有利地促進了食品工業發展。隨著經濟和科學技術的發展，微波能技術將在食品工業中得到更廣泛的應用。

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用，微波對物料的作用有物理、化學、生物等效應，可用于各種目的，但應用最廣泛的是微波加熱。

微波加熱是極高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，物料得以迅速干燥。

微波殺菌是微波的熱效應和生物效應共同作用的結果。微波對細菌的熱效應是使蛋白質變性，使細菌失去營養、繁殖和生存的條件而死亡；生物效應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，細胞因此營養不良，不能正常新陳代謝，細胞結構功能紊亂，生長發育受到抑制而死亡。此外，決定細胞正常生長和穩定遺傳繁殖的核酸（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致氫鍵松弛、斷裂和重組，從而誘發遺傳基因突變，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和生物效應對生物的破壞作用，因此，微波殺菌溫度低于常規方法，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，數秒到數十秒就能把微波能轉為熱能。微波具有選擇性加熱，使加熱更均勻。

2.節能高效：由于含有水分的物質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，節約能量1/3。

3.防霉殺菌保鮮：微波加熱具有熱效應和生物效應，因此，能在較低溫度下滅霉和殺菌；能最大限度地保存物料的活性和食品中的維生素、色澤和營養成分。

4.工藝先進，可連續生產：只要控制微波功率即可實現加熱或終止，它有完善的傳送系統，可確保連續化生產，實現計算機控制，節省勞力。

5.安全無害：由于微波能是控制在金屬制成的加熱室內和波導管中工作，所以微波被有效地控制。沒有放射線危害及有害氣體排放，不產生余熱，既不污染事物，也不污染環境，改善勞動條件。

6.設備占地面積少，節省投資。

三、微波能在食品工業中的應用：

微波作為能源被實際使用于食品加工，始于20世紀40年代美國制造第一臺微波爐，以后陸續有食品工業中應用的微波能設備問世。主要使用在以下幾個方面：

1.干燥。是微波能應用最廣泛的一個領域。如用于干燥面條、調味品、添加劑、瓜子、花生、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，該機比傳統熱風干燥節能25%。日本利用915MHZ、25KW和2450MHZ、10KW微波設備干燥中式方便面，還可對薯片、洋蔥片進行加工。產品的色澤、口味、口感都比傳統的方法好。微波干燥對于水分含量在20%以下的物料效果最好，比起傳統方法加熱干燥速度快得多，節能。

2.滅菌。微波滅菌較之傳統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磅面包片的生產線上。經微波處理后，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天然花粉后，實現了連續化生產，生產效率提高了十幾倍，節電80%以上，產品質量好，經濟效益顯著。需要強調的是，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，此時微波設備“一機兩用”，可加工設備，減少投資。

3.烘烤。微波對食品物料加熱升溫超過120℃即可產生烘烤效果。如雀巢公司用2450MHZ、10KW微波設備焙烤可使加工時間僅需5-10分鐘，比傳統焙烤速度快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備焙烤“南乳花生米”，生產出的花生米比傳統方法生產的花生米更松脆、清香、可口，其產品出口到北美等地。

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、質量較為穩定、綜合成本低等優點，因而在現代化的食品工業中顯出了極大的優越性。而膨化技術作為一種新型的食品加工技術則經歷了從油炸膨化、焙烤膨化到目前使用的擠壓膨化技術、微波膨化技術等階段的發展。微波膨化技術是隨著微波能在食品加工的應用而發展起來的，它是微波加熱干燥的一個特殊應用。其原理是微波能量到達物料深層，轉換成熱能，將物料深層水份迅速蒸發形成較高的內部蒸汽壓力條件，迫使物料膨化。以淀粉和蛋白質為主要成分的生料，在經過蒸煮、干燥等預加工后再經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用有3個方面：對淀粉精制生料的膨化干燥加工，對蛋白質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，申請了多項關于大豆蛋白制法的專利，并對蛋白質的膨化干燥加工和水份的關系，及其與食鹽、膨化劑的關系，與淀粉添加量的關系，與粘稠劑、含氣泡劑的關系進行了大量的實驗研究。

米在經過浸泡、蒸熟后再經微波膨化成半熟米，是微波膨化干燥的另一個重要應用，如速食米或將煮過的已成型米從冷凍狀態送入微波爐內加熱，形成有膨化的米制品，其外表有硬殼，內部組織軟而松。還可事先加入風味混合物，可做出洋蔥-黃油及豆油-芝麻風味的產品等。

微波膨化加工也可應用在焙烤食品生產中。在以酵母發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致的膨化食品的不可口性。

四、結論：

微波能技術在食品工業中的應用對于提高產品品質，降低生產成本，改善勞動條件，提高生產效率和經濟效益，改造傳統加工工藝，開發新產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應用的研究，越來越多的食品企業采用和將要采用微波能技術。可以預期，微波能技術在食品工業中更為廣泛的應用，將進一步提高我國食品工業的裝備和技術水平，而國內微波能技術及設備制造廠家的水平也在不斷提高，以滿足食品工業日益增長的需要。