食品的微波與遠紅外加工技術(shù)

1、編輯ppt 編輯ppt 編輯ppt微波技術(shù)的發(fā)展歷史：微波技術(shù)的發(fā)展歷史： 微波技術(shù)的發(fā)現(xiàn)可追溯到二戰(zhàn)時期雷達的發(fā)明。而微微波技術(shù)的發(fā)現(xiàn)可追溯到二戰(zhàn)時期雷達的發(fā)明。而微波的加熱技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用則是波的加熱技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用則是19451945年美國雷聲公年美國雷聲公司工作人員泊西司工作人員泊西斯潘塞在雷達試驗時偶爾發(fā)現(xiàn)衣袋里的斯潘塞在雷達試驗時偶爾發(fā)現(xiàn)衣袋里的糖果因泄漏的微波而發(fā)熱融化了，經(jīng)過進一步的實驗研究，糖果因泄漏的微波而發(fā)熱融化了，經(jīng)過進一步的實驗研究，申請了世界上第一個微波應(yīng)用于食品加熱的專利，從此微申請了世界上第一個微波應(yīng)用于食品加熱的專利，從此微波技術(shù)開始在食品加工領(lǐng)域

2、廣為應(yīng)用。波技術(shù)開始在食品加工領(lǐng)域廣為應(yīng)用。編輯ppt 微波一般是指波長在微波一般是指波長在1mm1mmlmlm范圍范圍( (其相應(yīng)的頻率為其相應(yīng)的頻率為300300300000MHz)300000MHz)的電磁波。微波的傳統(tǒng)應(yīng)用是將微波作為一種傳遞的電磁波。微波的傳統(tǒng)應(yīng)用是將微波作為一種傳遞信息的媒介，應(yīng)用于雷達、通訊、測量等方面。近年來，除了信息的媒介，應(yīng)用于雷達、通訊、測量等方面。近年來，除了傳統(tǒng)的微波應(yīng)用繼續(xù)發(fā)展外，微波作為一種能技術(shù)也迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的微波應(yīng)用繼續(xù)發(fā)展外，微波作為一種能技術(shù)也迅速發(fā)展，將微波能廣泛用于對物體進行加熱和干燥等。將微波能廣泛用于對物體進行加熱和干燥等。 為了

3、防止民用微波技術(shù)對軍用雷達和通訊廣播的干擾，國為了防止民用微波技術(shù)對軍用雷達和通訊廣播的干擾，國際上規(guī)定供工農(nóng)業(yè)、科學(xué)及醫(yī)學(xué)等民用的微波有際上規(guī)定供工農(nóng)業(yè)、科學(xué)及醫(yī)學(xué)等民用的微波有4 4個波段，即個波段，即433.92MHz433.92MHz、915MHz915MHz、2375MHz2375MHz和和2450MHz2450MHz。目前。目前915MHz915MHz和和2450MHz2450MHz 2 2個頻率已廣泛地為微波加熱所采用。個頻率已廣泛地為微波加熱所采用。編輯ppt編輯ppt 食品微波加工技術(shù)的原理主要是利用它的食品微波加工技術(shù)的原理主要是利用它的熱效應(yīng)熱效應(yīng)。食品。食品中的水分、蛋

4、白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等都屬于電介質(zhì)，微中的水分、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等都屬于電介質(zhì)，微波對它們的加熱稱作介電感應(yīng)加熱。由于水分子的特殊結(jié)構(gòu)，波對它們的加熱稱作介電感應(yīng)加熱。由于水分子的特殊結(jié)構(gòu)，在微波作用下，是引起食品材料發(fā)熱的主要成分。在微波作用下，是引起食品材料發(fā)熱的主要成分。一、微波加熱的基本原理一、微波加熱的基本原理+ H2O偶極距偶極距編輯ppt微波加熱的原理微波加熱的原理電介質(zhì)微波微波 例如達到了常用微波爐的頻率例如達到了常用微波爐的頻率2450MHz，就相當(dāng)于使水分子，就相當(dāng)于使水分子在一秒內(nèi)要發(fā)生在一秒內(nèi)要發(fā)生180度來回轉(zhuǎn)動度來回轉(zhuǎn)動24.5億次，這樣就會引起水分子之億

