微波加熱機(jī)理:
微波具有一定的能量(電磁場(chǎng)能)。在一定的條件下,它作為一直工能源予以應(yīng)用,微波對(duì)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(chǎng)能量轉(zhuǎn)化為熱能。水分子是極性分子,強(qiáng)烈吸收微波。含有水分的物料在受到足夠的微波輻射時(shí),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(duì)細(xì)菌的熱效應(yīng)是使蛋白質(zhì)變性,使細(xì)菌失去營(yíng)養(yǎng)、繁殖和生存的條件而死亡;生物效應(yīng)是微波電磁場(chǎng)改變細(xì)胞膜斷面的電位分布,影響細(xì)胞周圍電子和離子濃度,從而改變細(xì)胞膜的通透性能,細(xì)胞因此營(yíng)養(yǎng)不良,不能正常新陳代謝,細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能紊亂,生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制而死亡。此外,決定細(xì)胞正常生長(zhǎng)和穩(wěn)定遺傳繁殖的核酸(RNA)是由若干氫鍵緊密連接而成的卷曲形大分子。足夠強(qiáng)的微波場(chǎng)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(chǎng)的熱效應(yīng)和生物效應(yīng)對(duì)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(shí)間僅約需8-10分鐘。
二、微波加熱特點(diǎn):
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(dá)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)能高效: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(yuǎn)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(yíng)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(shí)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(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)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*,改善勞動(dòng)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(shí)際使用于食品加工,始于20世紀(jì)40年代美國(guó)制造*臺(tái)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(gè)方面:
1.干燥。是微波能應(yīng)用zui廣泛的一個(gè)領(lǐng)域。如用于干燥面條、調(diào)味品、食品添加劑、瓜子、花生、蔬菜、菇類、肉脯等。美國(guó)微波干燥公司研制的915MHZ、60KW的通信面干燥機(jī)每小時(shí)加工通信面4000磅,而細(xì)菌含量?jī)H為原來的1/15,該機(jī)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)備干燥方便面,還可對(duì)薯片、地瓜干,洋蔥片,生姜片,進(jìn)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(duì)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。環(huán)保。
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(diǎn)。瑞典公司用2450MHA、80KW的微波面包殺菌防霉機(jī),用于每小時(shí)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(shí)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(zhǎng)到30-60天。采用2450MHZ、10KW隧道式微波干燥滅菌機(jī)后,實(shí)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(jì)效益顯著。需要強(qiáng)調(diào)的是,在食品加工中,微波干燥、滅菌往往是同時(shí)進(jìn)行,也即在對(duì)食品干燥的同時(shí)亦進(jìn)行了殺菌,此時(shí)微波設(shè)備“一機(jī)兩用”,多功能加工設(shè)備,減少投資。
3.烘烤。微波對(duì)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(shí)間僅需5-10分鐘,比傳統(tǒng)焙烤速度快1倍以上,小時(shí)加工量達(dá)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(shí)60年代末在我國(guó)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(dòng)化程度高、質(zhì)量較為穩(wěn)定、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn),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(gè)特殊應(yīng)用。其原理是微波能量到達(dá)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(zhǎng)期保存而不“回生”。