穿透和反射微波的性能課件

1、第 五 章物 理 技 術(shù) 處 理 食 品 新 進(jìn) 展第1頁，共106頁。教學(xué)目的和要求 掌握食品中應(yīng)用的新物理技術(shù)掌握微波技術(shù)、高壓技術(shù)、脈沖技術(shù)及其它技術(shù)原理；了解其在食品加工中的應(yīng)用及設(shè)備第2頁，共106頁。主要內(nèi)容微波技術(shù)高壓技術(shù)脈沖技術(shù)其他技術(shù)第3頁，共106頁。第一節(jié)微波技術(shù) 微波是指波長在1mm1m范圍的電磁波。工業(yè)上，科學(xué)，醫(yī)療常用微波進(jìn)行加熱。 常用微波頻率有433MHz、915MHz、2375MHz、2450MHz。食品加工中多用915MHz。家用微波爐多選用2450MHz。第4頁，共106頁。頻段2 音頻（VF)） 8 基低頻（VLF） 4 低 頻 （LF） 5 中 頻（M

2、F） 6高 頻（HF） 7 甚高頻（VHF ） 8 特高頻（UHF） 9超高頻（SHF） 10極高頻（EHF） 11121314 超長波（VLW） 長波（LW） 中波（MW） 超短波（VSW）（米波）分米波厘米波毫米波 3Hz 30Hz 300Hz 3kHz 30kHz 300kHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz105km 104km 103km 102km 10km 1km 100m 10m 1m 10cm 1cm 1mm 100 10 1 （公里） （米） （厘米）（毫米） （微米） 無 線 電 電 磁 頻 譜

3、表 短波（SW） 音 頻雷達(dá)頻率微波頻率紅外視 頻第5頁，共106頁。1GHz103 MHz109 Hz第6頁，共106頁。微波加熱特點(diǎn) 加熱速度快 加熱均勻性好 加熱易于瞬時(shí)控制 選擇性吸收 加熱效率高 第7頁，共106頁。一、微波技術(shù)發(fā)展歷史世界上第一臺(tái)微波爐 19世紀(jì)40年代美國雷聲公司制造出第一臺(tái)微波爐。 19世紀(jì)五六十年代，伴隨著大功率磁控管研制成功，美英等國隧道式、波導(dǎo)式等多種加熱器的問世，國外在微波能的應(yīng)用上掀起一場(chǎng)新的“能源革命行動(dòng)”。微波能的應(yīng)用普及到食品、醫(yī)藥、農(nóng)副土特產(chǎn)品加工、化工及當(dāng)代尖端技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中。 我國從20世紀(jì)70年代開始研制、推廣微波能應(yīng)用技術(shù)和設(shè)備。當(dāng)時(shí)

4、研制的2450MHz45KW隧道式微波干燥乳兒糕生產(chǎn)線，將原來需要烘烤68h的工藝縮短到9min完成。第8頁，共106頁。二、微波加熱原理 微波：非電離輻射。當(dāng)微波在傳輸過程中遇到不同的材料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射、吸收和穿透現(xiàn)象。介電物質(zhì)：性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，具有吸收、穿透和反射微波的性能。第9頁，共106頁。（一）微波的加熱機(jī)理 食品工業(yè)中所使用的微波設(shè)備主要是利用微波的熱效應(yīng)。食品中的水分、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等都屬于電介質(zhì)，微波對(duì)它們的加熱稱作介電感應(yīng)加熱(dielectric heating)第10頁，共106頁。（二）產(chǎn)熱機(jī)制離子極化偶極子轉(zhuǎn)向交變電場(chǎng)引起偶極子轉(zhuǎn)向微波頻率2450

5、MHz，水分子1S內(nèi)發(fā)生180來回轉(zhuǎn)動(dòng)24.5億次第11頁，共106頁。（三）微波對(duì)介質(zhì)穿透作用 該特性用穿透深度（功率傳透深度或半功率穿透深度）表示。功率傳透深度（De ）：微波功率從材料表面衰減至表面值的1/e（大約36.8%，e=2.718282)時(shí)的距離。 微波波長tan介質(zhì)損耗角正切 介電常數(shù)第12頁，共106頁。半功率穿透深度：微波功率透入材料后，功率衰減一半的距離。第13頁，共106頁。介電材料不同，因它們的介電常數(shù)及介電損耗不同，故微波對(duì)它們的穿透能力（深度）也不同。介電材料的含水量及微波的頻率不同，微波對(duì)介電材料的穿透能力（深度）也不同。低溫和低頻時(shí)在食品有較大的穿透深度。第

