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1、微微波波技技术术在在食食品品加加工工中中的的应应用用微波技术微波技术l l 随着科技的发展和社会的需求，人们更加关注节能、随着科技的发展和社会的需求，人们更加关注节能、随着科技的发展和社会的需求，人们更加关注节能、随着科技的发展和社会的需求，人们更加关注节能、有效的食品高新技术，微波技术在食品工业上的应用有效的食品高新技术，微波技术在食品工业上的应用有效的食品高新技术，微波技术在食品工业上的应用有效的食品高新技术，微波技术在食品工业上的应用是科学发展与人类社会进步的必然产物，目前在国内是科学发展与人类社会进步的必然产物，目前在国内是科学发展与人类社会进步的必然产物，目前在国内是科学发展与人类社
2、会进步的必然产物，目前在国内外已发展成为一项极有前途的新技术。通过微波工业外已发展成为一项极有前途的新技术。通过微波工业外已发展成为一项极有前途的新技术。通过微波工业外已发展成为一项极有前途的新技术。通过微波工业与食品工业技术人员的共同努力，进一步完善微波食与食品工业技术人员的共同努力，进一步完善微波食与食品工业技术人员的共同努力，进一步完善微波食与食品工业技术人员的共同努力，进一步完善微波食品加工理论，开发新型微波加工设备，建立微波食品品加工理论，开发新型微波加工设备，建立微波食品品加工理论，开发新型微波加工设备，建立微波食品品加工理论，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
3、食品加工中的应用将日趋深入加工工艺，微波技术在食品加工中的应用将日趋深入加工工艺，微波技术在食品加工中的应用将日趋深入加工工艺，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广泛。食品加工的生产效率、工艺水平和食品质量与广泛。食品加工的生产效率、工艺水平和食品质量与广泛。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。与安全性将会得到进一步提高。与安全性将会得到进一步提高。与安全性将会得到进一步提高。一、什么是微波技术呢？一、什么是微波技术呢？n n 微波主要作用于物料中的极性分子，使其微波主要作用于物料中的极性分子，使其由于电场方向的交
4、替变化而以高速改变方由于电场方向的交替变化而以高速改变方向产生摆振，在这种高速摆振状态下，造向产生摆振，在这种高速摆振状态下，造成分子间的急剧摩擦、碰撞，从而产生大成分子间的急剧摩擦、碰撞，从而产生大量的热量。量的热量。二、微波技术的特性二、微波技术的特性选择性加热选择性加热选择性加热选择性加热：损耗因数的不同，使微波具有选择性加热的特点，即不同的物质，在同样磁场中加热时，所吸收的热量是不同的穿透性穿透性穿透性穿透性：比其他用于辐射加热的电磁波波长更长三、微波技术的运用三、微波技术的运用 微波加热是微波与食品直接作用，将微波的电磁微波加热是微波与食品直接作用，将微波的电磁能能 转变为热能的过程
5、。转变为热能的过程。在电磁场中，食品中带电荷的小分子有呈方向性在电磁场中，食品中带电荷的小分子有呈方向性排列的趋势，电场方向变化会引起水分子的转排列的趋势，电场方向变化会引起水分子的转动；微波频率足够高时，水分子发生高速运动、动；微波频率足够高时，水分子发生高速运动、往复往复 振动、彼此间频繁碰撞、摩擦；振动、彼此间频繁碰撞、摩擦；结果，微波能转变为热能，导致物料在短时间内结果，微波能转变为热能，导致物料在短时间内升温；引起物料中蛋白质变性。升温；引起物料中蛋白质变性。加热技术原理：加热技术原理：与传统加热不同与传统加热不同l加热速度快：不需要传热介质，不利用对流，加热速度快：不需要传热介质，
