食品微波技术

食品微波技术食品与生物工程学院狄光辉摘要随着科学技术的发展，微波技术的应用已渗透到了科学领域的许多方面，如无线通信、全球定位系统、雷达、电子和计算机工程学科以及食品加工贮藏中。

微波技术在加工食品上具有加热速度快、保持营养、加热均匀、节能、易于控制、改善生产环境等优点，因此食品微波技术拥有很大的发展前景。

本文主要以微波技术在食品工业中的应用为研究主题，综合国内外的最近研究进展进行相关分析和综述，分析得出微波食品在我国具有很大的发展前景，本文还对微波食品的开发优势和开发前景进行了阐述，对未来微波食品的开发具有指导意义。

关键词:食品微波技术，杀菌，加热，干燥前言微波技术作为一种现代高新技术在食品中的应用越来越广泛。

目前在国内主要用在食品干燥、杀菌和保鲜、萃取、烘焙、蒸煮、调温和解冻、热烫、家庭烹调、催陈以及烧结、合成等方面。

①干燥的基本目的是为了除去物料中的水分；②杀菌的目的是限制微生物和酶引起的腐败；③催熟、萃取等是根据加工的对象，利用微波的一些特殊效果(如催熟、强化萃取和解冻)进行加工；④焙烤和膨化是利用微波所产生的较高温度直接达到加工的目的；⑤微波蒸煮过程已经成功的用于预煮熏肉、肉饼和家禽；○6微波调温是将冷冻的固态食品的温度升高到冰点以下，解冻可用于冷冻馒头、冷冻肉及其制品的解冻；热微波烫过程用于失活新鲜水果和蔬菜的物料中酶类，防止冷冻期间未成熟食品的腐败；○8利用微波炉快速简便的烹调工具，家庭烹调越来越受欢迎○9微波烧结技术是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微波结构耦合而产生热量，材料的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度而实现致密化的方法，是快速制备高质量的新材料和制备具有新性能的传统材料的重技术手段。

它具有烧结温度低、烧结时间短、能源利用率和加热效率高、安全卫生无污染等优点。

采用微波高新技术改造传统食品工业，将为食品工业开辟一条新的途径。

微波能在食品工业上的应用是科学发展与人类社会进步的需求，目前在国内外已发展成为一项极有前途的新技术。

相信通过微波工业与食品工业技术人员的紧密配合，进一步完善微波食品加工理论，开发新型微波加工设备，建立微波食品加工工艺，微波技术在食品加工中的应用将日趋深入与广泛。

食品加工的生产效率、工艺水平和食品质量与安全性将会得到进一步提高。

第一章文献综述1.1微波的简介微波一般是指波长在1m m～l m范围(其相应的频率为300～300000M H z)的电磁波。

微波的传统应用是将微波作为一种传递信息的媒介。

近年来，除了传统的微波应用继续发展外，微波作为一种能技术迅速发展，将微波能广泛用于对物体进行加热和干燥等。

目前915M H z和2450M H z2个频率已广泛地为微波加热所采用[1]。

1.2国外微波技术在食品工业中的应用微波技术的发展可追溯到第二次世界大战时期。

l945年，美国雷声公司工作人员泊西·斯潘塞在雷达试验时偶然发现衣袋里的糖果因泄露的微波而发热融化，进而经过一系列实验研究之后，申请了世界上第一个微波能应用于食品加工的专利，从此揭开了微波能技术在食品工业中应用历史的第一页。

1947年，该公司的马文·贝克根据微波热效应加热原理，研制了第一台用于加热食品的大型微波炉。

人们开始认识微波具有在食品内部迅速生热并产生均匀温度的特点，不仅相继开发了各种家用微波炉，同时开始将其应用于工业加热技术上。

1965年，美国C r y d r y C o．公司研制成功第一台用于干燥马铃薯片的隧道式工业微波干燥设备，并在S e yf e r t F o o d s(美国赛非特)食品公司投入使用。