6、14頁，共106頁。 （四）影響微波加熱因素 影響微波加熱因素有：微波頻率，微波強(qiáng)度，物料介電常數(shù)，密度，比熱容和介電損耗角正切，其中物料的介電性質(zhì)往往又是頻率的函數(shù)。第15頁，共106頁。介質(zhì)的固有介電特性（介電損耗因子）： rtan食品材料的介電特性不同，其對(duì)微波的吸收特性就不同。適宜的介電損耗因子10-25P-功率密度 W/cm3 - 介質(zhì)的介電常數(shù)Tan介質(zhì)損耗f -微波頻率, HzE -電場(chǎng)強(qiáng)度 ，V/cm第16頁，共106頁。1、微波頻率 從加熱角度看，頻率越高，加熱速率快。但頻率越高，微波波長越短，穿透深度越小。頻率還會(huì)影響介質(zhì)損耗系數(shù)，頻率越高，介質(zhì)損耗系數(shù)越大。 第17頁，共

7、106頁。2、微波電場(chǎng)強(qiáng)度 電場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)際上是與微波加熱器功率相關(guān)連的指標(biāo)。功率大，電場(chǎng)強(qiáng)度大，加熱速度快。食品加工中，加熱操作需根據(jù)加工要求來進(jìn)行。加熱速率不一定越快越好。微波加熱器有功率調(diào)節(jié)旋鈕，以適應(yīng)不同的加工要求。微波加熱操作可迅速加熱和無惰性的隨輸出功率的改變而變化，滿足食品不同加工階段不同的加熱要求。第18頁，共106頁。3、物料介電性質(zhì)：介電強(qiáng)度，介電損耗不同的介質(zhì)一般有不同的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切。水的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切比一般介質(zhì)大。因此，在一般物料中，含水量越大，其介質(zhì)損耗也越大，升溫越快。物料的介電性質(zhì)除與介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切有關(guān)，還與微波頻率有關(guān)。介電常數(shù)與頻率

8、的關(guān)系不是很大，但在高頻時(shí)的介質(zhì)損耗系數(shù)要比在915 MHz時(shí)的小許多。 第19頁，共106頁。影響材料介電特性的因素材料成分材料的含水量及狀態(tài)物料含水量高，則其介電常數(shù)及介電損耗大，材料吸收微波能的能力強(qiáng)。水呈液態(tài)時(shí)比呈固態(tài)（冰）時(shí)的介電常數(shù)及介電損耗大。材料的溫度溫度高則介電常數(shù)大，吸收微波能力強(qiáng)。微波頻率微波頻率高，材料的介電常數(shù)及介電損耗降低。材料的密度密度大而緊實(shí)的物料，因空氣少，故介電常數(shù)及介電損耗大，吸收微波的能力強(qiáng)，易被微波加熱。第20頁，共106頁。4、物料的密度物料密度越大，升溫越慢。物料密度不僅影響微波對(duì)物體的加熱，而且還影響物料的介電性質(zhì)。物料密度提高，介電常數(shù)以近似線

9、性關(guān)系趨于增加。5、物料的比熱容比熱容小的物質(zhì)溫度升高的速度快第21頁，共106頁。6、物料的微波吸收功率和溫度升高 物料吸收微波的能力主要由介電常數(shù)，介質(zhì)損耗角正切來決定，另外與電場(chǎng)強(qiáng)度和微波工作頻率有關(guān)。其中，介電常數(shù)是阻止微波能量穿過的能力量度，介質(zhì)損耗角正切為介質(zhì)消耗微波能量的效率。 第22頁，共106頁。三、微波加熱系統(tǒng)的組成及選用微波加熱系統(tǒng)的組成微波頻率的選擇第23頁，共106頁。被加熱物料微波加熱系統(tǒng)的組成高壓電源微波發(fā)生器連接波導(dǎo)冷卻系統(tǒng)微波加熱系統(tǒng)示意圖微波加熱器第24頁，共106頁。微波應(yīng)用系統(tǒng)常用的材料導(dǎo)體材料：銅、銀、鋁 類；性能：能反射微波。 導(dǎo)體以一種特殊的形式傳