6、不利用对流，微波与食品直接接触；微波与食品直接接触；l加热均匀性好：是一种内部加热法；加热均匀性好：是一种内部加热法；l低温来菌，保持营养；低温来菌，保持营养；l加热易于瞬时控制；加热易于瞬时控制；l节能高效。节能高效。微波干燥技术：微波干燥技术：1)1)定义：以微波加热为加热方式的真空干燥。定义：以微波加热为加热方式的真空干燥。2)2)特点：降低干燥温度，缩短干燥时间，有特点：降低干燥温度，缩短干燥时间，有利于产品质量的提高；对于果汁中的挥发利于产品质量的提高；对于果汁中的挥发性风味物质的保存情况，效果好于喷雾干性风味物质的保存情况，效果好于喷雾干燥和冷冻干燥。燥和冷冻干燥。3)3)应用：干
7、燥水果、蔬菜、谷物、种子等应用：干燥水果、蔬菜、谷物、种子等微波/热风干燥 微波的加热特性和干燥原理与其他干燥技术不同，微波的加热特性和干燥原理与其他干燥技术不同，微波的加热特性和干燥原理与其他干燥技术不同，微波的加热特性和干燥原理与其他干燥技术不同，尤其适用于低水分含量（尤其适用于低水分含量（尤其适用于低水分含量（尤其适用于低水分含量（20g/100g20g/100g）物料的干燥。）物料的干燥。）物料的干燥。）物料的干燥。此时水分迁移率低，但微波能将物料内的水分驱出。此时水分迁移率低，但微波能将物料内的水分驱出。此时水分迁移率低，但微波能将物料内的水分驱出。此时水分迁移率低，但微波能将物料内
8、的水分驱出。若食品过湿，应用微波加热将导致食品过热。常规若食品过湿，应用微波加热将导致食品过热。常规若食品过湿，应用微波加热将导致食品过热。常规若食品过湿，应用微波加热将导致食品过热。常规热风干燥要用加工时间的热风干燥要用加工时间的热风干燥要用加工时间的热风干燥要用加工时间的2/32/3来除去最后来除去最后来除去最后来除去最后1/31/3水分含水分含水分含水分含量，并且会对热敏性物质造成破坏。量，并且会对热敏性物质造成破坏。量，并且会对热敏性物质造成破坏。量，并且会对热敏性物质造成破坏。若采用微波热若采用微波热若采用微波热若采用微波热风干燥技术可以大大缩短加热时间。风干燥技术可以大大缩短加热时
9、间。风干燥技术可以大大缩短加热时间。风干燥技术可以大大缩短加热时间。用这项技术可用这项技术可用这项技术可用这项技术可加工干燥土豆片、薯片、香菇、玉米片、乳糕、豆加工干燥土豆片、薯片、香菇、玉米片、乳糕、豆加工干燥土豆片、薯片、香菇、玉米片、乳糕、豆加工干燥土豆片、薯片、香菇、玉米片、乳糕、豆类等。类等。类等。类等。微波/冷冻干燥 冷冻干燥时需要外部提供冰块升华所需的热量，冷冻干燥时需要外部提供冰块升华所需的热量，冷冻干燥时需要外部提供冰块升华所需的热量，冷冻干燥时需要外部提供冰块升华所需的热量，升华的速率则取决于热源所能提供的能量多少。微升华的速率则取决于热源所能提供的能量多少。微升华的速率则
10、取决于热源所能提供的能量多少。微升华的速率则取决于热源所能提供的能量多少。微波可克服常规干燥热传导率低的缺点，从物料内部波可克服常规干燥热传导率低的缺点，从物料内部波可克服常规干燥热传导率低的缺点，从物料内部波可克服常规干燥热传导率低的缺点，从物料内部开始升温，并且由于蒸发作用使冰块内层温度高于开始升温，并且由于蒸发作用使冰块内层温度高于开始升温，并且由于蒸发作用使冰块内层温度高于开始升温，并且由于蒸发作用使冰块内层温度高于外层，对升华的排湿通道无阻碍作用。外层，对升华的排湿通道无阻碍作用。外层，对升华的排湿通道无阻碍作用。外层，对升华的排湿通道无阻碍作用。微波/真空干燥 微波微波微波微波/真
