微波在食品工業應用新發展

更新時間：2011-07-07

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　　濟南瑞晨工業微波設備有限公司
　　
　　隨著我國國民經濟實力增強、人民生活質量的提高，食品機械迅猛發展，微波食品加工設備也步入一個新的發展時期。家用微波爐已進入千家萬戶，人們越來越多的了解并感覺到微波加熱特性。這為微波能應用發展的打下良好的基礎。九十年代后，我國微波食品機械以成為微波應用領域主流，取得可觀的效益。本文僅從微波技術應用的一個側面，介紹近幾年微波在食品工業的技術發展。
　　
　　一、微波真空（冷凍）干燥
　　
　　真空冷凍干燥（FD脫水）早產生于1909年，用于生物材料及生物組織的研究。微波真空冷凍升華干燥（MD脫水）源于二戰時期，當時戰爭需要大量新鮮血液制品，而在儲存、運輸環節存在許多棘手問題無法克服；另外，抗生素的生產也需要采用凍干技術。為此，因戰爭需要，科學家提出一項研究工程，即“血漿不變性冷凍真空微波升華脫水研究工程”，簡稱“血漿工程”。把剛抽出的新鮮血漿在極短的時間內速凍成冰塊，然后在真空條件下，施以微波升華干燥、脫水成干血粉（含水量約1%），用鋁箔復合袋避光密封，保質期可達兩年以上，運到前方加定量的無菌蒸餾水稀釋即可當新鮮血漿注射。這項工程了微波升華脫水干燥步入實用的先河。
　　
　　我國于87年開始微波真空干燥和微波真空冷凍干燥技術研究，93年研制出了大型微波真空冷凍設備投入蔬菜的冷凍干燥，近幾年技術上不斷創新，又攻克了微波在低真空狀態下易拉弧放電技術難點，現在實用性微波真空冷凍干燥已推上市場。同時微波真空干燥機也進入批量生產階段。微波真空（冷凍）干燥與其他干燥方法比較的性：
　　
　　1、地保存原物料的色、香、口味和營養成份；因凍干食品是在低溫真空（缺氧）條件下完成，酶和細菌不滋生，食品不變質、不氧化，營養成份特別是那些遇高溫會分解的維生素、化凍時與水一起流失的水溶性營養成份損失少。據美國*委托食品容器研究所測定：凍干干燥法對肉、蛋、豆類、青菜、甜玉米得等食品中的蛋白質無損害，Vc、B胡蘿卜素和其他水溶性維生素僅損失5%，對脂溶性維生素（Va,D,E,K）則不受損失。微波升華脫水能夠大限度地保留物料中原有的營養成份。例如：曬干青菜的維生素、葉綠素等營養成份只能保留原有的3%；陰干可以保留17%以上；微波升華干燥的有效成份可以保留到97%。因此稱為不變性脫水。
　　
　　2、干燥速度快，不受形狀、厚度影響：微波的穿透性加熱和選擇性加熱能均勻地、快速干燥物料。微波處理5~10cm厚度制品時，干燥時間可節省原來地30%若厚度增加到20~30cm時，則可節省時間60%以上。例如：用常規熱傳導給小香蔥做冷凍干燥，需18~21小時；而用微波僅8~9小時。
　　
　　3、能的保持原物料形狀、口感與風格、復水性好。
　　
　　4、節能降耗：熱效率高，理論計算可達94%。
　　
　　5、產品品質高：常規熱傳導升華脫水時，有用溫度載熱油，或用密封增壓技術把水加熱，在加熱板中強制循環，傳遞熱量給盛料盤和物料，底部物料中熱敏物質因長時間過熱而變性、變色、變味，嚴重的變焦黃，就是進口設備率也不超過90%，國產只達60%上下，而微波*的加熱方式使物料內外同時升溫汽化，脫水后的產品上、下質量一致，可達到*率。產品保存期可達3至5年，長10年。而一般的保鮮冷藏至多幾個月，多不會超過1年。微波兼有殺菌、滅酶功效。
　　
　　6、干燥溫度低，適合加工、熱敏性產品：目前應用在對溫度敏感的藥物、飲料、果汁或富含維生素的物料上。微波真空干燥速溶橘粉裝置，真空室直徑為1.5m，長12m，微波功率48Kw,使用玻璃增強聚乙烯傳送帶連續傳遞，具有膨化作用。它先將含有63%固形物的橘漿抽吸并涂抹在寬1.2m的傳送帶上，堆高厚度為3~7mm，在10.67kpa~13.38kpa（80~100mmHg）的地壓下輸入微波能量，加熱40min,可膨化到厚度為80~100mm，制成含水率為20%的速溶橘粉，生產能力50kg╱h。產品不僅保持橘汁原有的色、香、味，而且所保留的維生素C量是噴霧干燥法不可能達到的。
　　
　　二、微波保鮮、殺菌新技術
　　