5、次，這樣就會引起水分子之間強烈地摩擦，使分子熱運動加劇，這就是微波加熱的原理。間強烈地摩擦，使分子熱運動加劇，這就是微波加熱的原理。編輯ppt1.1.加熱速度快加熱速度快 一般只需常規(guī)方法的一般只需常規(guī)方法的1/101/100的時間就可完成加熱過程。的時間就可完成加熱過程。2.2.加熱均勻性好加熱均勻性好 微波加熱是內(nèi)部均勻加熱，不需熱傳導(dǎo)。微波加熱是內(nèi)部均勻加熱，不需熱傳導(dǎo)。3.3.加熱易于瞬時控制加熱易于瞬時控制 微波加熱的熱慣性小，可以立即發(fā)熱和升溫，易于控制，有微波加熱的熱慣性小，可以立即發(fā)熱和升溫，易于控制，有利于配制自動化流水線。利于配制自動化流水線。二、微波加熱的特點二、微波加熱

6、的特點編輯ppt4.4.選擇性吸收選擇性吸收 某些成分非常容易吸收微波，另一些成分則不易吸收某些成分非常容易吸收微波，另一些成分則不易吸收微波，這種微波加熱的選擇性有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量。微波，這種微波加熱的選擇性有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量。5.5.加熱效率高加熱效率高 加熱作用始自加工物料本身，基本上不輻射散熱，所加熱作用始自加工物料本身，基本上不輻射散熱，所以熱效率高，可高達以熱效率高，可高達80。 編輯ppt1.1.微波頻率微波頻率 頻率越高，加熱速度越快，但并非頻率越高，對加熱操頻率越高，加熱速度越快，但并非頻率越高，對加熱操作越有利，在進行微波加熱時，還應(yīng)考慮微波的穿透深度。作越有利，在進行

7、微波加熱時，還應(yīng)考慮微波的穿透深度。頻率越高，波長就越短，其穿透深度也就越小。頻率越高，波長就越短，其穿透深度也就越小。 2.2.電場強度電場強度 電場強度是與微波加熱器功率相聯(lián)系的指標(biāo)。功率越大，電電場強度是與微波加熱器功率相聯(lián)系的指標(biāo)。功率越大，電場強度越大，其加熱速度快。在食品加工中，加熱速度不一定越場強度越大，其加熱速度快。在食品加工中，加熱速度不一定越快越好，加熱操作應(yīng)根據(jù)加工要求來進行。因此，在微波加熱器快越好，加熱操作應(yīng)根據(jù)加工要求來進行。因此，在微波加熱器的設(shè)計中，都有功率調(diào)節(jié)旋鈕，以滿足不同的加工要求。的設(shè)計中，都有功率調(diào)節(jié)旋鈕，以滿足不同的加工要求。三、影響微波加熱的主要因

8、素三、影響微波加熱的主要因素編輯ppt編輯ppt3.3.物料的介電性質(zhì)物料的介電性質(zhì) 在一般情況下，加工物料的含水量愈大，其介質(zhì)損耗也愈大。某些在一般情況下，加工物料的含水量愈大，其介質(zhì)損耗也愈大。某些物料在溫度上升時，其介質(zhì)損耗系數(shù)降低，這時就出現(xiàn)了所謂的自動平物料在溫度上升時，其介質(zhì)損耗系數(shù)降低，這時就出現(xiàn)了所謂的自動平衡。微波加熱的這種自動平衡作用使得物料的加熱更均勻，避免出現(xiàn)局衡。微波加熱的這種自動平衡作用使得物料的加熱更均勻，避免出現(xiàn)局部過熱的缺陷。但是，有些物料在加熱時，溫度上升，其介質(zhì)損耗系數(shù)部過熱的缺陷。但是，有些物料在加熱時，溫度上升，其介質(zhì)損耗系數(shù)也升高，這時就出現(xiàn)惡性循環(huán)

9、。也升高，這時就出現(xiàn)惡性循環(huán)。 4.4.物料的密度物料的密度 物料的密度大，其升溫速度慢。物料的密度不僅由于影響單位體積物料的密度大，其升溫速度慢。物料的密度不僅由于影響單位體積熱容量而直接影響微波對物體的加熱，而且還影響物料的介電性質(zhì)，從熱容量而直接影響微波對物體的加熱，而且還影響物料的介電性質(zhì)，從而間接影響微波的熱效應(yīng)。而間接影響微波的熱效應(yīng)。編輯ppt5.5.物料的比熱容物料的比熱容 比熱容小的物質(zhì)溫度升高的速度快。食品往往是多種原材料配制比熱容小的物質(zhì)溫度升高的速度快。食品往往是多種原材料配制而成的多組分混合體系，不同成分具有不同的比熱容，從而會有不同的而成的多組分混合體系，不同成分具

