食品微波干燥、杀菌技术及其发展
我国从20世纪70年代开始研制、推广微波技术与设备。近年来，微波能的应用在食品工业中发展极为迅速。微波干燥、杀菌技术与设备日 臻完善，功率从几kw 到几百kW 的各种用途、规格的微波干燥、杀菌设备层出不穷。由于人们对软包装食品需求量增加，各种袋装、盒装、瓶 装的食品采用微波技术进行二次杀菌，既简单又有效。目前，我国研制的各种微波干燥杀菌设备在方便面的干燥、儿童食品、肉制品、豆制品 、饮料等方面得到了广泛应用，取得了良好效果。
1 微波干燥、杀菌的原理
微波是一种电磁波，可产生高频电磁场。介质材料由极性分子和非极性分子组成，在电磁场作用下，极性分子从原来的随机分布状态，转 向依照电场的极性排列取向，在高频电磁场作用下，造成分子的运动和相互摩擦从而产生能量，使得介质温度不断提高。因为电磁场的频率极 高，极性分子振动的频率很大，所以产生的热量很高。当微波加热应用于食品工业时，在高频电磁场作用下，食品中的极性分子(水分子)吸收 微波能产生热量，使食品迅速加热、干燥研究表明，微波干燥分4个阶段：内部调整、液体流动、等速干燥和减速干燥阶段。每个阶段都有各自 的温度、湿度分布。但总的来讲，物料内部的温度梯度和浓度梯度很小，在温度接近100℃ 时，压强急速升高，物料中心处压强最高，沿径向 渐减，形成压力梯度。所以，由蒸汽压造成的传质方向是由里向外的。
另一类由非极性分子组成的物质，基本上不吸收或很少吸收微波能，这类物质有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等塑料制品和玻璃、陶瓷等 ，它们能透过微波，可作为食品的包装物u引。
依照上述原理，微波技术也常用于食品的杀菌。微波杀菌就是将食品经微波处理后，使食品中的微生物丧失活力或死亡，从而达到延长保 存期的目的。一方面，当微波进入食品内部时，食品中的极性分子，如水分子等不断改变极性方向，导致食品的温度急剧升高而达到杀菌的效 果。另一方面，微波能的非热效应在杀菌中起到了常规物理杀菌所没有的特殊作用，细菌细胞在一定强度微波场作用下，改变了它们的生物性 排列组合状态及运动规律，同时吸收微波能升温，使体内蛋白质同时受到无极性热运动和极性转动两方面的作用，使其空间结构发生变化或破 坏，导致蛋白质变性，最终失去生物活性。因此，微波杀菌主要是在微波热效应和非热效应的作用下，使微生物体内的蛋白质和生理活性物质 发生变异和破坏，从而导致细胞的死亡Ll川。
微波杀菌设备一般有3个阶段，第1阶段是迅速升温，达到预定杀菌温度，此阶段一般采用较强的均匀能量密度；第2阶段是保温过程，使杀 菌物料的温度保持均衡，第3阶段是自然冷却或强制冷却过程。
2 微波干燥、杀菌的特点
2．1 加热时间短、速度快
常规加热需较长时间才能达到所需干燥、杀菌的温度。由于微波能够深入到物料内部而不是靠物体本身的热传导进行加热，所以，微波加 热的速度快。干燥时间可缩短50％或更多。微波杀菌一般只需要几秒至几十秒就能达到满意的效果。
2．2 保持食品的营养成分和风昧
微波干燥、杀菌是通过热效应和非热效应共同作用，因而与常规热力加热比较，能在较低的温度就获得所需的干燥、杀菌效果。微波加热 温度均匀，产品质量高，不仅能高度保持食品原有的营养成分，而且保持了食品的色、香、味、形。如常规加热处理的猪肝保留的维生素A为58 ％，而微波处理则能保留84％ 。
2．3 节能高效、安全无害
常规热力干燥、杀菌往往需要通过环境或传热介质的加热，才能把热量传至食品，而微波加热时，食品直接吸收微波能而发热，设备本身 不吸收或只吸收极少能量，故节省能源，一般可节电30％ ～50％。
微波加热不产生烟尘、有害气体，既不污染食品，也不污染环境。通常微波能是在金属制成的封闭加热室内和波导管中工作，所以能量泄 漏极小，大大低于国家标准，十分安全可靠。
2．4 易于控制、反应灵敏、工艺先进
微波加热控制只需调整微波输出功率，物料的加热情况可以瞬间改变，便于连续生产，实现自动化控制，提高劳动效率，改善劳动条件，可节省投资。
3 微波干燥、杀菌的发展前景
微波技术作为一种现代高新技术在食品中的应用越来越广泛，如食品的干燥、焙烤、膨化、烹调、解冻、杀菌等。可以说，微波技术在很大程度上促进了食品工业的发展。尤其是对于产品价值高，质量要求严，热传导率低，用传统工艺难以解决的物料，微波干燥、杀菌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的科研、生产单位，每年都有新技术、新工艺投入使用。
今后，微波技术在不断完善自身技术与设备的同时，应该与其它干燥技术，如热风干燥、真空干燥、冷冻干燥、远红外线干燥等技术相结合，向更深、更广的方向发展。
3．1 微波一热风干燥技术
微波干燥与热风干燥相结合，可以提高干燥效率和经济性。因为微波的加热特性与众不同，尤其适用于低水分含量(<20％)物料的干燥，此时水分迁移率低，微波能将物料内部的水分驱除。如果食品的
含水量过高，应用微波加热将导致食品过热，影响产品的质量。由于热风干燥可有效地排除物料表面的自由水分，而微波干燥可有效地排除内部水分，2种方法相结合，可发挥各自的优点，使干燥成本下降。
微波与热风干燥结合有2种形式，一是先用微波加热，即先用微波对物料进行预热，然后再用热风干燥；二是后用微波加速干燥，即当热风干燥进入降速阶段，此时物料表面是干的，内部是湿的，加入微波干燥能使物料内部水分迅速排出。因为热风干燥在接近终了时效率最低，因此在热风干燥快结束时，加入微波干燥可大大提高干燥效率。
3．2 微波— 真空干燥技术
把微波干燥和真空干燥技术相结合，真空干燥由于有一定的真空度，水分扩散速率加快，物料是在较低的温度下进行脱水干燥的，较好地保持了物料的营养成分。微波可为真空干燥提供热源，克服了真空状态下常规热传导速率慢的缺点。微波一真空干燥技术适合热敏性物料的干燥处理。
3．3 微波— 冷冻干燥技术
冷冻干燥是指冻结物料中的冰直接升华为水蒸气的干燥过程。在干燥时需外部加热提供升华的热量。升华的速率取决于热量的提供。而微波加热传导率高，并且有针对性的对冰加热，已干燥的部分很少吸收微波能，从而提高了干燥速率，缩短了干燥时间。微波一冷冻干燥技术适用于高附加值的产品。
3．4 微波— 远红外干燥技术
用微波与远红外作为热源，利用远红外可使物料分子、原子振动产生热能，微波与远红外相结合可大大提高干燥速率。
总之，利用微波技术与其它干燥技术相结合，发挥各自的优点。这些组合技术具有科学性和实用性。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，所以，微波干燥、杀菌技术以其独特的加热特点，在食品工业中的应用前景将十分广阔。
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