　　為了防止食品早期變質以便儲存，通常使用紫外燈、蒸氣、高壓、鈷60、臭氧、充、添防腐劑等方法進行殺菌，微波技術則又開辟了一種理想方式，能在短時間內，對物料內外同時殺菌，又不破壞營養成份。在過去30年，對食品特別是袋裝、瓶裝食品進行了大量研究，采用微波短時間照射，可快速升溫殺菌。與常規方法相比，可保持更好的口味、顏色和營養成份。在我國的食品的微波殺菌保鮮技術已被越來越多食品生產廠家所采用。
　　
　　利用脈沖調制的微波能進行殺菌試驗，證實可以用較小的溫升達到殺菌的目的。這也說明微波殺菌不只是熱力殺菌，還有非熱力致死細菌的能力。這就是所謂的非熱效應。根據這個原理，我們可以在極短的時間內、采用高于常規微波場能量密度的數倍或數十倍的脈沖微波能量照射食品，不但可以可靠殺死細菌，還可大大降低食品溫升、降低設備的能量。
　　
　　三、微波與傳統加熱技術的結合
　　
　　*微波能可將被加熱物質內外同時加熱，但在實際應用中，由于物體周邊流動空氣的影響，外表面散熱較為容易，使得物體內部溫升往往高于外表面。而熱風系統中，可以設想若將兩種加熱方法結合在一起可有幾點好處：
　　
　　1、可真正實現內外同時加熱；
　　
　　2、環境溫度上升加大系統抽濕能力，避免水蒸氣在加熱器內部結露；
　　
　　3、由于微波設備一次性投資高于常規設備，合理的分配兩者之間比例，可降低系統造價，起事半功倍效果。
　　
　　4、發揮各自的工藝優勢。國外的許多食品干燥項目采用此技術。日本研制的一種微波膨化干燥蛋黃粉設備使用16只2450MHz，5kw的磁控管，總輸出功率90kw，其方法是先將蛋黃漿料涂布在傳送帶上，用遠紅外預熱到80°C，然后用微波加熱，膨化至3~5cm厚，再急速冷卻到40°C，切碎后繼續用常規方法制成蛋黃粉，日產1噸。瑞典采用2450MHz30kw的微波裝置生產肉餡餅。由自動機械生產的肉餡餅，經微波完成烹制過程，后用電熱絲加熱使表面褐化，產品質量明顯提高，每塊餅的處理時間為2分鐘，每小時16000只。近幾年許多微波食品工程采用綜合加熱技術，將微波加熱分別與電熱風、蒸氣、紅外、噴霧、火焰、冷干風等常規加熱方法聯合使用，取得良好效果。
　　
　　四、微波膨化技術
　　
　　膨化食品深受廣大群眾喜愛，今幾年發展較快。微波可迅速加熱食品，并使得內部壓差急劇變化，這種特性使得微波在食品的膨化干燥領域占有一席之地。微波蘋果膨化生產技術，是一重大科技創新技術。通過對蘋果進行系列加工和微波膨化干燥，制成一種新穎*的休閑食品――蘋果脆皮。它保持了原有水果的風味和色澤，不添加任何添加劑，是地道的天然綠色食品，該產品口感酥脆、酸甜適口、風味*濃郁、營養豐富、復水性好，且便于貯存、運輸攜帶，是老少皆宜的休閑食品及邊防、海防、高山、高原上士兵們及野外、水下人員的必須食品。它的研制成功是蘋果加工技術上一個重大突破，本技術還可生產其他果蔬酥產品。薯條、薯片的膨化過去都是用油炸，這不但增加了食品的熱量、還破壞了其原有的營養成分。用微波膨化薯條、薯片，不但保持了食品原汁原味，還省去油炸工藝、口感*、風味*，加工成本較低。是農副產品深加工*項目。微波加工方便面的技術近來又有所突破，用高場強微波使方便面的水溫要求降低，沖泡時間縮短，口感上升。此技術還降低了棕櫚油的損耗。此設備采用2450MHz頻率、功率35KW，班產量3~4噸。可24小時連續工作。
　　
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　　五、微波設備現狀
　　
　　微波應用技術在我國發展已有近三十年的歷史，雖然它還屬新興的應用領域，但隨著現代科學技術不斷進步，近幾年微波設備的可靠性、實用性不斷提高。微波生產廠家制造技術也趨于成熟，制造成本大幅下降。許多微波食品加工設備均具有操作簡單、可連續穩定工作、可抗空載、維修方便等特點。微波技術發展初期，微波設備有許多典型缺點：加熱不均勻、故障率高、可靠性差、難以操作和維護等，現均得到改善。
　　
　　常規微波食品加工設備用于脫水干燥時，每一度電耗可脫0.5~1公斤水份；用于滅菌保鮮時每一度電耗可處理7~12公斤物料。用于解凍、膨化物料時每一度電耗可處理物料12~24公斤。定購微波食品加工設備不但要注意外觀造型、價格與質量。作為微波設備，有三個重要性能指標必須了解：1、微波泄漏量：微波設備的微波能量泄漏有害人體健康，設備進、出料口、爐門、操作區等地方，微波泄漏應符合國家有關標準規定。2、整機效率：微波設備應是節能設備，廠家生產的整機熱轉換總效率應在50﹪以上。3、均勻性：不管微波設備是用于加熱、干燥還是殺菌，其設備加熱物料的溫升差值應小于±5?C。這樣才能保證微波加熱效果的一致性。