第五章食品微波技术

上述讨论的这些因素有些相互关联，有些还受别的因素影响。 例如物料的介电特性和比热容，不仅受温度的影响，而且也与食 品中的盐浓度有关，盐含量增加，加热速度加快，但穿透深度减 小。影响微波加热的因素非常复杂，实际工作中应慎重考虑选择 和掌握各项控制条件。
三 食品的微波杀菌技术
（一）微波杀菌的机理
食品微波杀菌的机理包括热效应和非热效应。
二 微波加热的原理与特点
（一）微波加热的基本原理
食品微波加工技术的原理主要是利用它的热效应。食品 中的水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物等都属于电介质，微 波对它们的加热称作介电感应加热。由于水分子的特殊结构， 在微波作用下，是引起食品材料发热的主要成分。
+ H2O −
偶极距
微
微
波
波
电介质
微波加热的原理
微波一般是指波长在1mm～lm范围(其相应的频率为300～ 300000MHz)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，应用于雷达、通讯、测量等方面。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也迅速发展， 将微波能广泛用于对物体进行加热和干燥等。
为了防止民用微波技术对军用雷达和通讯广播的干扰，国 际上规定供工农业、科学及医学等民用的微波有4个波段，即 433.92MHz、915MHz、2375MHz和2450MHz。目前915MHz和 2450MHz 2个频率已广泛地为微波加热所采用。
（a）常规干燥 （b波的量远大 于微波加热区设备部件(箱体)对微波的吸收，其能量 利用率远大于其他加热方法。能量利用率可到达80％ 以上。
1. 物料整体受热； 2. 微波能的全吸收。
（二）微波真空干燥
所谓微波真空干燥是以微波加热为加热方式的真空干燥。 采用微波真空干燥可以降低干燥温度和显著缩短干燥时间， 可以进一步提高产品品质。
4.物料的密度
物料的密度大，其升温速度慢。物料的密度不仅由于影响单位体积 热容量而直接影响微波对物体的加热，而且还影响物料的介电性质，从 而间接影响微波的热效应。
5.物料的比热容
比热容小的物质温度升高的速度快。食品往往是多种原材料配制 而成的多组分混合体系，不同成分具有不同的比热容，从而会有不同的 温升速度，不同的组分又呈现不同的介电特性，故有不同的吸收微波功 率的能力。因此，在多组分食品的微波加热中，应该很好地对比热容加 以控制，以便使各组分的加热速度达到基本同步的要求。
四 食品的微波干燥技术
（一）微波干燥的特点和机理
绝热层
特 点：
1.物料干燥过程中的干燥层首先在物 料内层形成，然后由里层向外扩展；
2.在低含水量（小于5％）物料干燥过 程中，微波干燥效率远高于常规干燥 法；
3.微波干燥节能。
热 介 质 温 度 中心温度
室温
（a）
干燥层
（b）
常规和微波干燥层形成示意图
第五章 食品微波技术
➢概 述 ➢ 微波加热的原理与特点 (重点) ➢ 食品的微波杀菌技术 ➢ 食品的微波干燥技术 ➢ 微波保鲜技术及其他应用 ➢ 微波应用中的有关问题 ➢ 食品的远红外加工技术 ➢ 食品的电磁加工技术
一概 述
微波技术的发展历史：
微波技术的发现可追溯到二战时期雷达的发明。而微 波的加热技术在食品工业中的应用则是1945年美国雷声公 司工作人员泊西·斯潘塞在雷达试验时偶尔发现衣袋里的 糖果因泄漏的微波而发热融化了，经过进一步的实验研究， 申请了世界上第一个微波应用于食品加热的专利，从此微 波技术开始在食品加工领域广为应用。
1.微波频率
频率越高，加热速度越快，但并非频率越高，对加热操作越有 利，在进行微波加热时，还应考虑微波的穿透深度。频率越高，波 长就越短，其穿透深度也就越小。
2.电场强度
电场强度是与微波加热器功率相联系的指标。功率越大，电场 强度越大，其加热速度快。在食品加工中，加热速度不一定越快越 好，加热操作应根据加工要求来进行。因此，在微波加热器的设计 中，都有功率调节旋钮，以满足不同的加工要求。
诱发一些基因突变，中断细胞的正常生理功能。
与电场杀菌、磁场杀菌、辐照杀菌的机理比较？
微波干燥杀菌一体机
（二）微波杀菌技术的应用
人们对微波应用于肉、肉制品、禽制品、水产品、水果 和蔬菜、罐头、奶、奶制品、农作物、布丁和面包等一系 列产品的杀菌、灭酶和消毒进行了大量的研究。微波杀菌 比常规的杀菌方法更能保留更多活性物质，即能保证产品 中具生理活性的营养成分是其一大特点。因此，它应用于 人参、香菇、猴头菌、花粉、天麻以及其他中药、中成药 的干燥和杀菌是非常适宜的。
3.物料的介电性质
在一般情况下，加工物料的含水量愈大，其介质损耗也愈大。某些 物料在温度上升时，其介质损耗系数降低，这时就出现了所谓的自动平 衡。微波加热的这种自动平衡作用使得物料的加热更均匀，避免出现局 部过热的缺陷。但是，有些物料在加热时，温度上升，其介质损耗系数 也升高，这时就出现恶性循环。
1.热效应
微波作用于食品，食品吸收微波能，温度升高。食品中污 染的微生物细胞在微波场的作用下，产生热效应，温度升高。 温度的快速升高使其蛋白质结构发生变化，从而失去生物活性， 使菌体死亡或受到严重干扰而无法繁殖。
2.非热效应
① 细胞膜离子通道改变； ② 蛋白质变性； ③ 改变生理生化反应的活化能； ④ 诱发各种离子基团，使微生物的生理活性物质发生改变； ⑤ 导致DNA和RNA结构中氢键的松弛、断裂和重新组合，
3.加热易于瞬时控制
微波加热的热惯性小，可以立即发热和升温，易于控制，有 利于配制自动化流水线。
4.选择性吸收 某些成分非常容易吸收微波，另一些成分则不易吸收
微波，这种微波加热的选择性有利于提高产品的质量。
5.加热效率高 加热作用始自加工物料本身，基本上不辐射散热，所
以热效率高，可高达80％。
（三）影响微波加热的主要因素
常用微波炉的频率2450MHz，就相当于使水分子在一秒内要 发生180度来回转动24.5亿次，这样就会引起水分子之间强烈地摩 擦，使分子热运动加剧，这就是微波加热的原理。
（二）微波加热的特点
1.加热速度快
一般只需常规方法的1/10～1/100的时间就可完成加热过程。
2.加热均匀性好
微波加热是内部均匀加热，不需热传导。