10、播以及反射微波能量；用途：微波裝置中的波導(dǎo)管，微波加熱用的外殼。材料：含水、鹽和脂肪的食品以及其他生物質(zhì)。性能：具有吸收、穿透和反射微波性能。在微波加熱過程中，被處理的介質(zhì)材料以不同程度吸收微波能量，又稱為有耗介質(zhì)。絕緣體材料：玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯、聚丙稀塑料等；性能：可部分反射或滲透微波，通常吸收微波能較少。用途：微波處理過程中用此作為包裝和反應(yīng)器的材料，或作為家用微波爐烹調(diào)用的食品器皿。介電質(zhì)絕緣體123第25頁，共106頁。 微波頻率的選擇目前用于工業(yè)微波加熱的頻率主要有915MHz和2450MHz。915MHz具有較大穿透深度，獲得較大的功率915MHz體積較大/較厚的物料含水分高的

11、物料加工大批物料2450MHz因磁控管及其波導(dǎo)小，適用于家用微波爐含水分量低的物料第26頁，共106頁。微波選擇性加熱特點(diǎn)好處： 1. 加熱效率高，節(jié)約能源，易控制 2. 可用于較干燥的谷物殺滅害蟲 壞處： 微波的選擇性加熱是造成微波加熱不均勻(runaway heating)的主要原因之一第27頁，共106頁。微波穿透性特點(diǎn)好處： 1. 實(shí)現(xiàn)包裝后食品的短時(shí)殺菌。 2. 加熱時(shí)間短，干燥速度快，而且對(duì)有些食品還能起到特有的膨化效果。 3. 快速解凍。壞處： 微波加熱的穿透性是造成微波加熱不均勻(runaway heating)的另一個(gè)主要原因之一。第28頁，共106頁。四、微波加熱在食品中的

12、應(yīng)用在食品工業(yè)中采用微波加熱技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)微波技術(shù)在食品工業(yè)中的最新發(fā)展 第29頁，共106頁。在食品工業(yè)中采用微波加熱技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：加熱、干燥速度快，所需時(shí)間短加熱效率高加熱過程具有自動(dòng)平衡性能*物料加熱均勻、產(chǎn)品質(zhì)量高設(shè)備操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，且占地面積小，工作環(huán)境良好缺點(diǎn)： 微波加熱最主要的缺點(diǎn)是電能消耗大。第30頁，共106頁。微波技術(shù)在食品工業(yè)中的最新發(fā)展微波用于食品的解凍和軟化微波用于一些食品的烹調(diào)及預(yù)加工微波用于食品物料的干燥(包括真空干燥、冷凍干燥)微波還可用于食品的殺菌消毒與滅酶微波用于焙烤與烘烤微波萃取微波用于食品物料的去殼去皮微波用于酒類的陳化其他（生物育種誘變等）第31頁，共1

13、06頁。食品的解凍和軟化利用微波能在低溫下的穿透力較強(qiáng)，及冰的介電特性特點(diǎn)進(jìn)行解凍處理。 915MHz，120kW連續(xù)式微波軟化/解凍裝置 國外已有使用915MHz和2450MHz微波解凍設(shè)備進(jìn)行食品的軟化、解凍第32頁，共106頁。食品的解凍和軟化2450MHz，30kW連續(xù)式微波軟化/解凍裝置 第33頁，共106頁。微波用于食品的烹調(diào)及預(yù)加工合理選擇微波烹調(diào)方式能夠最大限度地保留食品的營養(yǎng)和天然口味：研究發(fā)現(xiàn)使用不同功率的微波爐(商業(yè)生產(chǎn)使用1.6 2.0 kW，家用600800 w)，對(duì)食品中營養(yǎng)成分的保留情況無顯著性差異.微波烹調(diào)時(shí)間的選擇至關(guān)重要，短時(shí)間烹調(diào)，減少了高溫對(duì)營養(yǎng)成分的破

