微波膨化

• 微波膨化

   

微波膨化是一種新的膨化技術(shù)，其利用微波加熱的特性(內(nèi)部加熱)，使物料中的水分吸熱汽化，進(jìn)而使物料中淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性以及水分變成蒸汽，從而使食品物料組織膨化。相對(duì)于擠壓膨化、油炸膨化而言，微波膨化技術(shù)加熱速度快，食品受熱時(shí)間短，不易造成食品某些不必要的化學(xué)反應(yīng)，且不增加食品的油脂，較好地保留了制品原有的風(fēng)味，使膨化食品內(nèi)星多孔狀。因此微波膨化在食品工業(yè)中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。目前，微波膨化食品的加工應(yīng)用主要有3個(gè)方面：淀粉膨化食品加工(如玉米、大米、小米)、蛋白質(zhì)食品膨化(如大豆、肉類(lèi)等)和果蔬物料膨化。

• 中文名

• 微波膨化

• 應(yīng)用領(lǐng)域

• 食品

• 技術(shù)應(yīng)用

• 電磁能的輻射傳導(dǎo)

• 主要原襯=料

• 淀粉作為主要原料

• 加工設(shè)備

• 箱式微波加熱器等

原理

微波膨化技術(shù)利用電磁能的輻射傳導(dǎo)，微波能透射到物料內(nèi)部被水分所吸收同時(shí)瞬時(shí)轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生分子劇烈振動(dòng)，獲得動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)水分的汽化。物料內(nèi)外同時(shí)升溫，物料表面因水分蒸發(fā)而相對(duì)濕度較低，溫度梯度方向由外向內(nèi)，溫度梯度方向、熱量傳導(dǎo)方向和水蒸氣遷移方向一致，水分蒸發(fā)速度快，有利于內(nèi)部蒸汽的產(chǎn)生和積累，使內(nèi)部水分迅速升溫汽化、增壓，產(chǎn)生瞬間強(qiáng)大的徑向推動(dòng)力，推動(dòng)內(nèi)部蒸汽直接排出體外，與壓力差同向的溫度差強(qiáng)化了蒸汽的直接排出，產(chǎn)生蒸汽的“泵送效應(yīng)”，當(dāng)內(nèi)部蒸汽壓力達(dá)到或超過(guò)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)張力時(shí)，會(huì)使細(xì)胞膨脹，進(jìn)而帶動(dòng)物料的整體膨化，形成疏松均勻的微孔結(jié)構(gòu)。膨化物料主要依靠物料的物化特性而形成一定的質(zhì)構(gòu)，以利于包裹水蒸氣和積累壓力。另外，也依賴(lài)于其介電特性吸收微波能有效地轉(zhuǎn)化為熱能的特性。

微波膨化技術(shù)的特點(diǎn)

(1)能量轉(zhuǎn)換效率高，加熱速度快。微波爐本身不發(fā)熱，而是微波能量穿透物料，使物料內(nèi)極性分子相互摩擦而產(chǎn)生內(nèi)部熱量，使被加工物料內(nèi)部的液體瞬間升溫汽化、增壓膨脹，并依靠氣體的膨脹力使組分中高分子物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而成為具有網(wǎng)狀組織結(jié)構(gòu)特征、定型的多微孔狀物質(zhì)。

(2)微波膨化的同時(shí)，伴隨殺菌效應(yīng)。微波殺菌是在微波的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)的雙重作用下進(jìn)行的，相比常規(guī)的溫度殺菌能在較低的溫度和很短的時(shí)間內(nèi)獲得滿意的殺菌效果。

(3)微波設(shè)備使用操作方便。微波功率和傳送帶速度均可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，不存在熱慣性，可即開(kāi)即停，簡(jiǎn)單易控，改善生產(chǎn)環(huán)境。微波設(shè)備無(wú)余熱輻射、無(wú)粉聲、無(wú)噪音、無(wú)污染，易于實(shí)現(xiàn)食品衛(wèi)生的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