同年物管理局的鉴定，批准在食品工业上应用微波，从此微波在工业上应用的价值引起了人们的广泛关注。

微波能技术在美国、日本、加拿大、欧洲等地异军突起，在解决食品工业的多种。

1.3我国微波技术在食品工业中的应用我国的微波技术应用也正是从食品工业开始的。

1975年第一台隧道式微波加热器设备在上海儿童食品厂投入使用，主要用来干燥乳儿糕，使产品干燥时间从原蒸汽干燥6～8h缩短到9m i n，并解决了破碎、哈败、霉变等问题，节约劳动力50％，实现了生产自动化。

以后在豆制品、粮食、花粉、药材、人参、鹿茸、固体饮料、糕点、方糖的快速干燥，鱼类制品、干果的焙炒，酒类的陈化，以及牛奶和软包装食品的快速低温灭酶、杀菌等方面相继获获得应用。

通过这一技术，可以提高产品质量、提高劳动生产率、改善劳动环境。

第二章微波在食品加工中的应用2.1杀菌和保鲜食品的传统杀菌，通常可以采用高温干燥、烫漂、巴氏灭菌、冷冻以及防腐剂等常规技术来实现。

但这些设备大都庞大，处理时间长，灭菌不彻底或不易实现自动化生产，同时往往影响食品的原有风味和营养成分。

而微波杀菌是使食品中的微生物，同时受到微波热效应与非热效应的共同作用，使其体内蛋白质和生理活动物质发生变异而导致微生物生长发育延缓和死亡，达到食品杀菌保鲜的目的。

微波杀菌温度为70℃~90℃，时间约为90 s～120 s。

由于微波杀菌时间短、温度低，广泛用在各类食品上。

例如：塑料袋包装鸡肉、鸭肉、鸡爪、叉烧、肉松、熏鱼、牛肉干等的杀菌保鲜。

经微波杀菌后又鲜又软依然保持产品原有风味[2]。

2.2干燥微波工艺在干燥过程中可以独立使用，也可与传统加热法结合进行。

它对水分含量在20%以下的食品最为有效，已成功地应用于土豆片、面条、调味品、小食品、海产品、蔬菜、果粉、蛋黄粉、人参、金银花、肉干、肉脯、菇类、茶叶等品种的干燥。

与传统干燥方法相比，不但干燥效率高，干燥时间短，而且能够较好地保持物料的色、香、味和营养物质含量，同时具有独特的杀菌优势，利于产品贮藏。

近年来，我国已研制出先进成熟的微波真空脱水设备和微波冷冻升华干燥设备。

还针对高水分含量的果品蔬菜干燥研制开发了微波与热风干燥相结合的干燥设备。

产品先经微波热烫灭酶，然后经过热风干燥，最后再经微波干燥，使干燥速率比单纯用热风干燥提高8倍[3]。

2.3焙烘雀巢公司用2450M H Z、10k W微波设备烤可可豆，加工时间为5~10 m i n，比传统焙烤时间缩短一半。

面包生产中利用微波醒发面团，可以缩短醒发时间，微波焙烤可使面包具有良好的组织形态，但面包上色不够，须结合传统加热使表面褐变，或采用特殊的容器或包材，或采用易发生褐变反应的添加剂生产面包。

微波烧炙已被成功用于熏肉、肉饼和家禽的加工，不仅可以缩短加工时间，降低生产成本，而且可提高产率和产品的保藏性[4]。

2.4萃取微波萃取的机理可从两方面考虑，一方面微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质，到达物料内部维管束和腺胞系统。

由于吸收微波能，细胞内部温度迅速上升，使其细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力，细胞破裂，细胞内有效成份自由流出，在较低的温度条件下被萃取介质捕获并溶解。

通过进一步过滤和分离，便获得萃取物料。

另一方面，微波所产生的电磁场加速被萃取部分成分向萃取溶剂界面的扩散速率，例如用水作溶剂时，在微波场下，水分子高速转动成为激发态，这是一种高能量不稳定状态，或者水分子汽化，加强萃取组分扩散的驱动力;或者水分子本身释放能量回到基态所释放的能量传递给其它的物质分子，加速其热运动，缩短了萃取组份分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间，从而使萃取速率提高[5]。

