2017年微波技術(shù)論文(2)
2017年微波技術(shù)論文
2017年微波技術(shù)論文篇二
微波技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用
摘 要：微波技術(shù)近年來發(fā)展較快，在食品加工中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是在食品添加劑、食品分析、食品分離過程、各個(gè)食品加工單元操作中，幾乎都不同規(guī)模地開展了微波技術(shù)應(yīng)用的探索，并都取得了一定程度的突破。本文就是研究微波技術(shù)在食品加工中的發(fā)展和應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：微波技術(shù);食品加工;應(yīng)用
引言：
微波是一種電磁波。微波包括的波長范圍沒有明確的界限，一般是指分米波、厘米波和毫米波三個(gè)波段，也就是波長從1mm到lm左右的電磁波。微波技術(shù)近年來發(fā)展較快，在食品加工中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著食品微波加工設(shè)備――家用微波爐以及工業(yè)微波爐的進(jìn)一步發(fā)展，社會生活節(jié)奏的進(jìn)一步加快，人們對方便食品需求越來越大，微波食品以及微波加工食品得到了迅速的發(fā)展。在食品工業(yè)中，微波能的應(yīng)用始于20世紀(jì)60年代初。美國的一些家公司分別研制成了波導(dǎo)加熱器、隧道式加熱器，以后又發(fā)展了微波與熱空氣或飽和蒸汽相結(jié)合設(shè)備。如美國的Cambell公司，70年代中期就開始致力于微波食品的開發(fā)，并于1986年成立了很有影響的Cambell微波研究所(CMI)。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微波技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，成為新興的具有可持續(xù)發(fā)展的微波科學(xué)技術(shù)，它不但能完成一些傳統(tǒng)工業(yè)加工中不能完成的工作，而且具有節(jié)能和無污染的顯著特點(diǎn)。利用微波的特性，制成的工業(yè)微波設(shè)備可廣泛用于加熱、干燥、殺菌等工藝之中。
微波能應(yīng)用技術(shù)在我國已有20多年的歷史，經(jīng)過20余年的發(fā)展，我國在微波加熱設(shè)備方面已經(jīng)完全能夠國產(chǎn)化，磁控管的壽命和質(zhì)量大大提高，整體生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)過關(guān)，并能向國外出口。微波在食品工業(yè)中的應(yīng)用，尤其在干燥和殺菌的加工工藝上大大優(yōu)于傳統(tǒng)的高溫干燥、殺菌。因微波加熱干燥時(shí)間短，殺菌溫度低，基本上不破壞食品的營養(yǎng)成分，可大大提高產(chǎn)品質(zhì)量。
一、微波技術(shù)在食品加工中的利用及特點(diǎn)
1.微波加熱
微波本身并不生熱，它只是在被物體吸收后才會發(fā)熱。傳統(tǒng)加熱方式中，熱的傳遞有傳導(dǎo)、對流和輻射三種形式。傳導(dǎo)，即熱量由金屬或其他固體藉傳導(dǎo)作用經(jīng)與之相接觸的表面而傳向被加熱冷物體。對流，即熱量由流體藉對流作用經(jīng)與之相接觸的表面而傳向冷物體。輻射，即將能量以輻射的形式傳遞到達(dá)物體表面，其本質(zhì)與光相似，能量要穿過空間到達(dá)物體表面并被吸收后轉(zhuǎn)化成熱。產(chǎn)生熱輻射必須要有很高溫度的熱源存在。在傳統(tǒng)加熱方式中，被加熱的物體必須處于某一熱的環(huán)境溫度之下，且加熱時(shí)間一般較長。微波對食品的加熱與傳統(tǒng)的加熱不同，它不需要預(yù)先創(chuàng)造食品所處的熱環(huán)境而直接作用，而且被微波加熱的食品內(nèi)也不存在大得溫度梯度，加熱時(shí)間比傳統(tǒng)方法段得多。
另外，微波加工設(shè)備不需要經(jīng)過預(yù)熱就能立即發(fā)揮作用，一旦合上開關(guān)，微波加熱馬上就開始，加熱速度快。短時(shí)間的加熱能夠保證食品有較好的口感且能保留較多的營養(yǎng)素，不會使被加工的食物像傳統(tǒng)加工那樣產(chǎn)生過熱，這對新鮮蔬菜和含有不耐熱營養(yǎng)素食品的加工極為有利。
2.微波殺菌
