微波技術(shù)在我國(guó)食品工業(yè)中的應(yīng)用探討
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1、引言
微波(microwave)作為一種高頻電磁波，其頻率通常在300MHz到300GHz之間，波長(zhǎng)通常為1×10-4-1m。對(duì)于在食品中的應(yīng)用歷史而言，微波技術(shù)可以追溯到20世紀(jì)的40年代，之后的20年間發(fā)展非常的迅速，而且在世界上的不同國(guó)家也得到了廣泛地運(yùn)用。跟國(guó)外的技術(shù)相比，我國(guó)的微波技術(shù)開(kāi)始的比較晚，但是也取得了一定的成就，卻仍然存在技術(shù)比較落后，生產(chǎn)效率偏低，耗費(fèi)能源較多的缺點(diǎn)。然而，作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)的食品工業(yè)產(chǎn)值僅僅是農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的20.7%，美國(guó)是160%，而日本是230%。所以對(duì)食品工業(yè)中的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用是非常有必要的，這樣微波技術(shù)就可以更為廣泛和更好地應(yīng)用到食品工業(yè)領(lǐng)域，使得我國(guó)的食品工業(yè)可以趕上世界領(lǐng)先水平。
2、微波加熱技術(shù)的原理及特點(diǎn)
2.1原理
由于電磁場(chǎng)的功能及作用，在極性分子和非極性分子所構(gòu)成的材料介質(zhì)中，極性分子往往會(huì)通過(guò)電磁力而迅速向電場(chǎng)靠攏，并呈現(xiàn)出一定的排列格局。但通過(guò)微波發(fā)揮的功效，圍繞電場(chǎng)排列的分子便會(huì)以數(shù)十億每秒的頻率產(chǎn)生高速運(yùn)動(dòng)和變化，這種運(yùn)動(dòng)和變化會(huì)引起分子之間進(jìn)行極力而強(qiáng)烈的摩擦，并產(chǎn)生相應(yīng)的熱量。如此一來(lái)，這些電能就會(huì)透過(guò)微波技術(shù)的作用轉(zhuǎn)化成材料介質(zhì)里面的熱量，從而達(dá)成微波加熱技術(shù)的功效。
2.2特點(diǎn)
2.2.1加熱較為均勻?qū)Σ牧线M(jìn)行外部加熱時(shí)，材料外部的溫度會(huì)愈見(jiàn)增高，從而提高了內(nèi)外的溫差及加熱速度，隨之而來(lái)的是外面焦了里面卻還是生的。對(duì)微波技術(shù)而言，在對(duì)材料進(jìn)行加熱時(shí)，會(huì)產(chǎn)生均勻熱量，不論內(nèi)外的溫度都會(huì)一視同仁進(jìn)行全面的加熱，不會(huì)產(chǎn)生上述的外焦里嫩的狀況。
2.2.2加熱速度較快微波加熱相對(duì)其他加熱技術(shù)從外部進(jìn)行熱量滲透而言，它屬于內(nèi)部加熱技術(shù)，并能夠?qū)㈦姶诺哪芰繌膬?nèi)部滲透到材料介質(zhì)上，從而轉(zhuǎn)化成熱能，透過(guò)介質(zhì)由內(nèi)向外擴(kuò)散，不需要任何的熱導(dǎo)能，所以在很多的時(shí)間里，微波技術(shù)不僅加熱均勻，其加熱速度也較快。
2.2.3具有選擇性加熱的特性對(duì)微波加熱技術(shù)來(lái)說(shuō)，不同材質(zhì)的加熱材料，其吸收微波熱能的程度也不同，一般而言，較為干燥的材料更容易加熱，這也說(shuō)明微波具有選擇性加熱的特性。如水分子往往需要更多的微波熱能來(lái)進(jìn)行加熱，才能達(dá)到人們加熱的要求，所以含水量較高的材質(zhì)對(duì)微波熱能的吸收與耗損也比較高。
2.2.4節(jié)能高效微波對(duì)于聚乙烯、金屬類(lèi)的反射微波等并不會(huì)充分加熱，其吸收微波熱能的效果也比較差。因而，加熱物體往往會(huì)放在金屬容易或者玻璃容器當(dāng)中進(jìn)行加熱，這樣微波加熱的熱能會(huì)集中被加熱容器中的物體所吸收，從而減少了熱能的浪費(fèi)，達(dá)成了加熱功效，這也說(shuō)明微波加熱技術(shù)具有節(jié)能高效的特點(diǎn)。
2.2.5加熱潔凈、營(yíng)養(yǎng)成分高由于微波技術(shù)的作用，其中的被加熱物體往往能夠在微波與生物作用的低溫之下進(jìn)行消毒殺菌，從而保證了食品的味道和營(yíng)養(yǎng)成分不會(huì)流失，其色澤和口感也保持得較好。
3、微波技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用
3.1微波技術(shù)在食品干燥中的應(yīng)用