11、空干燥技术是把真空干燥技术是把真空干燥技术是把真空干燥技术是把微波干燥微波干燥微波干燥微波干燥和和和和真空干燥真空干燥真空干燥真空干燥两项两项两项两项技术结合起来，充分发挥微波干燥和真空干燥各自技术结合起来，充分发挥微波干燥和真空干燥各自技术结合起来，充分发挥微波干燥和真空干燥各自技术结合起来，充分发挥微波干燥和真空干燥各自优点的一项综合干燥技术。其原理是在低温下加快优点的一项综合干燥技术。其原理是在低温下加快优点的一项综合干燥技术。其原理是在低温下加快优点的一项综合干燥技术。其原理是在低温下加快水分的散失速度，这种干燥方式尤其适合热敏性高水分的散失速度，这种干燥方式尤其适合热敏性高水分的散失
12、速度，这种干燥方式尤其适合热敏性高水分的散失速度，这种干燥方式尤其适合热敏性高的物质，如水果、蔬菜等。此外，微波真空干燥还的物质，如水果、蔬菜等。此外，微波真空干燥还的物质，如水果、蔬菜等。此外，微波真空干燥还的物质，如水果、蔬菜等。此外，微波真空干燥还可加工生产蔬菜粉、蛋黄粉及脱水葡萄。可加工生产蔬菜粉、蛋黄粉及脱水葡萄。可加工生产蔬菜粉、蛋黄粉及脱水葡萄。可加工生产蔬菜粉、蛋黄粉及脱水葡萄。与传统干燥不同与传统干燥不同由内向外干燥，速度快：内层首先干燥，促进外由内向外干燥，速度快：内层首先干燥，促进外层的传热系数提高；层的传热系数提高；脱水后期干燥：对于低水分量的物料干燥，效率脱水后期干燥
13、：对于低水分量的物料干燥，效率高；高；节能：微波加热设备能量利用率远大于常规加热节能：微波加热设备能量利用率远大于常规加热设备。设备。微波萃取技术微波萃取技术l l 微波萃取技术在国外发展很快，已在许多方面得到应微波萃取技术在国外发展很快，已在许多方面得到应微波萃取技术在国外发展很快，已在许多方面得到应微波萃取技术在国外发展很快，已在许多方面得到应用，并申请了专利。微波分离技术可应用于植物天然成用，并申请了专利。微波分离技术可应用于植物天然成用，并申请了专利。微波分离技术可应用于植物天然成用，并申请了专利。微波分离技术可应用于植物天然成分的提取和食品添加剂制备工艺的提取单元操作。分的提取和食品
14、添加剂制备工艺的提取单元操作。分的提取和食品添加剂制备工艺的提取单元操作。分的提取和食品添加剂制备工艺的提取单元操作。l l 在微波的作用下用水提取天然色素，比传统方法提取率在微波的作用下用水提取天然色素，比传统方法提取率在微波的作用下用水提取天然色素，比传统方法提取率在微波的作用下用水提取天然色素，比传统方法提取率高、节省时间、能耗小。张海德采用微波辐射功率高、节省时间、能耗小。张海德采用微波辐射功率高、节省时间、能耗小。张海德采用微波辐射功率高、节省时间、能耗小。张海德采用微波辐射功率525W525W，辐射时间，辐射时间，辐射时间，辐射时间7min7min，有助于柚皮中抗氧化物质的提，有助
15、于柚皮中抗氧化物质的提，有助于柚皮中抗氧化物质的提，有助于柚皮中抗氧化物质的提取，浸提率提高取，浸提率提高取，浸提率提高取，浸提率提高12.5%12.5%。此外，微波萃取在制备果胶、。此外，微波萃取在制备果胶、。此外，微波萃取在制备果胶、。此外，微波萃取在制备果胶、高粘度壳聚糖和植物香精油等方面已有深入研究，并在高粘度壳聚糖和植物香精油等方面已有深入研究，并在高粘度壳聚糖和植物香精油等方面已有深入研究，并在高粘度壳聚糖和植物香精油等方面已有深入研究，并在生产中得到应用生产中得到应用生产中得到应用生产中得到应用 。微波杀菌与灭酶微波杀菌与灭酶 微波杀菌机理既有热效应原理，也有非热效应（生物效微波