10、有不同的比熱容，從而會有不同的溫升速度，不同的組分又呈現(xiàn)不同的介電特性，故有不同的吸收微波功溫升速度，不同的組分又呈現(xiàn)不同的介電特性，故有不同的吸收微波功率的能力。因此，在多組分食品的微波加熱中，應(yīng)該很好地對比熱容加率的能力。因此，在多組分食品的微波加熱中，應(yīng)該很好地對比熱容加以控制，以便使各組分的加熱速度達到基本同步的要求。以控制，以便使各組分的加熱速度達到基本同步的要求。 上述討論的這些因素有些相互關(guān)聯(lián)，有些還受別的因素影響。上述討論的這些因素有些相互關(guān)聯(lián)，有些還受別的因素影響。例如物料的介電特性和比熱容，不僅受溫度的影響，而且也與食例如物料的介電特性和比熱容，不僅受溫度的影響，而且也與食

11、品中的鹽濃度有關(guān)，鹽含量增加，加熱速度加快，但穿透深度減品中的鹽濃度有關(guān)，鹽含量增加，加熱速度加快，但穿透深度減小。影響微波加熱的因素非常復(fù)雜，實際工作中應(yīng)慎重考慮選擇小。影響微波加熱的因素非常復(fù)雜，實際工作中應(yīng)慎重考慮選擇和掌握各項控制條件。和掌握各項控制條件。編輯ppt 食品微波殺菌的機理包括食品微波殺菌的機理包括熱效應(yīng)熱效應(yīng)和和非熱效應(yīng)非熱效應(yīng)。1.1.熱效應(yīng)熱效應(yīng) 微波作用于食品，食品吸收微波能，溫度升高。食品中污微波作用于食品，食品吸收微波能，溫度升高。食品中污染的微生物細胞在微波場的作用下，產(chǎn)生熱效應(yīng)，溫度升高。染的微生物細胞在微波場的作用下，產(chǎn)生熱效應(yīng)，溫度升高。溫度的快速升高使

12、其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而失去生物活性，溫度的快速升高使其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而失去生物活性，使菌體死亡或受到嚴重干擾而無法繁殖。使菌體死亡或受到嚴重干擾而無法繁殖。一、微波殺菌的機理一、微波殺菌的機理編輯ppt2.2.非熱效應(yīng)非熱效應(yīng) 細胞膜離子通道改變；細胞膜離子通道改變； 蛋白質(zhì)變性；蛋白質(zhì)變性； 改變生理生化反應(yīng)的活化能；改變生理生化反應(yīng)的活化能； 誘發(fā)各種離子基團，使微生物的生理活性物質(zhì)發(fā)生改變；誘發(fā)各種離子基團，使微生物的生理活性物質(zhì)發(fā)生改變； 導(dǎo)致導(dǎo)致DNA和和RNA結(jié)構(gòu)中氫鍵的松弛、斷裂和重新組合，結(jié)構(gòu)中氫鍵的松弛、斷裂和重新組合， 誘發(fā)一些基因突變，中斷細胞的正常生理功能。

13、誘發(fā)一些基因突變，中斷細胞的正常生理功能。與電場殺菌、磁場殺菌、輻照殺菌的機理比較？與電場殺菌、磁場殺菌、輻照殺菌的機理比較？編輯ppt微波干燥殺菌一體機微波干燥殺菌一體機二、微波殺菌技術(shù)的應(yīng)用二、微波殺菌技術(shù)的應(yīng)用 人們對微波應(yīng)用于肉、肉制品、禽制品、水產(chǎn)品、水果人們對微波應(yīng)用于肉、肉制品、禽制品、水產(chǎn)品、水果和蔬菜、罐頭、奶、奶制品、農(nóng)作物、布丁和面包等一系和蔬菜、罐頭、奶、奶制品、農(nóng)作物、布丁和面包等一系列產(chǎn)品的殺菌、滅酶和消毒進行了大量的研究。微波殺菌列產(chǎn)品的殺菌、滅酶和消毒進行了大量的研究。微波殺菌比常規(guī)的殺菌方法更能保留更多活性物質(zhì)，即能保證產(chǎn)品比常規(guī)的殺菌方法更能保留更多活性物質(zhì)

14、，即能保證產(chǎn)品中具生理活性的營養(yǎng)成分是其一大特點。因此，它應(yīng)用于中具生理活性的營養(yǎng)成分是其一大特點。因此，它應(yīng)用于人參、香菇、猴頭菌、花粉、天麻以及其他中藥、中成藥人參、香菇、猴頭菌、花粉、天麻以及其他中藥、中成藥的干燥和殺菌是非常適宜的。的干燥和殺菌是非常適宜的。 編輯ppt一、微波干燥的特點和機理一、微波干燥的特點和機理特特 點：點：1.1.物料干燥過程中的干燥層首先在物物料干燥過程中的干燥層首先在物料內(nèi)層形成，然后由里層向外擴展；料內(nèi)層形成，然后由里層向外擴展；2.2.在低含水量（小于在低含水量（小于5 5）物料干燥過）物料干燥過程中，微波干燥效率遠高于常規(guī)干燥程中，微波干燥效率遠高于常