微波的殺菌分為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)兩種。微波熱效應(yīng)殺菌是指一種由核酸、碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、無機(jī)物和水等復(fù)雜化合物構(gòu)成的生物細(xì)胞的凝聚態(tài)介質(zhì)在強(qiáng)微波場的作用下，使介質(zhì)溫度升高，它的空間的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或結(jié)構(gòu)變化，或者蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，影響介質(zhì)的穩(wěn)定性、溶解度、膨脹性、黏度，這樣就失去生物的活性。
非熱效應(yīng)是指微波的作用會使微生物在其生命化學(xué)過程中所產(chǎn)生的大量離子、電子和其他帶電粒子的排列組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)生破壞，亦即使得微生物的生理和結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞和變化。同時(shí)，微波也會改變細(xì)胞膜周圍電荷的分布，使得膜功能發(fā)生障礙，這樣細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和正常代謝功能發(fā)生了變化，抑制了微生物細(xì)胞的生長，甚至死亡和停止生長。微波還能降低微生物細(xì)胞賴以生存的水分環(huán)境和活度，這樣使得微生物的生存環(huán)境發(fā)生破壞。另外，微波還可以使得細(xì)胞DNA以及RNA分子結(jié)構(gòu)中的氫鍵斷裂和重新組合，誘發(fā)染色體畸變，基因突變，從而破壞細(xì)胞繁殖能力的正常。
二、微波技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用
1.微波干燥(干制)加工
隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，微波技術(shù)在食品干燥中的應(yīng)用越來越廣泛。這是由于微波干燥方法與其他干燥方法相比具有以下一系列的優(yōu)點(diǎn)。微波干燥的特點(diǎn)是：加熱干燥時(shí)間比較短;在物料合適的條件下對食品的加熱比較均勻;便于控制;穿透能力強(qiáng)，熱效率高;微波能沒有熱輻射損耗，比遠(yuǎn)紅外節(jié)約電能約30%左右;微波有穿透滅菌能力，使產(chǎn)品更符合衛(wèi)生要求;生產(chǎn)連續(xù)化，減少操作人員，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，便于現(xiàn)代化管理。
2.微波膨化
微波加熱速度快，物料內(nèi)部氣體(空氣)溫度急劇上升，由于傳質(zhì)速率慢，受熱氣體處于高度受壓狀態(tài);而有膨脹的趨勢，當(dāng)達(dá)到一定的壓強(qiáng)時(shí)，物料就會發(fā)生膨化。
高水分含量的物料，水分在于燥初期大量蒸發(fā)，使制品表面溫度下降，膨化效果不好。當(dāng)水分低于20%時(shí)，由于物料的黏稠性增加，致使物料內(nèi)部空隙中水分和空氣較難泄出而處于高度積聚待發(fā)狀態(tài)，從而能產(chǎn)生好的膨化效果。
用微波膨化加工工藝的適用范圍包括：
(1)以淀粉為主的小食品的加熱膨化干燥具體工藝過程包括將豆、谷類和薯類等原粉加水調(diào)漿，加熱使其膨化，再加入必要的食品添加劑，成型，然后進(jìn)行預(yù)干燥，再用微波加熱，發(fā)泡膨脹，制成小食品和點(diǎn)心。
(2)以蛋白質(zhì)為主的食品的加熱膨化干燥 具體工藝過程包括將魚貝類、禽類等以蛋白質(zhì)為主的原料加入淀粉、強(qiáng)化劑、食鹽、調(diào)味品和膨脹劑等進(jìn)行混合、攪拌、成型、預(yù)干燥，最后進(jìn)行微波加熱。被加熱的食品在產(chǎn)生的二氧化碳?xì)夂退魵獾淖饔孟?，成為質(zhì)地松軟、獨(dú)具風(fēng)味的方便食品。如用雞頸肉、雞肝等雜料加淀粉，利用微波加熱急劇膨化作用試制高蛋白質(zhì)淀粉膨化制品作為方便盒飯配菜，既物盡其用，又有豐厚的商業(yè)利潤。 (3)切面、蕎麥面的加熱膨化干燥蕎麥面、掛面、涼面、粉絲、通心面等在制作過程中添加魚肉、畜肉等動(dòng)物性蛋白質(zhì)，大豆蛋白、小麥谷朊粉等植物性蛋白質(zhì)與膨化劑、發(fā)泡劑及其他佐料揉合成型后，再用微波加熱膨化，就可制成成品。
(4)蔬菜類的加熱膨化干燥莖葉菜類(竹筍、洋蔥、包菜、白菜、菠菜)、根菜類(蘿卜、胡蘿卜、藕)、瓜菜類(南瓜、茄子)、薯類(甘薯、芋頭、土豆、山芋)、菌類(香菇、蘑菇)，藻類(海帶、裙帶菜)等均可利用微波和其他膨化工藝并用方式加熱，膨化干燥制成方便食品。
3.微波殺菌
