微波技术食品工业应用范文

微波是一种频率极高的电磁波,其频率范围在300MHZ-300GMHZ,微波技术是上世纪中叶兴起的无线电技术,它首先被广泛应用于无线电通讯、广播、电视、导航、遥撼、遥测、雷达等领域。近些年来，它又作为一种能源在经济建设和人们时常生活中得到了日益广泛的运用，如家用微波炉早已进入千家万户，作为一种工业加工手段，它首先在食品工业中得到了应用，主要用于干燥、杀菌、焙烤、熟化、膨化、调温解冻、酵化、催熟等，有利地促进了食品工业发展。随着经济和科学技术的发展，微波能技术将在食品工业中得到更广泛的应用。

一、微波加热机理：

微波具有一定的能量（电磁场能）。在一定的条件下，它作为一直工能源予以应用，微波对物料的作用有物理、化学、生物等效应，可用于各种目的，但应用最广泛的是微波加热。

微波加热是极高频率的电磁振荡作用于具有电极性的物料分子，使其分子排列趋向剧烈变化，而产生激烈的类似于“摩擦”的效果。使物体变热。此过程即微波的电磁场能量转化为热能。水分子是极性分子，强烈吸收微波。含有水分的物料在受到足够的微波辐射时，其中的水分子吸收微波很快的升温蒸发，物料得以迅速干燥。

微波杀菌是微波的热效应和生物效应共同作用的结果。微波对细菌的热效应是使蛋白质变性，使细菌失去营养、繁殖和生存的条件而死亡；生物效应是微波电磁场改变细胞膜断面的电位分布，影响细胞周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细胞因此营养不良，不能正常新陈代谢，细胞结构功能紊乱，生长发育受到抑制而死亡。此外，决定细胞正常生长和稳定遗传繁殖的核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）是由若干氢键紧密连接而成的卷曲形大分子。足够强的微波场可以导致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因突变，或染色体畸变，甚至断裂。微波灭菌正是利用了电磁场的热效应和生物效应对生物的破坏作用，因此，微波杀菌温度低于常规方法，仅要70-105℃，时间仅约需3-5分钟。

二、微波加热特点：

1.加热迅速、均匀：不需要热传导过程，它能在瞬间穿透被加热物料，穿透深度可达几厘米，甚至十几厘米，数秒到数十秒就能把微波能转为热能。微波具有选择性加热，使加热更均匀。

2.节能高效：由于含有水分的物质极易吸收微波而加热，因此，除少量的传输损耗外几乎无其他损耗。微波加热与远红外加热相比，节约能量1/3。

3.防霉杀菌保鲜：微波加热具有热效应和生物效应，因此，能在较低温度下灭霉和杀菌；能最大限度地保存物料的活性和食品中的维生素、色泽和营养成分。

4.工艺先进，可连续生产：只要控制微波功率即可实现加热或终止，它有完善的传送系统，可确保连续化生产，实现计算机控制，节省劳力。

5.安全无害：由于微波能是控制在金属制成的加热室内和波导管中工作，所以微波被有效地控制。没有放射线危害及有害气体排放，不产生余热，既不污染事物，也不污染环境，改善劳动条件。

6.设备占地面积少，节省投资。

三、微波能在食品工业中的应用：

微波作为能源被实际使用于食品加工，始于20世纪40年代美国制造第一台微波炉，以后陆续有食品工业中应用的微波能设备问世。主要使用在以下几个方面：

1.干燥。是微波能应用最广泛的一个领域。如用于干燥面条、调味品、添加剂、瓜子、花生、蔬菜、菇类、肉脯等。美国微波干燥公司研制的915MHZ、60KW的通信面干燥机每小时加工通信面4000磅，而细菌含量仅为原来的1/15，该机比传统热风干燥节能25%。日本利用915MHZ、25KW和2450MHZ、10KW微波设备干燥中式方便面，还可对薯片、洋葱片进行加工。产品的色泽、口味、口感都比传统的方法好。微波干燥对于水分含量在20%以下的物料效果最好，比起传统方法加热干燥速度快得多，节能。

