微波干燥技术在食品中的应用

微波是由称为磁控管的微波产生器产生出来的.

微波是由称为磁控管的微波产生器产生出来的高频波段的电磁波,具有电磁 波所有的波动特性(如反射、 透射、 干涉和衍射)。 微波一般是 300 MHz~300 GHz 周波数的电磁波,目前国内外常用的微波加热专用频率为 915 MHz 和 2450 MHz。 在微波场作用下,介质材料可以吸收微波能并转化为热能,能够得到比常规加热方 法更好的加热效果。微波加热过程是一种复杂的非稳态过程,它与物料的物性、 形状尺寸、微波功率/频率及场分布等密切相关。它利用介质损耗原理,采用超高 频电场进行加热处理,应用于食品生产可以改变传统的从表面到内部的热传导过 程。

内外表面水蒸气压不同,而提供了水分迁移的动力,这与传统加热相一致。它在 食品水分含量在 20%以下时干燥效率最佳[5-6]。目前已经成功地应用于土豆片、 面条、调味品、小食品、海产品、蔬菜、果粉、蛋黄粉、人参、金银花、肉干、 肉脯、菇类、茶叶等品种的干燥。与传统干燥方法相比,不但干燥效率高,干燥 时间短,而且能够较好地保持物料的色、香、味和营养物质含量,同时具有独特 的杀菌优势,利于产品贮藏。 2.1 果疏的干燥脱水 热风干燥脱水果疏,干燥时间长,干燥效率低,尤其在干燥的后期阶段。原 因可能为在干燥后期产品结构的破坏(失水收缩) ,使得水分的迁移速率降低, 降低了干燥效率。同时所得产品质量较差。例如:其复水性差,复水时间长。微 波干燥加热时间短, 内外温度一致, 其热传递方向从内向外与温度传递方向也一 致。 这种方法同时能够更好地阻止干燥过程中物料组织结构的收缩, 增加干燥率 和复水效果。微波干燥在风味、色泽、营养、质构、体积密度、收缩度、复水性 均有较大的改观。国内有关研究采用微波技术干燥果疏脱水的有马兰、蕨菜、土 豆片、刺梨、洋葱、黄桃 1 等[6-11],均获得较优产品质量。 鉴于经济的原因,一般微波干燥结合其它干燥联用,可以缩短生产时间,降 低能耗,并能提高产品质量。 2.1.1 微波/热风联合干燥 常规热风干燥技术一般要用加工时间的 2/3 来除去

热损失;设备预热及向环境散热损失;热介质流失(如排非蒸汽等)常规加热能 耗的后 2 部分占总能耗的较大比例。由物料对微波吸收特性可知, 物料能吸收微 波能,而金属材料只能反射而不吸收微波,因此加热设备的热损失极少,加上微 波加热不需要热介质, 所以绝大部分微波能被物料吸收转化为热能。 形成能量利 用率高的加热特性。

的有一定差距,但干燥时间和生产成本可大幅度降低。 Lin 等[29]将微波真空干燥应用于胡萝卜的干燥,发现与热风干燥相比,微波真 空干燥的时间大为缩短,而且氧气的含量低,胡萝卜素的损失较少。 Yousif 等[30]深入分析了不同干燥方式对香料风味和组织结构的影响, 结果发 现 : 经过微波真空干燥的产品其香味和组织结构与新鲜或经冷冻干燥的产品相 比,没有明显差异,而且具有良好的色泽和复水能力。由此认为,微波真空干燥 完全可以取代成本高又耗时的冷冻干燥。 2.1.5 冷冻干燥/微波/热风(或真空)干燥 Litvin 等[31]运用冷冻干燥,短时微波