14、壞；微波烹調(diào)避免了食物烹調(diào)過程中化學(xué)污染物的產(chǎn)生.同時(shí)也能較好地殺滅食品中的微生物；微波烹調(diào)無需預(yù)熱而立即發(fā)揮作用，加熱效率高，烹調(diào)時(shí)間短，節(jié)省能源；烹調(diào)過程無油煙.清潔安全，是值得推廣的家用烹調(diào)方式。第34頁，共106頁。微波干燥與膨化利用濕物料的快速體積加熱而產(chǎn)生的附加顯熱，誘導(dǎo)濕氣向表面擴(kuò)散，有利于用較經(jīng)濟(jì)的常規(guī)技術(shù)來抽走和排除濕氣，達(dá)到干燥目的。微波牛肉干燥設(shè)備第35頁，共106頁。微波干燥設(shè)備及產(chǎn)品第36頁，共106頁。微波膨化是利用微波加熱的特性（內(nèi)部加熱），促使食品內(nèi)部水分的相變和氣體的熱壓效應(yīng)原理，使食品內(nèi)部水分快速升溫汽化、增壓、膨脹，并依靠氣體的膨脹力和物料的質(zhì)構(gòu)變化，形成

15、網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)。 比較好的產(chǎn)品是爆玉米花第37頁，共106頁。第38頁，共106頁。微波殺菌消毒與滅酶微波殺菌既有熱效應(yīng)原理，也有非熱效應(yīng)（生物效應(yīng)）原理。熱效應(yīng)：升溫導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，細(xì)胞膜破裂等。非熱效應(yīng)：光化學(xué)反應(yīng)、場(chǎng)力效應(yīng)、電磁共振效應(yīng)等第39頁，共106頁。微波殺菌設(shè)備微波泡菜殺菌微波殺菌設(shè)備第40頁，共106頁。微波殺菌消毒與滅酶常規(guī)的熱水燙漂法滅酶易造成營養(yǎng)損失等問題；采用熱空氣或蒸汽又會(huì)出現(xiàn)受熱不均勻問題；利用微波能，可解決物料外形復(fù)雜，料層中間的傳熱問題。甜玉米棒及芯的過氧化物酶的滅活。小麥胚芽解脂酶的滅活；微波滅酶大大延長了小麥胚芽的存放時(shí)間;與熱滅酶相比,微波滅酶大大縮短了滅

16、酶處理時(shí)間,并且改善了滅酶效果第41頁，共106頁。微波焙烤與烘烤采用微波爐進(jìn)行面包的烘烤，可以達(dá)到以下效率用正常面筋蛋白質(zhì)含量的面粉，可使烘烤后的面包膨脹率提高50%左右；用低筋粉，也可烘烤出高質(zhì)量的面包采用微波-熱空氣組合烘爐，可使面包生產(chǎn)工藝的醒發(fā)和烘烤同在一個(gè)烘爐內(nèi)完成，從而節(jié)省工藝設(shè)備的投資和廠房面積等。第42頁，共106頁?；ㄉ⒉ê婵驹O(shè)備第43頁，共106頁。 微波輔助萃?。∕icrowave Assisted Extraction，MAE)物質(zhì)中的極性分子在微波的作用下迅速活化，分子間大量的碰撞導(dǎo)致物質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)迅速升溫。不同的物質(zhì)的介電常數(shù)不相同。在微波場(chǎng)中，萃取體系中各種物

17、質(zhì)被選擇性的加熱。被加熱的物質(zhì)的某些物理性質(zhì)發(fā)生改變，變得容易進(jìn)入到介電常數(shù)小到萃取溶劑中。 微波產(chǎn)生的場(chǎng)加速萃取溶劑界面的擴(kuò)散速率，使溶劑和被萃取物質(zhì)充分的接觸 。極性溶劑能更好的吸收微波，提高溶劑的活性，所以在微波輔助萃取中一般選用極性溶劑更有利。 第44頁，共106頁。MAE的特點(diǎn)及影響因素快只需要幾分鐘就可以達(dá)到傳統(tǒng)方法加熱多個(gè)小時(shí)才能達(dá)到的萃取效果多麻黃堿的提取率由常規(guī)煎煮法的0.183%提高到0.485% ，板藍(lán)根多糖的實(shí)驗(yàn)中，提取率由原來的0.81%提高到3.47% 第45頁，共106頁。MAE的特點(diǎn)及影響因素萃取溶劑對(duì)萃取結(jié)果的影響是至關(guān)重要的。萃取溶劑的選擇指標(biāo)只要是和目標(biāo)物