16、杀菌机理既有热效应原理，也有非热效应（生物效微波杀菌机理既有热效应原理，也有非热效应（生物效微波杀菌机理既有热效应原理，也有非热效应（生物效应）原理。微波能的穿透性使食品表里同时加热，附在食品应）原理。微波能的穿透性使食品表里同时加热，附在食品应）原理。微波能的穿透性使食品表里同时加热，附在食品应）原理。微波能的穿透性使食品表里同时加热，附在食品中的生物都含有较高的水分，会吸收微波能，发生自身的热中的生物都含有较高的水分，会吸收微波能，发生自身的热中的生物都含有较高的水分，会吸收微波能，发生自身的热中的生物都含有较高的水分，会吸收微波能，发生自身的热效应和食品有耗介质的热效应，通过热传导共同作
17、用于微生效应和食品有耗介质的热效应，通过热传导共同作用于微生效应和食品有耗介质的热效应，通过热传导共同作用于微生效应和食品有耗介质的热效应，通过热传导共同作用于微生物，使其快速升温导致菌体蛋白变性，活体死亡，或受到严物，使其快速升温导致菌体蛋白变性，活体死亡，或受到严物，使其快速升温导致菌体蛋白变性，活体死亡，或受到严物，使其快速升温导致菌体蛋白变性，活体死亡，或受到严重干扰，无法繁殖。微波能可导致细胞膜破裂，使生理活性重干扰，无法繁殖。微波能可导致细胞膜破裂，使生理活性重干扰，无法繁殖。微波能可导致细胞膜破裂，使生理活性重干扰，无法繁殖。微波能可导致细胞膜破裂，使生理活性物质发生变性作用，而
18、失去生理功能。物质发生变性作用，而失去生理功能。物质发生变性作用，而失去生理功能。物质发生变性作用，而失去生理功能。食品杀菌中的应用l l 连续微波杀菌连续微波杀菌连续微波杀菌连续微波杀菌在国内外食品杀菌中已得到广泛研究。对在国内外食品杀菌中已得到广泛研究。对在国内外食品杀菌中已得到广泛研究。对在国内外食品杀菌中已得到广泛研究。对于根据食品的介电常数、含水量确定其杀菌时间、功率密于根据食品的介电常数、含水量确定其杀菌时间、功率密于根据食品的介电常数、含水量确定其杀菌时间、功率密于根据食品的介电常数、含水量确定其杀菌时间、功率密度等工艺参数的研究已十分深入；对于食品物料的介电机度等工艺参数的研究
19、已十分深入；对于食品物料的介电机度等工艺参数的研究已十分深入；对于食品物料的介电机度等工艺参数的研究已十分深入；对于食品物料的介电机理及在微波场中升温杀菌理论模型也有较多的研究。连续理及在微波场中升温杀菌理论模型也有较多的研究。连续理及在微波场中升温杀菌理论模型也有较多的研究。连续理及在微波场中升温杀菌理论模型也有较多的研究。连续微波杀菌既可用于食品的巴氏杀菌。目前已进行的应用和微波杀菌既可用于食品的巴氏杀菌。目前已进行的应用和微波杀菌既可用于食品的巴氏杀菌。目前已进行的应用和微波杀菌既可用于食品的巴氏杀菌。目前已进行的应用和研究对象包括液态食品如啤酒、乳制品、果蔬汁饮料、酱研究对象包括液态食
20、品如啤酒、乳制品、果蔬汁饮料、酱研究对象包括液态食品如啤酒、乳制品、果蔬汁饮料、酱研究对象包括液态食品如啤酒、乳制品、果蔬汁饮料、酱油和黄酒等。油和黄酒等。油和黄酒等。油和黄酒等。食品杀菌中的应用l l 传统微波杀菌主要是利用微波的热效应杀菌，而传统微波杀菌主要是利用微波的热效应杀菌，而传统微波杀菌主要是利用微波的热效应杀菌，而传统微波杀菌主要是利用微波的热效应杀菌，而使用使用使用使用脉冲微波杀菌脉冲微波杀菌脉冲微波杀菌脉冲微波杀菌主要是利用其非热效应杀菌。脉冲主要是利用其非热效应杀菌。脉冲主要是利用其非热效应杀菌。脉冲主要是利用其非热效应杀菌。脉冲微波杀菌技术能在较低的温度、较少的温升条件下