更长,因此具有更好的穿透性。表示微波穿透深度性的指标为半衰深度,它表示入 射电场强度衰减至一半时的深度。衰减深度可用下式表示: D=3.31×107/f×tanδ×εr 式中:f——微波频率,Hz; tanδ——被加热物体的导电率; εr——被加热物体的介电常数。 可见半衰深度也是εr和tanδ的函数,因此也受材料性质、温度及状态的 影响。 由于微波对玻璃、塑料和纸等包装材料具有良好的穿透性,可以实现包装食 品的杀菌, 也使得传热性差的低水分含量固体食品包装后杀菌得以实现; 二是微 波可把能量直接传至食品表面和内部,物料各部分是体热源温度分布, 物料热传 导与蒸汽迁移方向相同, 是物料加热干燥的最理想状态。 但在穿透过程中也存在 着微波能的衰减, 从而造成加热不均匀。 应根据半衰深度来决定食品的大小和厚 度,以克服加热不均匀的缺点。为了减少各部位的温度差异,被加热物料厚度应 在半衰深度的#倍左右[3]。 1.2.3 加热效率高 常规加热设备的能耗包括 3 部分:物料升温和成品流通的

在同样磁场中加热时,所吸收的热量是不同的。对食品来说,含水量对微波加热的 效果影响很大。因为水的介电常数大,而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对 较小,即后者对微波的吸收能力比水小得多。水分含量低的食品热容小,更容易受 热均匀。由于热扩散速度决定于热传递,食品中的水分和温度对热传递的速度也 有影响[3]。 1.2.2 穿透性 微波比其他用于辐射加热的电磁波,如红外线、远红外线等波长

另外高复水性不仅是细胞膨胀,内部空间充满水;而更合理的解释为,细胞壁的 通透性增加,提高了扩散。 2.1.4 真空/微波干燥 微波为真空干燥提供了热源,克服了真空状态下常规对

流加热方式热传导速率慢的缺点,对物料进行整体加热,升温迅速,不依赖于介 质的存在。特别适应于热敏物质的加热。真空预处理,意味着食品孔隙内部气体 组成的变化,受到干燥操作影响,这些食品物理化学结构特性发生重要变化,并 直接影响着产品的最终特性,尤其是对多孔食品,例如苹果[20-22]。 Lin [23]等比较了真空/微波干燥(VMD) 、热风干燥(AD)和冷冻干燥(FD) 对胡萝卜片的脱水效果。与热风干燥相比,真空/微波干燥产品有较高的复水性, 较高的α胡萝卜素和 Vc 含量,密度低,质地松软。热风干燥产品色泽发黑,缺 少红、黄色彩。真空/微波干燥产品在色泽、风味、质构以及整体外观水平基本 相当或略高于冷冻干燥产品。 法国利用2450 MHz/48 kW的微波真空干燥机生产速溶柑橘粉,干燥速率为 49 kg/h,干燥时间为40 min ,成本较单独真空干燥或干燥大为降低,产品不仅保 持原有的色、香、味,其维生素的保持率远高于喷雾干燥[24]。 美国加州州立大学将微波真空干燥技术用于生产脱水膨化葡萄[25],能很好地 保持新鲜葡萄的风味和色泽,且葡萄外形也不萎缩,新鲜葡萄的折干率为25%。用 微波真空干燥设备干燥葡萄时,因其干燥温度低、时间短,葡萄中原有的VB1、VB2 和Vc能得到较高的保持率。此外,利用微波真空干燥设备加工无籽葡萄干,将传统 工艺热风烘干(65 ℃、 24 h)变为微波线 h),使产品质量大大提高。 Drouzas与Schubert [26]利用微波真干燥香蕉薄片,在干燥过程中没有出现加 热不均现象,通过调整真空度与微波输出强度,可以控制产品温度和干燥速率, 所加工的产品与传统方法的相比,其口感、 风味和复水率等指标明显优于其它干 燥方法的。 Yongscwatdigul与Gunasekaran[27-28]进行了酸莓的微波真空干燥研究,利用微 波间歇控制真空,可进一步改善微波加热的均匀性,间歇波较连续波效率更高, 微波的利用除了可以加快干燥速度之外, 也可由内部蒸汽压差防止干燥产品收缩 变。

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注