(4)微波的膨化效果明顯。微波的快速加熱效果，使物料內(nèi)部水分子快速汽化，達(dá)到膨化的目的。

(5)微波的殺菌溫度低，物料的營(yíng)養(yǎng)成分損失少。一般的微波殺菌溫度在80℃左右，處理時(shí)間為3～5min，且能最大限度地保持其營(yíng)養(yǎng)成分，并且不影響原有風(fēng)味。它是果蔬食品深加工，獲得綠色食品的良好手段。 

微波食品加工設(shè)備

由于被加熱物品是各種各樣的．所以微波加熱器的類(lèi)型也多種多樣．主要類(lèi)型有：箱式微波加熱器、隧道式箱型加熱器、波導(dǎo)型微波加熱器以及表面波加熱器和輻射型加熱器等，在這里簡(jiǎn)單介紹兩種常用設(shè)備。

箱式微波加熱器

箱式微波加熱器是微波加熱應(yīng)用中較為廣泛的一種加熱器。國(guó)內(nèi)外已普及應(yīng)用于食品烹調(diào)方面的微波爐。就是一種典型的箱式加熱器。由于其對(duì)加工塊狀物體比較適宜，因此這種加熱器已廣泛應(yīng)用于試驗(yàn)品快速加熱、食品的快速烹調(diào)以及快速消毒等。箱式微波加熱器的基本結(jié)構(gòu)主要由腔體、微波系統(tǒng)、轉(zhuǎn)盤(pán)、攪拌器爐門(mén)、觀察窗、排濕孔等組成。

隧道式箱型加熱器

隧道式箱型加熱器是把幾個(gè)箱式微波加熱器串接在一起，可對(duì)被加工物品進(jìn)行連續(xù)傳輸加熱，又稱(chēng)為腔型加熱器。為防止進(jìn)出口處微波泄漏，必須裝置微波漏能抑制器和吸收材料。隧道式加熱器主要南微波加熱箱、微波源、能量輸送波導(dǎo)、漏能抑制器、排濕裝置、傳輸機(jī)構(gòu)等組成。其加工特點(diǎn)是：速度快、效率高、質(zhì)量好。

微波膨化工藝流程

微波膨化淀粉食品的生產(chǎn)工藝流程

膨化食品一般都是以淀粉作為主要原料。微波膨化克服了傳統(tǒng)油炸膨化造成產(chǎn)品含油量高等弊端，具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)高新技術(shù)在食品中的應(yīng)用及提高工廠經(jīng)濟(jì)效益都具有十分重要的意義。其基本生產(chǎn)工藝流程如下所示：

淀粉、水→調(diào)漿→糊化→制坯→汽蒸→冷卻→切片成型→干燥→微波膨化→包裝→食品

將谷物類(lèi)、薯類(lèi)、玉米淀粉加水糊化后，加入各種必要的食品添加劑，成型，然后進(jìn)行預(yù)干燥，再用微波加熱，膨化制作成各種食品，如薯類(lèi)和玉米食品等的膨化，方便面、米餅等。

微波膨化蛋白質(zhì)食品的生產(chǎn)工藝流程

一般的膨化食品都是以淀粉作為主要原料。目前對(duì)于以植物和動(dòng)物蛋白為主要原料膨化的報(bào)道較少，主要因?yàn)榈鞍踪|(zhì)物料利用常規(guī)的膨化技術(shù)難以達(dá)到較好的膨化效果。利用微波的快速加熱和內(nèi)部加熱的特點(diǎn)，如果蛋白質(zhì)物料處理得當(dāng)，具有合適的組織結(jié)構(gòu)，也可以得到膨化的效果，這是一種新型的膨化技術(shù)。微波膨化魚(yú)食品的基本生產(chǎn)工藝流程如下所示：

魚(yú)→清洗和清理→速凍→切片→漂洗去腥→調(diào)味→預(yù)干燥→微波膨化→包裝→食品

微波膨化果蔬食品的生產(chǎn)工藝流程

微波膨化方式加工果蔬脆片不增加食品的油脂含量，較好地保留了產(chǎn)品原有的風(fēng)味，同時(shí)還具有殺菌、利于保持食品營(yíng)養(yǎng)素、省時(shí)節(jié)能等特點(diǎn)。其生產(chǎn)工藝流程如下所示：