21、对微波杀菌技术能在较低的温度、较少的温升条件下对微波杀菌技术能在较低的温度、较少的温升条件下对微波杀菌技术能在较低的温度、较少的温升条件下对食品进行杀菌，对于热敏性物料来说具有其他方法不食品进行杀菌，对于热敏性物料来说具有其他方法不食品进行杀菌，对于热敏性物料来说具有其他方法不食品进行杀菌，对于热敏性物料来说具有其他方法不可比拟的优势。因此，对脉冲微波杀菌技术进行研究，可比拟的优势。因此，对脉冲微波杀菌技术进行研究，可比拟的优势。因此，对脉冲微波杀菌技术进行研究，可比拟的优势。因此，对脉冲微波杀菌技术进行研究，在食品加工中充分利用其非热效应具有十分广阔的应在食品加工中充分利用其非热效应具有十分
22、广阔的应在食品加工中充分利用其非热效应具有十分广阔的应在食品加工中充分利用其非热效应具有十分广阔的应用前景。用前景。用前景。用前景。食品杀菌中的应用l l 多次快速加热和冷却的微波杀菌多次快速加热和冷却的微波杀菌多次快速加热和冷却的微波杀菌多次快速加热和冷却的微波杀菌工艺适合于对温度工艺适合于对温度工艺适合于对温度工艺适合于对温度敏感的液体食品杀菌，例如饮料和米酒的杀菌保鲜。敏感的液体食品杀菌，例如饮料和米酒的杀菌保鲜。敏感的液体食品杀菌，例如饮料和米酒的杀菌保鲜。敏感的液体食品杀菌，例如饮料和米酒的杀菌保鲜。其目的是快速改变微生物生态环境的温度，并且多次其目的是快速改变微生物生态环境的温度，
23、并且多次其目的是快速改变微生物生态环境的温度，并且多次其目的是快速改变微生物生态环境的温度，并且多次进行微波辐照杀菌，从而避免物料较长时间连续性地进行微波辐照杀菌，从而避免物料较长时间连续性地进行微波辐照杀菌，从而避免物料较长时间连续性地进行微波辐照杀菌，从而避免物料较长时间连续性地处于高温状态，为保持物料的色、香、味及营养成分处于高温状态，为保持物料的色、香、味及营养成分处于高温状态，为保持物料的色、香、味及营养成分处于高温状态，为保持物料的色、香、味及营养成分提供有利条件。提供有利条件。提供有利条件。提供有利条件。微波抑制活性酶的应用l l医疗研究中发现，微波可影响、干扰医疗研究中发现，微
24、波可影响、干扰医疗研究中发现，微波可影响、干扰医疗研究中发现，微波可影响、干扰DNADNA正常的复制、正常的复制、正常的复制、正常的复制、转移、合成和修饰等活动，食品研究中发现，食品中转移、合成和修饰等活动，食品研究中发现，食品中转移、合成和修饰等活动，食品研究中发现，食品中转移、合成和修饰等活动，食品研究中发现，食品中常见的酶对微波较为敏感。微波加热速度快，加热均常见的酶对微波较为敏感。微波加热速度快，加热均常见的酶对微波较为敏感。微波加热速度快，加热均常见的酶对微波较为敏感。微波加热速度快，加热均匀，使物料快速升温，而且伴有磁场的作用，使酶能匀，使物料快速升温，而且伴有磁场的作用，使酶能匀
25、，使物料快速升温，而且伴有磁场的作用，使酶能匀，使物料快速升温，而且伴有磁场的作用，使酶能在短时间内失去活性。在短时间内失去活性。在短时间内失去活性。在短时间内失去活性。l l国内已有一些研究，如微波辐射对甘蔗中多酚氧化酶国内已有一些研究，如微波辐射对甘蔗中多酚氧化酶国内已有一些研究，如微波辐射对甘蔗中多酚氧化酶国内已有一些研究，如微波辐射对甘蔗中多酚氧化酶活性抑制作用的研究；微波抑制腐乳中蛋白酶的活力，活性抑制作用的研究；微波抑制腐乳中蛋白酶的活力，活性抑制作用的研究；微波抑制腐乳中蛋白酶的活力，活性抑制作用的研究；微波抑制腐乳中蛋白酶的活力，使腐乳的存储时间得到延长，家禽饲料中蛋白酶活性使