18、質(zhì)的相似相溶性，和對(duì)萃取成分的后續(xù)操作干擾少 萃取溶劑可以是一元體系(極性溶劑)，也可以是二元體系(非極性溶劑加機(jī)型溶劑)，甚至可以是多元體系 萃取時(shí)間一般定在10-15分鐘內(nèi) 微波劑量 必須謹(jǐn)慎控制，輻射時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)溫度升得很高，甚至超過萃取溶劑的沸點(diǎn)，影響提取率 第46頁，共106頁。MAE的應(yīng)用第47頁，共106頁。食用色素MAE的應(yīng)用第48頁，共106頁。 微波用于食品物料的去殼去皮傳統(tǒng)脫皮法：高溫烘烤法、濕法脫皮、酸堿法脫皮、過氧化氫脫皮等；微波用于花生去皮，速度快，能耗低、效率高，可大大降低花生仁油脂的酸敗程度第49頁，共106頁。五、微波的安全使用與防護(hù)微波對(duì)人體的影響微波

19、輻射的安全標(biāo)準(zhǔn)及安全技術(shù)措施第50頁，共106頁。微波對(duì)生物體的主要效應(yīng)頻率/MHz波長/cm受影響的主要組織主要的生物效應(yīng)200透過人體，影響不大150100020030體內(nèi)器官由于體內(nèi)組織過熱，引起各器官損傷100030003010眼睛水晶體，睪丸組織的加熱顯著，特別是眼睛的水晶體300010000103眼睛水晶體，表皮膚有皮膚加熱的感覺100003皮膚表皮反射，部分吸收微波而發(fā)熱第51頁，共106頁。微波輻射的安全標(biāo)準(zhǔn)及安全技術(shù)措施標(biāo)準(zhǔn)措施1.批量系統(tǒng)：抗流系統(tǒng)、在爐門設(shè)置互鎖裝置。2.連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)：封閉型屏蔽、遙控、抗流系統(tǒng)。第52頁，共106頁。思 考 題微波加熱具有哪些特點(diǎn)？簡(jiǎn)述微

20、波加熱機(jī)理為什么微波加熱具有選擇性？試述影響微波加熱的因素有哪些？第53頁，共106頁。第二節(jié)高壓技術(shù)高壓殺菌，即將食品以某種方式包裝后，置于高壓（100600MPa）裝置中加壓處理，以達(dá)到殺菌要求。 第54頁，共106頁。高壓殺菌基本原理 當(dāng)微生物經(jīng)高壓處理后，微生物形態(tài)結(jié)構(gòu)，生物化學(xué)反應(yīng)，基因機(jī)制及細(xì)胞壁膜發(fā)生多方面變化，微生物原有生理活動(dòng)機(jī)能，原有功能破壞，微生物發(fā)生不可逆變化，最終導(dǎo)致微生物死亡，使食品得以長期保存 第55頁，共106頁。一、高壓殺菌的基本原理高壓和微生物 高壓引發(fā)的生物化學(xué)反應(yīng) 高壓和酶促反應(yīng) 第56頁，共106頁。高壓與微生物 高壓條件下，微生物形態(tài)變成纖絲，停止運(yùn)

21、動(dòng)；微生物細(xì)胞中，細(xì)胞膜被破壞；細(xì)胞壁發(fā)生機(jī)械斷裂而松懈；DNA核酸更穩(wěn)定；蛋白質(zhì)變性。一般細(xì)菌生長條件均為2030MPa；耐壓微生物生長為4050MPa，可以在50200MPa下存活，但不能生長。可以在150MPa生長的微生物稱為寬壓微生物。 第57頁，共106頁。高壓引發(fā)的生物化學(xué)反應(yīng) 高壓減小有效分子空間和加速鍵間反應(yīng)。高壓導(dǎo)致蛋白質(zhì)電離去質(zhì)子化，破壞離子鍵和疏水鍵，改變蛋白質(zhì)分子構(gòu)象和結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變隨蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、壓力的范圍、pH和溶劑成分變化而變化。加壓有利于促進(jìn)反應(yīng)向減小體積的方向進(jìn)行，推遲了增大體積的化學(xué)反應(yīng)。許多生化反應(yīng)，都會(huì)產(chǎn)生體積上改變，所以加壓將對(duì)生物學(xué)過程影響。 第