15、規(guī)干燥法；法；3.3.微波干燥節(jié)能。微波干燥節(jié)能。 熱介質(zhì)溫度熱介質(zhì)溫度中心溫度中心溫度干燥層干燥層絕熱層絕熱層室溫室溫（a）（b） 常規(guī)和微波干燥層形成示意圖常規(guī)和微波干燥層形成示意圖（a）常規(guī)干燥）常規(guī)干燥 （b）微波干燥）微波干燥編輯ppt 微波對物料進行加熱時，物料吸收微波的量遠大微波對物料進行加熱時，物料吸收微波的量遠大于微波加熱區(qū)設(shè)備部件于微波加熱區(qū)設(shè)備部件( (箱體箱體) )對微波的吸收，其能量對微波的吸收，其能量利用率遠大于其他加熱方法。能量利用率可到達利用率遠大于其他加熱方法。能量利用率可到達8080以上。以上。1. 物料整體受熱；物料整體受熱；2. 微波能的全吸收。微波能的

16、全吸收。 編輯ppt二、微波真空干燥二、微波真空干燥 所謂微波真空干燥是以微波加熱為加熱方式的真空干燥。所謂微波真空干燥是以微波加熱為加熱方式的真空干燥。采用微波真空干燥可以降低干燥溫度和顯著縮短干燥時間，采用微波真空干燥可以降低干燥溫度和顯著縮短干燥時間，可以進一步提高產(chǎn)品品質(zhì)?？梢赃M一步提高產(chǎn)品品質(zhì)。 目前在蔬菜、谷物類、種子、果汁的干燥中用得較多。目前在蔬菜、谷物類、種子、果汁的干燥中用得較多。新鮮蔬菜新鮮蔬菜去凈洗凈去凈洗凈煮煮 白白離心脫水離心脫水微波真空干燥微波真空干燥二次熱風(fēng)干燥二次熱風(fēng)干燥粉碎分級粉碎分級計量包裝計量包裝產(chǎn)品產(chǎn)品蔬菜粉末制作的工藝流程蔬菜粉末制作的工藝流程另：還

17、有土豆片、香蕉片的微波干制工藝。另：還有土豆片、香蕉片的微波干制工藝。編輯ppt三、微波冷凍干燥三、微波冷凍干燥 水分升華熱源有微波提供。內(nèi)部加熱，效率更高。水分升華熱源有微波提供。內(nèi)部加熱，效率更高。冷凍干燥與微波冷凍干燥物料內(nèi)溫度分布冷凍干燥與微波冷凍干燥物料內(nèi)溫度分布a) 普通加熱冷凍干燥普通加熱冷凍干燥 b) 微波冷凍干燥微波冷凍干燥編輯ppt一、食品的微波保鮮技術(shù)一、食品的微波保鮮技術(shù)二、食品微波烹調(diào)二、食品微波烹調(diào)三、食品的微波膨化技術(shù)三、食品的微波膨化技術(shù) 四、食品微波焙烤四、食品微波焙烤 編輯ppt一、微波對人體的影響一、微波對人體的影響高強度微波輻射，對人體器官造成的主要危害

18、是：高強度微波輻射，對人體器官造成的主要危害是：中樞神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)神經(jīng)衰弱癥；中樞神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)神經(jīng)衰弱癥；器質(zhì)性損傷；器質(zhì)性損傷；人體組織極易吸收微波，引起局部溫度升高。人體組織極易吸收微波，引起局部溫度升高。微波對生物體的主要效應(yīng)微波對生物體的主要效應(yīng)頻率頻率/ MHz波長波長/cm受影響的主要組織受影響的主要組織主要生物效應(yīng)主要生物效應(yīng)200透過人體，影響不大透過人體，影響不大150100020030體內(nèi)器官體內(nèi)器官體內(nèi)組織過熱，引起各器官損傷體內(nèi)組織過熱，引起各器官損傷100030003010眼睛，睪丸眼睛，睪丸加熱顯著加熱顯著300010000103眼睛，表皮膚眼睛，表皮膚有皮膚加熱的感