26、腐乳的存储时间得到延长，家禽饲料中蛋白酶活性使腐乳的存储时间得到延长，家禽饲料中蛋白酶活性使腐乳的存储时间得到延长，家禽饲料中蛋白酶活性抑制等。抑制等。抑制等。抑制等。四、微波处理对食品营养成分的影响四、微波处理对食品营养成分的影响vv营养成分会减少，但优于传统加工方法（如热烫、巴氏营养成分会减少，但优于传统加工方法（如热烫、巴氏营养成分会减少，但优于传统加工方法（如热烫、巴氏营养成分会减少，但优于传统加工方法（如热烫、巴氏杀菌等）。杀菌等）。杀菌等）。杀菌等）。蛋白质：含量影响不大，提高大豆蛋白营养价值蛋白质：含量影响不大，提高大豆蛋白营养价值蛋白质：含量影响不大，提高大豆蛋白营养价值蛋白质
27、：含量影响不大，提高大豆蛋白营养价值 脂肪：适当的微波处理不会破坏脂肪酸的营养价值，脂肪：适当的微波处理不会破坏脂肪酸的营养价值，脂肪：适当的微波处理不会破坏脂肪酸的营养价值，脂肪：适当的微波处理不会破坏脂肪酸的营养价值，微波加热可降低大豆脂肪氧化酶活性，避免不饱和微波加热可降低大豆脂肪氧化酶活性，避免不饱和微波加热可降低大豆脂肪氧化酶活性，避免不饱和微波加热可降低大豆脂肪氧化酶活性，避免不饱和脂肪酸被氧化脂肪酸被氧化脂肪酸被氧化脂肪酸被氧化 碳水化合物：美拉德反应、焦糖化反应碳水化合物：美拉德反应、焦糖化反应碳水化合物：美拉德反应、焦糖化反应碳水化合物：美拉德反应、焦糖化反应 维生素：有利于
28、最大限度保存维生素：有利于最大限度保存维生素：有利于最大限度保存维生素：有利于最大限度保存五、前景与展望五、前景与展望 l l 微波技术作为一种现代高新技术在食品中的应用将越微波技术作为一种现代高新技术在食品中的应用将越微波技术作为一种现代高新技术在食品中的应用将越微波技术作为一种现代高新技术在食品中的应用将越来越广泛。微波技术在很大程度上促进了食品工业的发来越广泛。微波技术在很大程度上促进了食品工业的发来越广泛。微波技术在很大程度上促进了食品工业的发来越广泛。微波技术在很大程度上促进了食品工业的发展，尤其对于产品价值高，质量要求严，热传导率低，展，尤其对于产品价值高，质量要求严，热传导率低，
29、展，尤其对于产品价值高，质量要求严，热传导率低，展，尤其对于产品价值高，质量要求严，热传导率低，用传统工艺难以解决的物料，微波技术发挥了重要作用。用传统工艺难以解决的物料，微波技术发挥了重要作用。用传统工艺难以解决的物料，微波技术发挥了重要作用。用传统工艺难以解决的物料，微波技术发挥了重要作用。目前，我国食品工业中有许多从事微波技术研究和应用目前，我国食品工业中有许多从事微波技术研究和应用目前，我国食品工业中有许多从事微波技术研究和应用目前，我国食品工业中有许多从事微波技术研究和应用的科研、生产单位，每年都有新技术、新工艺投入使用。的科研、生产单位，每年都有新技术、新工艺投入使用。的科研、生产单位，每年都有新技术、新工艺投入使用。的科研、生产单位，每年都有新技术、新工艺投入使用。l l 微波技术将在完善自身技术方法和设备的同时，不断微波技术将在完善自身技术方法和设备的同时，不断微波技术将在完善自身技术方法和设备的同时，不断微波技术将在完善自身技术方法和设备的同时，不断与其它技术相结合，向着更广更深的方向发展，在理论与其它技术相结合，向着更广更深的方向发展，在理论与其它技术相结合，向着更广更深的方向发展，在理论与其它技术相结合，向着更广更深的方向发展，在理论的建立、完善和应用中不断发展。的建立、完善和应用中不断发展。的建立、完善和应用中不断发展。的建立、完善和应用中不断发展。