22、58頁，共106頁。高壓和酶促反應(yīng) 一般100300 MPa，蛋白質(zhì)變性可逆，如果壓力300 MPa，蛋白質(zhì)變性不可逆。酶失活機(jī)制，分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變，活性部位構(gòu)象變化。不同酶經(jīng)高壓處理引起酶的反應(yīng)速率和專一性的明顯變化，可用于水解混合蛋白質(zhì)的過程中，高壓酶反應(yīng)可用于選擇性地水解一種蛋白質(zhì)。第59頁，共106頁。二、高壓技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用改善肉的嫩度，色澤，成熟度 處理果汁 殺滅果醬微生物處理水產(chǎn)品高壓處理腌制品第60頁，共106頁。三、高壓處理設(shè)備 高壓容器加壓裝置輔助裝置高壓泵系統(tǒng)恒溫裝置測(cè)量?jī)x器物料輸入輸出裝置第61頁，共106頁。四、高壓處理設(shè)備分類按加壓方式分類 直接加壓式 間接加

23、壓式按高壓容器的放置位置分類 立式 臥式按生產(chǎn)操作方式分類 間歇式 連續(xù)式 半連續(xù)式第62頁，共106頁。第63頁，共106頁。第三節(jié)脈沖技術(shù) 脈沖 一個(gè)物理量在短持續(xù)時(shí)間內(nèi)突變后迅速回到其初始狀態(tài)的過程。學(xué)術(shù)上把脈沖定義為：在短時(shí)間內(nèi)突變，隨后又迅速返回其初始值的物理量稱之為脈沖。 電脈沖 是電子產(chǎn)生的一個(gè)脈沖，脈沖就是在很短時(shí)間內(nèi)變一次電壓的過程。第64頁，共106頁。 將食品物料置于脈沖電場(chǎng)中加以處理，以達(dá)到殺菌目的即脈沖殺菌。脈沖導(dǎo)致微生物形態(tài)結(jié)構(gòu)、生物化學(xué)反應(yīng)以及細(xì)胞壁膜發(fā)生多方面變化，從而影響微生物原有的生理活動(dòng)機(jī)能，使其破壞或發(fā)生不可逆變化。 第65頁，共106頁。一、影響脈沖殺

24、滅微生物的因素 電場(chǎng)強(qiáng)度 脈沖持續(xù)時(shí)間 脈沖形狀 介質(zhì)溫度 微生物生長期 介質(zhì)離子強(qiáng)度 第66頁，共106頁。電場(chǎng)強(qiáng)度 當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過臨界強(qiáng)度，微生物的致死率明顯提高。致死率隨電場(chǎng)強(qiáng)度的提高、時(shí)間的延長而增加。s存活率 tc 臨界電場(chǎng)強(qiáng)度下 的處理時(shí)間t處理時(shí)間E電場(chǎng)強(qiáng)度Ec臨界電場(chǎng)強(qiáng)度k回歸系數(shù)第67頁，共106頁。作用時(shí)間 作用時(shí)間是脈沖數(shù)目和脈沖持續(xù)時(shí)間的乘積。增加作用時(shí)間意味著或增加脈沖數(shù)目或增加脈沖持續(xù)時(shí)間。增加脈沖的持續(xù)時(shí)間將使處理系統(tǒng)的溫度大幅度上升，因此脈沖的持續(xù)時(shí)間只可以增加到能夠使系統(tǒng)接受的定值。第68頁，共106頁。脈沖的形狀 指數(shù)、矩形波和擺形。脈沖有單極性和雙極性兩種

25、。各種脈沖殺菌的有效性遞減依次如下：矩形波，指數(shù)，擺形。雙極性脈沖的致死作用大于單極性電波。雙極性脈沖不會(huì)形成帶電粒子的沉積。 第69頁，共106頁。第70頁，共106頁。微生物生長期和介質(zhì)溫度 對(duì)數(shù)期的細(xì)胞比靜止期的細(xì)胞對(duì)電場(chǎng)更具敏感性。脈沖的殺菌作用隨介質(zhì)的溫度上升而增加 第71頁，共106頁。離子強(qiáng)度 以大腸桿菌為例：脈沖的殺菌作用隨介質(zhì)的離子強(qiáng)度的下降而增加，隨pH的下降稍有增加，介質(zhì)中氧的存在與否對(duì)殺菌作用沒有影響。介質(zhì)中Na+,K+,不影響殺菌效果，而二價(jià)離子Mg2+,Ca2+，對(duì)脈沖殺菌具有一定的保護(hù)作用 第72頁，共106頁。三、脈沖技術(shù)的應(yīng)用 脈沖技術(shù)目前還處理研究階段，實(shí)驗(yàn)