微波食品殺菌技術(shù)是微波技術(shù)與食品生產(chǎn)工藝相結(jié)合的最新成就。由于它與常規(guī)蒸汽、紫外線等熱力殺菌相比不僅工藝簡單、操作方便、投資少見效快，而且處理溫度較低、作用時(shí)間較短，有利于保存食品的營養(yǎng)成分和原有風(fēng)味，大大延長了保存期，同時(shí)又不含防腐劑，食用安全衛(wèi)生，目前在國內(nèi)外已發(fā)展成熟極有前途的新技術(shù)。我們堅(jiān)信，在當(dāng)前我國食品加工技術(shù)許多方面落后于世界先進(jìn)水平，生產(chǎn)效率低下，能源浪費(fèi)和損耗嚴(yán)重的情況下，只要結(jié)合我國的實(shí)際情況，依靠微波技術(shù)與食品工業(yè)技術(shù)的科技人員的緊密合作、共同努力，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，不僅能使我國傳統(tǒng)食品加工技術(shù)后來居上，趕上世界先進(jìn)水平，而且能使我國食品工業(yè)從加工技術(shù)后來居上，趕上世界先進(jìn)水平，而且能使我國食品。
4.微波解凍
冷凍食品的解凍工藝可以分為融化和調(diào)溫兩種。融化是將凍魚、凍肉進(jìn)行微波快速解凍，可以把原料直接放在輸送帶上，用微波照射。調(diào)溫是根據(jù)下一工序的溫度要求冷凍制品從冷凍條件下的某一溫度升溫薊某一溫度，也同樣可以使用微波技術(shù)。微波工藝條件下，有時(shí)只要數(shù)分鐘便可達(dá)到以上目的，而在室溫下化凍需要16小時(shí)，水浴內(nèi)化凍需要3小時(shí)，且室溫與水浴工藝很難進(jìn)行迅速的調(diào)溫操作。冷凍食品的解凍是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的過程，凍結(jié)食品的熱導(dǎo)率比非凍結(jié)食品的要高得多，兩者之比約為3：1。傳統(tǒng)的解凍方法是在室溫下自然解凍或是用熱水噴淋解凍。熱作用在凍結(jié)制品的表面，再向制品的內(nèi)部緩慢傳導(dǎo)，熔融的表面導(dǎo)熱性差，制品內(nèi)部的溫度上升很慢，解凍所需時(shí)間長，占地面積大，并且會出現(xiàn)表層已經(jīng)融化，但內(nèi)部卻未解凍的現(xiàn)象。若解凍時(shí)間過長，就會出現(xiàn)外層淌水變色，使制品品質(zhì)劣化，汁液損失增加。過長的解凍時(shí)間還可能導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生毒素，影響食品的質(zhì)量，使解凍效果不是很理想。
5.微波解酶
在食品加工中，有些酶會使制品的色澤變差，如果蔬中的過氧化物酶能使制品發(fā)生褐變，有些水解酶類在制品長期存放過程中會使制品的干物質(zhì)損失或產(chǎn)生不良異昧。在食品加工中常常要進(jìn)行滅酶的處理，盡可能使酶失活。
影響酶活性的因素主要是體系的溫度、pH值。鈍化酶活性的常用辦法是調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，即加熱。加工果蔬時(shí)，殺青多用熱水或蒸汽燙漂一定的時(shí)聞，這樣滅酶的效果是顯著的。但是，溫度和時(shí)間的控制非常重要，過高韻溫度或過長的時(shí)間會使制品質(zhì)地變差并給其帶來不愉快的蒸煮味，而且大量的水會使制品中的可溶性營養(yǎng)成分溶出，降低制品的營養(yǎng)價(jià)值。
6.微波萃取
用微波萃取技術(shù)既可以大規(guī)模提取食品中的某些成分，也可以少量制取供食品分析型用的樣品，其共同的特點(diǎn)仍然是速度快、控制方便。一般的萃取步驟是：將一定量的樣品置于微波萃取器內(nèi)，根據(jù)萃取物的情況加入適量的萃取溶劑，然后把設(shè)備控制在所要求的溫度和萃取時(shí)間下，開始加熱萃取直至加熱結(jié)束。把物料冷卻至室溫，取出，經(jīng)過過濾、進(jìn)一步分離、結(jié)晶等純化步驟，制成工業(yè)品或供分析測定的樣品。
微波萃取工藝(MAE)在各種萃取食品分析制樣分離方面的應(yīng)用研究和開發(fā)。這種技術(shù)是使用微波和對微波“透明”的反應(yīng)器和合適的溶劑從各種物質(zhì)中提取各種化學(xué)成分，與傳統(tǒng)的提取方法和樣品制備方法比較，MAE技術(shù)可以降低生產(chǎn)時(shí)間、能源、溶劑的消耗以及廢物的產(chǎn)生，同時(shí)可以提高收率和提取物的純度。它的優(yōu)越性不僅僅在于降低了操作費(fèi)用，而且也合乎環(huán)境保護(hù)的要求，是一種新工藝。
三、結(jié)束語
微波技術(shù)在80年代有較快的發(fā)展，尤其是在食品添加劑、食品分析、食品分離過程、各個(gè)食品加工單元操作中，幾乎都不同規(guī)模地開展了微波技術(shù)應(yīng)用的探索，并都取得了一定程度的突破。利用微波的特性，制成的工業(yè)微波設(shè)備可廣泛用于加熱、干燥、殺菌等工藝之中。微波在食品工業(yè)中的應(yīng)用，尤其在干燥和殺菌的加工工藝上大大優(yōu)于傳統(tǒng)的高溫干燥、殺菌，基本上不破壞食品的營養(yǎng)成分，可大大提高產(chǎn)品質(zhì)量。
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