原料挑選→清洗去皮核→護(hù)色→切分→預(yù)干燥→微波膨化→包裝→食品

食品性質(zhì)對(duì)微波加熱效果的影響

幾何性質(zhì)

食品的形狀是影響微波加熱的關(guān)鍵因素之一，形狀越規(guī)則，受熱越均勻。最有利于微波聚焦的理想形狀是球形。微波的穿透能力是有限的，隨著物料直徑的加大，微波要達(dá)到中心的距離就會(huì)增大，中心部位就可能得不到微波能，而只能通過(guò)由外部向內(nèi)部的傳導(dǎo)來(lái)加熱。

屏蔽物

一般情況下，被加工的物料的形狀是不規(guī)則的，這在利用微波加工時(shí)就要采用屏蔽。屏蔽是指在食品的特定部位采用金屬反射微波能，借以降低此部位的加熱速率。鋁是屏蔽最常用的材料，主要是因?yàn)樗菀撰@得，而且容易包裹在要屏蔽的部位。

遮掩物

遮掩是指相鄰兩個(gè)物料連接處存在屏蔽作用，遮掩是相互的。只有在食品材料分開(kāi)放置(不相接)的情況下才能得到最佳加熱效果。

位置關(guān)系

不同種類(lèi)食品的加熱性能不同，其加熱的速度也不同。不同種類(lèi)的食品同時(shí)加工時(shí)，由于它們的加熱性能不同，如果位置不對(duì)，就會(huì)使加熱速度慢的食品受熱不夠，而加熱速度快的食品受熱過(guò)度。在加工時(shí)應(yīng)將加熱速度快的物料放在中間，加熱慢的物料放在邊上。

密度

通常情況下，密度和水分之間有一明顯的關(guān)系，密度小的物料含水量小，密度大的物料含水量大。含水量大的物料加熱所需要的熱量大于含水量小的物料，熱傳導(dǎo)與密度有一定的關(guān)系。但對(duì)含水量較小、密度較小的物料來(lái)說(shuō)，熱傳導(dǎo)的作用不太明顯，而密度大的物料受熱傳導(dǎo)的影響則較大。

比熱容

物料的比熱容是單位質(zhì)量物料溫度升高或降低1℃時(shí)所吸收或放出的熱量。物料的比熱容與其水分含量有密切關(guān)系，含水量較高的物質(zhì)比熱容一般較大。此外，有些物料的介電損耗系數(shù)相當(dāng)?shù)停捎谄浔葻崛菪。谖⒉▓?chǎng)中仍能被很好地加熱。

熱傳導(dǎo)

熱傳導(dǎo)是溫差一定時(shí)某種材料傳遞熱的能力。由于穿透深度的關(guān)系，大塊物料的中心往往加熱不足，這就要靠熱傳導(dǎo)加以彌補(bǔ)。熱傳導(dǎo)受溫差控制，即使是以熱穿透為主的微波加工，微波加工時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，熱傳導(dǎo)的作用就更加重要。如果沒(méi)有熱的傳導(dǎo)，那么在微波加熱的食品將出現(xiàn)溫度差，就會(huì)減緩微波加熱的速率。

水分含量

水分含量對(duì)原料(特別是食品半成品)吸收微波能量有重要的影響。通常原料中的水分含量越高，介電常數(shù)越大，越容易被加熱。

鹽含量

在微波場(chǎng)中，正負(fù)離子對(duì)微波能也有強(qiáng)烈的吸收作用，這對(duì)加了鹽的食品原料特別重要。鹽含量越高，穿透深度越小，從而產(chǎn)生表面強(qiáng)烈加熱和中心加熱不足的現(xiàn)象，但一般食品原料的含鹽量都在正常范圍內(nèi)，食鹽等鹽類(lèi)的含量對(duì)加熱的影響不大。
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