根據(jù)微波加熱技術(shù)的特點(diǎn)來(lái)看，微波在食品干燥中的運(yùn)用功效非常好，它能夠?qū)⒈患訜岬奈锲酚蓛?nèi)向外進(jìn)行迅速烘干，且烘干速度比一般的加熱技術(shù)要快很多。微波技術(shù)的干燥性能一般用于普通食品干燥、真空干燥以及冷凍干燥等的加工。盡管微波干燥功能具有加熱均勻、速度高效、清潔力度強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，然而微波技術(shù)加熱的耗電量較高，尤其是對(duì)含水量高的食品而言，并不夠經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。所以在實(shí)際加工運(yùn)用當(dāng)中，微波加熱會(huì)與熱空氣干燥、近紅外干燥等技術(shù)合作使用，從而達(dá)到加熱效果好又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的效果。
3.2微波技術(shù)在食品殺菌保鮮中的應(yīng)用
生物體在受到微波輻射后，會(huì)產(chǎn)生極其復(fù)雜的效應(yīng)。通常利用微波技術(shù)對(duì)生物體或者食品進(jìn)行消毒殺菌時(shí)，其溫度會(huì)被加熱能迅速提高，從而殺死病菌，讓食品能夠保持其原本的顏色和味道，減少食品的營(yíng)養(yǎng)成分的流失率。另外，對(duì)于含水量較高，微波技術(shù)難以達(dá)到較好的殺菌效果時(shí)，可以用它與其他殺菌技術(shù)結(jié)合使用，從而達(dá)到最優(yōu)的殺菌效果。
3.3微波萃取技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用
目前，微波的萃取技術(shù)正逐漸應(yīng)用到食品加工中的食品添加劑、食品香料、食品營(yíng)養(yǎng)等各方面的萃取當(dāng)中。微波萃取技術(shù)實(shí)際上是對(duì)萃取溶劑以及相關(guān)的物體材料通過(guò)均勻的加熱和高速的加熱達(dá)到萃取的目的。另外，在食品分離與檢測(cè)技術(shù)中，微波萃取功能也應(yīng)用得較多。尤其在食品分析過(guò)程中，需要將待檢測(cè)的物質(zhì)從不同質(zhì)地的食品中萃取出來(lái)，如固體狀或者粘稠狀的食品，然而進(jìn)行食品分析。
3.4微波技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用
微波消解技術(shù)對(duì)于食品檢測(cè)中的樣品消解具有重要的實(shí)用功能，它對(duì)于一些含有重金屬的食品檢測(cè)工作意義重大。在用微波技術(shù)對(duì)需要檢測(cè)的樣品進(jìn)行消解時(shí)，其消解速度一流，并且消解樣品的結(jié)果可以反復(fù)實(shí)用，具有極高的準(zhǔn)確率。特別是對(duì)于含有As、Bi、Hg、Se等需要檢測(cè)的消解樣品，微波消解技術(shù)往往能較好的對(duì)其進(jìn)行消解，所得結(jié)果也極為準(zhǔn)確，便于人們檢測(cè)食品的可用性。
4、總結(jié)
微波技術(shù)對(duì)于食品加工行業(yè)的運(yùn)用領(lǐng)域會(huì)更加廣闊，特別是對(duì)于在食品加工行業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高價(jià)值的產(chǎn)品、嚴(yán)格的質(zhì)量要求、導(dǎo)熱系數(shù)低、很難用傳統(tǒng)材料過(guò)程中解決、微波干燥滅菌技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。在當(dāng)今追求卓越品質(zhì)和高質(zhì)量生活的今天，也要求信息科技的水準(zhǔn)能夠滿(mǎn)足人們生活的需要。而微波技術(shù)作為新興的領(lǐng)航食品加工技術(shù)，其應(yīng)用前景不可估量。因而，當(dāng)前微波技術(shù)研發(fā)者們需要更進(jìn)一步開(kāi)拓微波技術(shù)在食品加工行業(yè)中的運(yùn)用，讓其能夠既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠、無(wú)論是加熱效果還是萃取、檢測(cè)功能等都能進(jìn)一步發(fā)展和提升。同時(shí)，微波技術(shù)的提高也有助于微波技術(shù)理論課程的開(kāi)發(fā)和完善。由此可以看出，微波技術(shù)在食品加工中的加熱效應(yīng)、食品安全檢測(cè)等方面都具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)所在。這也表明了微波技術(shù)的應(yīng)用前景和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)會(huì)更加有利于食品加工的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高。
作者：劉張虎