2.灭菌。微波灭菌较之传统方法灭菌具有速度快、温度低、效率高、可穿透包装物（袋、瓶）灭菌以避免二次污染等优点。瑞典永2450MHA、80KW的微波面包杀菌防霉机，用于每小时加工4400磅面包片的生产线上。经微波处理后，面包片的温度由20℃上升到80℃，时间仅需1-2分钟，处理后的面包片的保存期由原来的3-4天延长到30-60天。采用2450MHZ、10KW隧道式微波干燥灭菌机生产天然花粉后，实现了连续化生产，生产效率提高了十几倍，节电80%以上，产品质量好，经济效益显著。需要强调的是，在食品加工中，微波干燥、灭菌往往是同时进行，也即在对食品干燥的同时亦进行了杀菌，此时微波设备“一机两用”，可加工设备，减少投资。

3.烘烤。微波对食品物料加热升温超过120℃即可产生烘烤效果。如雀巢公司用2450MHZ、10KW微波设备焙烤可使加工时间仅需5-10分钟，比传统焙烤速度快1倍以上，小时加工量达120公斤。几年前已有客户用我公司制造的微波设备焙烤“南乳花生米”，生产出的花生米比传统方法生产的花生米更松脆、清香、可口，其产品出口到北美等地。

4.膨化。膨化食品时60年代末在我国迅速发展起来的一类新型食品，因其组织多孔膨松、口感香酥、益于消化吸收，还因其具有加工方便、自动化程度高、质量较为稳定、综合成本低等优点，因而在现代化的食品工业中显出了极大的优越性。而膨化技术作为一种新型的食品加工技术则经历了从油炸膨化、焙烤膨化到目前使用的挤压膨化技术、微波膨化技术等阶段的发展。微波膨化技术是随着微波能在食品加工的应用而发展起来的，它是微波加热干燥的一个特殊应用。其原理是微波能量到达物料深层，转换成热能，将物料深层水份迅速蒸发形成较高的内部蒸汽压力条件，迫使物料膨化。以淀粉和蛋白质为主要成分的生料，在经过蒸煮、干燥等预加工后再经微波加热膨化成干制品，即可得膨化食品。用微波加热膨化干燥的小食品可长期保存而不“回生”。

目前，微波膨化食品的加工应用有3个方面：对淀粉精制生料的膨化干燥加工，对蛋白质精制生料的膨化干燥加工，对谷豆类、根茎瓜菜类的膨化干燥加工。日本对大豆蛋白制品进行了大量的研究，申请了多项关于大豆蛋白制法的专利，并对蛋白质的膨化干燥加工和水份的关系，及其与食盐、膨化剂的关系，与淀粉添加量的关系，与粘稠剂、含气泡剂的关系进行了大量的实验研究。

米在经过浸泡、蒸熟后再经微波膨化成半熟米，是微波膨化干燥的另一个重要应用，如速食米或将煮过的已成型米从冷冻状态送入微波炉内加热，形成有膨化的米制品，其外表有硬壳，内部组织软而松。还可事先加入风味混合物，可做出洋葱-黄油及豆油-芝麻风味的产品等。

微波膨化加工也可应用在焙烤食品生产中。在以酵母发酵的小麦粉为主原料的食品原料中加入5%-60%的微波膨化小麦粉或长粒米粉，可显著改善微波焙烤小白面包的内部组织及可口性，在食品原料中加入可食的变性淀粉，则可减少微波加热导致的膨化食品的不可口性。

四、结论：

微波能技术在食品工业中的应用对于提高产品品质，降低生产成本，改善劳动条件，提高生产效率和经济效益，改造传统加工工艺，开发新产品等方面都取得了令人瞩目的成就。越来越多的科技人员投入微波能技术应用的研究，越来越多的食品企业采用和将要采用微波能技术。可以预期，微波能技术在食品工业中更为广泛的应用，将进一步提高我国食品工业的装备和技术水平，而国内微波能技术及设备制造厂家的水平也在不断提高，以满足食品工业日益增长的需要。