19、覺有皮膚加熱的感覺100003皮膚皮膚表皮反射，部分吸收微波而發(fā)熱表皮反射，部分吸收微波而發(fā)熱編輯ppt 功率密度是微波對人體傷害的關(guān)鍵指標(biāo)，人體一般暴露于功率密度是微波對人體傷害的關(guān)鍵指標(biāo)，人體一般暴露于100mWcm100mWcm-2-2以上功率密度時，才產(chǎn)生不可逆病理變化。微波的傷害與許多因素有關(guān)。以上功率密度時，才產(chǎn)生不可逆病理變化。微波的傷害與許多因素有關(guān)。比如高溫、高濕度環(huán)境下，微波的傷害就要大些；輻射時間長，傷害作用比如高溫、高濕度環(huán)境下，微波的傷害就要大些；輻射時間長，傷害作用越顯著；人體頭部的輻照可以造成全身性生理反應(yīng)，其中最敏感的部位是越顯著；人體頭部的輻照可以造成全身性生

20、理反應(yīng)，其中最敏感的部位是眼睛和睪丸；脈沖微波比連續(xù)微波的傷害大。眼睛和睪丸；脈沖微波比連續(xù)微波的傷害大。二、微波輻射的安全標(biāo)準二、微波輻射的安全標(biāo)準 目前各國仍執(zhí)行著不同的安全標(biāo)準，多目前各國仍執(zhí)行著不同的安全標(biāo)準，多數(shù)國家認為采用微波頻率高于數(shù)國家認為采用微波頻率高于1000MHz1000MHz時，時，10mWcm10mWcm-2-2的功率密度不會有什么熱傷害；的功率密度不會有什么熱傷害；頻率頻率433.9MHz433.9MHz時，在所規(guī)定的功率密度上時，在所規(guī)定的功率密度上長時間的暴露可能產(chǎn)生局部組織過熱現(xiàn)象，長時間的暴露可能產(chǎn)生局部組織過熱現(xiàn)象，其要求功率密度其要求功率密度1mWcm1

21、mWcm-2-2。編輯ppt編輯ppt 美國美國FDAFDA對家用（小功率）微波爐的泄漏標(biāo)準規(guī)定，在賣給顧客之對家用（小功率）微波爐的泄漏標(biāo)準規(guī)定，在賣給顧客之前功率密度不得超過前功率密度不得超過1mWcm1mWcm-2-2，此后也不得超過，此后也不得超過5mWcm5mWcm-2-2。對工業(yè)用微波。對工業(yè)用微波加工生產(chǎn)線，泄漏密度最大值加工生產(chǎn)線，泄漏密度最大值100mWcm100mWcm-2-2。 日本對家用微波爐泄漏標(biāo)準則以爐門開閉日本對家用微波爐泄漏標(biāo)準則以爐門開閉1010萬次實驗后，其泄漏微萬次實驗后，其泄漏微波功率密度低于波功率密度低于5mWcm5mWcm-2-2。 我國對微波輻射的

22、暫行標(biāo)準規(guī)定，微波設(shè)備出廠前，我國對微波輻射的暫行標(biāo)準規(guī)定，微波設(shè)備出廠前，在設(shè)備外殼在設(shè)備外殼5cm5cm處泄漏能值不得超過處泄漏能值不得超過1mWcm1mWcm-2-2；此后也不得超過；此后也不得超過38mWcm38mWcm-2-2。短時間短時間間斷輻射及一天超過間斷輻射及一天超過8h8h時，一日總劑量不超過時，一日總劑量不超過300Wh300Wh1 1cmcm-2-2。特殊情。特殊情況下，需要大于況下，需要大于1mWcm1mWcm-2-2時，必須使用防護用品，但日劑量不得超過時，必須使用防護用品，但日劑量不得超過300Wh300Wh1 1cmcm-2-2。一般不允許在超過。一般不允許在超過5mWcm5mWcm-2-2的環(huán)境下工作。的環(huán)境下工作。編輯ppt 人們利用紅外線進行加熱始于本世紀初，人們利用紅外線進行加熱始于本世紀初，19351935年美國年美國福特汽車公司的格羅維尼福特汽車公司的格羅維尼(Gr.Veny)(Gr.Veny)首先取得將紅外線用首先取得將紅外線用于加熱和干燥的專利權(quán)，并使用紅外燈泡對汽車的油漆于加熱和干燥的專利權(quán)，并使用紅外燈泡對汽車的油漆涂層進行表面干燥，紅外燈泡發(fā)射的輻射功率處于波長涂層進行表面干燥，紅外燈泡發(fā)射的輻射功率處于波長為為l l3m3m的近紅外區(qū)。的近紅外區(qū)。 7070年代起，由于人們對紅外輻射和物質(zhì)結(jié)構(gòu)等了解的年代起，由于人們對