2.5热烫微波热烫过程用于失活新鲜水果和蔬菜等物料中的酶类，防止冷冻期间未成熟食品的腐败[1]。

2.6调温和解冻调温是将冷冻的固态食品的温度升高到冰点以下的过程。

微波调温不用打开产品包装，并可在数分钟内完成，而在传统的解冻室中则需要2～5d，从而减少了表面区域的微生物生长和腐败。

微波调温可节省处理时间，减少汁液流失，没有或很少质量损失，占用空间小(约是传统技术的1/10)，减少生产复杂性，避免细菌生长，保持肉的酸度，劳动量也很小。

微波技术可应用于冷冻馒头、冷冻肉及其制品的解冻；微波加热可在保留大蒜色泽、风味、质地、营养的前提下，去除蒜臭，效果良好[1]。

2.7蒸煮微波蒸煮过程已成功地用于预煮熏肉、肉饼和家禽。

熏肉加工用热空气帮助除去水分，家禽加工则用饱和蒸汽以避免沙门氏菌的污染。

这种工艺可增加产率，缩短制备时间，减少劳动成本，并可获得高质量的产品。

据报道，微波加工熏肉，由于不会出现过热损失，产量可提高25％～38％；加工家禽，由于减少了水分损失，产量也可增加10％[1]。

2.8家庭烹调由于微波炉这种快速简便的优点，目前许多食品生产厂家正把他们的食品开发目标转移到微波食品上来。

开发的微波食品包括耐贮精制小菜，冷藏小包装速熟小菜，蔬菜、配菜和甜食，耐贮预煮汤料，法国炸马铃薯食品，脆花生糖、爆玉米花、冷冻薄烤饼等[1]。

2.9膨化现在膨化小食品多以挤压、油炸和气流式方式生产。

近年来已有很多研究者采用微波对米粉、马铃薯、红薯及一些水果进行膨化工艺研究。

以糯米微波膨化为例，物料膨化的主要动力是其内部所含的水分，当米胚受微波辐射后迅速升温，在短时间内使物料纤维组织结构间的水分汽化成蒸汽，产生强大的蒸汽压差并促使纤维结构间距膨大，水分逸出而物料定型呈微孔而得到膨化产品[6]。

第三章微波食品的开发前景与展望我国的微波食品开发尚处于初级阶段，和国外相比具有很大的差距。

因此，我们开发微波食品具有广阔的开发前景和空间。

3.1微波食品的开发优势随着微波炉在我国普通家庭中的普及率的不断提高和对微波食品的迫切需求，微波食品的市场将十分看好。

因为微波食品有着自身的优势：微波食品更符合营养和卫生的要求；具有无可比拟的方便快捷性；其口感和风味可与传统食品媲美；有利于促进传统食品与外国快餐抗衡，其出口潜力大；更重要的是微波食品可以促进微波炉工业的发展[1]。

3.2微波食品的开发方向人们在吃饱的前提下，更加注重营养平衡。

因此开发微波食品首先应该考虑营养均衡，其次要考虑不同的消费群体，比如：军队专用微波食品，学生专用微波食品等。

再就是要考虑为特定人群补充特定营养素，比如：老年微波食品，孕妇微波食品，婴儿微波食品等，即将强化食品的思路混入微波食品中，这是一大发展方向。

就我国目前的微波食品而言，产品种类不多。

所以，微波食品应该向多样性发展。

在我国开发中式微波菜肴和主食是一大发展趋势。

主食应该以各种米饭和传统面食为主，菜肴应该以中式传统风味为主，各大特色菜和不同风味的名菜为辅。

但是由于微波加热和熟制的特点，可能会给微波食品的色泽风味带来一定困难，尤其中餐成分复杂，讲究色、香、味、形、质构等特点，所以开发中餐微波食品仍有大量工作要做。

开发和生产能在非冷藏条件下就有较长货架期(如保鲜18个月以上)的微波食品是今后的发展趋势。

这就要求我们搞好微波食品的卫生质量管理，对原料、生产、包装、流通等各个环节都要有高起点的质量控制，全面把好质量关；其次充分利用最新的技术成果，降低包装成本，使包装更具有方便性和安全性，保证较长的货架期[7]。