微波技术在食品加工中的应用研究进展.doc

微波技术在食品加工中的应用与发展

摘要：阐述了微波技术的加热与杀菌原理和特点，介绍了微波技术在食品加工中的应用情况与发展前景，以期促进微波技术在食品工业中的广泛应用。

关键词：微波；应用；杀菌；加热

前言：食品的传统杀菌，通常可以采用高温干燥、烫漂、巴氏灭菌、冷冻以及防腐剂等常规技术来实现。但这些设备大都庞大，处理时间长，灭菌不彻底或不易实现自动化生产，同时往往影响食品的原有风味和营养成分。而微波杀菌是使食品中的微生物，同时受到微波热效应与非热效应的共同作用，使其体内蛋白质和生理活动物质发生变异而导致微生物生长发育延缓和死亡，达到食品杀菌保鲜的目的。

微波杀菌机理：主要包括热效应理论和非热效应理论。热效应理论认为微波具有高频特性，当它穿透介质时，水、蛋白质、核酸等极性分子受交变电场的作用而取向运动，相互摩擦产生热量，从而导致温度升高，使微生物的蛋白质、核酸分子改性或失活，从而杀灭微生物。非热效应理论主要有细胞膜离子通道模型和蛋白质变性模型。前者认为微波对细菌的生物反应是微波电场改变细胞膜断面的电子分布，影响细胞膜周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此不能正常代谢，细菌结构功能紊乱，生长发育受到抑制而死去。后者认为，微生物中的蛋白质、核酸物质和水等极性分子在高频率、强电场的微波场中随着微波极性的改变而引起蛋白质分子团的旋转或振动，使其蛋白质分子变性，从而达到杀菌目的。

（一）食品中微波杀菌的特点
时间短且速度快微波利用其选择透射作用，使食品内外均匀，迅速升温杀灭细菌。处理时间大大缩短。在强功率密度强度下，仅仅需要几秒或几十秒即能达到效果。
低温杀菌可保证食品质量微波热效应的快速升温和非热效应的升华作用，增强了杀菌功能。相比常规热力杀菌在较低温度、较短的时间内就能获得效果，一般杀菌温度在75~80℃，处理时间大概3~5分钟。微波特有的加工方式能保留更多的有小成分，保持原有的色、香、味、形等特征。
杀菌彻底常规热力杀菌是从物料表面开始，通过热传导，由表及里渐次加热，这样存在一定的漏洞。而微波的穿透性使表面与内部同时受热，并且热效应和非热效应的共同作用，杀菌效果更好。
食品成分对微波具有选择吸收性用微波干燥谷物，由于谷物的主要成分淀粉、蛋白质等对微波的吸收率比较小，谷物本身升温较慢。但谷物中的害虫及问生物一般含水分较多，某些介质易吸收微波能，可使内部升温而杀死。这样，既能达到杀菌效果，又可以保持谷物原有的营养成分。
效率高，节约能源，操控方便微波可直接使食品内部介质分子产生热效应，装置本身不被加热，也不需要传热的媒介。因此，能量损失少，效率又比普通的杀菌方法高。另外，设备制成隧道式使得生产过程实现自动化，减轻劳动强度并有利于标准化生产。
脉冲微波杀菌技术研究现状
传统微波杀菌利用连续微波处理食品，主要是利用微波的热效应。而脉冲微波杀菌主要是利用非热效应，它是生物电磁学上一个最新的研究领域。脉冲微波杀菌技术能利用较低的温度、较小的温升对食品进行杀菌，这是其他杀菌方法所没有的优势，有十分广阔的研究和应用前景。到现在为止，脉冲微波杀菌有两条途径。a.脉冲电场产生非热生物效应的机理主要是由于细胞膜在脉冲电场的作用下，在气双脂层上形成穿孔，发生所谓的“电穿孔”效应，使细胞膜的通透性异常增加。在低强场情况下，电穿孔效应是可逆的，并能自行修复，但在高强场的作用下，膜的破坏是长期的、不可逆的，导致膜的不可逆击穿；b.在脉冲微波的作用下，在细胞膜上将在原有静电位的基础上产生跨膜电位，这使嵌入膜中的大分子受到这个膜电位的影响。成千上万的大分子保持着带电的组团，在跨膜电位的作用下，发生少量的构形变化，造成细胞功能的改变。
（二）微波杀菌技术在食品工业中的应用
微波杀菌技术能够很大程度的保持食品的营养成分，杀菌效果明显，可以是食品不添加各种有害人们身心健康的防腐剂并且延长保质期。它的应用十分广泛，应用领域主要有粮油制品、豆制品、奶制品、调味品、果树杀菌保鲜、水产品以及医疗器械的杀菌等方面。微波杀菌效果很好，是企业节约成本、提高产品质量的有效途径，因此，这个技术受到了很多人们的重视。
微波杀菌设备及设计
微波杀菌之所以这么有效，它的设备一定很是重要。主要由直流电源、磁控管、加热器、控制器和冷却系统组成，消毒杀菌用的加热器主要是驻波场谐振控加热器。微波加热杀菌设备以结构划分的话，有很多种形式。如：平板式、曲折波导式、箱型隧道式、圆柱型直立式或卧式、管道式和传送带式等等。这其中每一种设备都有它们特有的特点及优势。在工业上，连续生产可用传送带式，小批量消毒试验可用箱式。另外，圆柱腔式微波食品机械的应用最为广泛，功能多，模式丰富，高效率，高可靠性，适合多种包装形式的食品杀菌，且非热效应杀菌效果最为明显。
微波杀菌设备所选用的物料状态和物料