26、證明這一技術(shù)可以在滅菌的同時(shí)較好地保持食品原有的色香味及營養(yǎng)成分。 第73頁，共106頁。四、脈沖殺菌技術(shù)設(shè)備 電源電容器開關(guān)處理室電壓和電流以及溫度控制儀表無菌包裝設(shè)備 第74頁，共106頁。第75頁，共106頁。第四節(jié)、歐姆加熱技術(shù) 歐姆加熱是利用電極將50-60Hz的低頻交流電流直接導(dǎo)入食品，由食品本身介質(zhì)性質(zhì)所產(chǎn)生的熱量而達(dá)到直接加熱的目的。第76頁，共106頁。歐姆加熱的原理食品物料對(duì)歐姆加熱的影響歐姆加熱在食品體系中的應(yīng)用歐姆加熱的設(shè)備第77頁，共106頁。一、歐姆加熱的原理歐姆加熱是利用食品物料的電導(dǎo)特性加工食品。當(dāng)電流通過食品時(shí)，因食品自身的導(dǎo)電性及不良導(dǎo)體產(chǎn)生電阻抗特性，在食

27、品內(nèi)部將電能轉(zhuǎn)化成熱能，使食品溫度升高。第78頁，共106頁。優(yōu)點(diǎn)加熱速度快（12/s），加熱時(shí)間短直接均勻加熱，產(chǎn)品品質(zhì)高物料溫度的變化影響因素物料電化學(xué)性質(zhì)物料的密度物料比熱容物料的熱導(dǎo)率第79頁，共106頁。二、食品物料對(duì)歐姆加熱的影響顆粒的大小、形狀、密度、含量D2.5cm，有一定柔性，多種形狀含量在20%70%，液體的黏度電導(dǎo)率電導(dǎo)率不能過小第80頁，共106頁。三、歐姆加熱在食品體系中的應(yīng)用加熱制造食品輔助蒸發(fā)和干燥輔助燙漂輔助解凍輔助提取第81頁，共106頁。四、歐姆加熱的設(shè)備第82頁，共106頁。第五節(jié)、超聲波技術(shù) 超聲波為頻率高于20kHz以上的有彈性的機(jī)械振蕩，由于其超出人

28、的聽覺上限，稱之為超聲波。目前常用的超聲波分為兩類： 頻率高，能量低，診斷超聲波（MHz） 頻率低，能量高，功率超聲波（kHz） 第83頁，共106頁。一、超聲波對(duì)于食品作用的基本原理超聲波的發(fā)生機(jī)械裝置產(chǎn)生諧振，2030kHz 磁性材料有磁致伸縮現(xiàn)象，電聲轉(zhuǎn)換器，數(shù)千赫100kHz壓電或電致伸縮效應(yīng)的材料，加高頻電壓，100MHz GHz第84頁，共106頁。超聲波作用機(jī)制熱機(jī)制機(jī)械機(jī)制空化機(jī)制為超聲化學(xué)的主動(dòng)力超聲波設(shè)備頻率必須在2.5MHz以下，食品加工中所使用的超聲波頻率在20kHz1MHz第85頁，共106頁。二、超聲波對(duì)微生物和酶的作用超聲波殺菌作用主要是空化所致。用于殺菌的超聲波

29、頻率為2050KHz影響超聲波殺菌的因素聲強(qiáng)、頻率振幅、殺菌時(shí)間樣品菌濃度及處理量微生物種類其他第86頁，共106頁。超聲波對(duì)于酶的作用適宜的超聲波處理可以提高酶促反應(yīng)的速度改變處理?xiàng)l件，則可鈍化酶活力第87頁，共106頁。三、超聲波其他作用均質(zhì)和乳化輔助提取干燥分析檢測(cè)清洗控制結(jié)晶消泡第88頁，共106頁。四、超聲波實(shí)驗(yàn)和工業(yè)設(shè)備實(shí)驗(yàn)室設(shè)備第89頁，共106頁。食品加工工業(yè)化設(shè)備第90頁，共106頁。第六節(jié)其他技術(shù) 磁場(chǎng)技術(shù) 光脈沖技術(shù) 紫外輻射技術(shù)綜合技術(shù) 第91頁，共106頁。一、磁場(chǎng)技術(shù) 磁體在一個(gè)區(qū)域內(nèi)磁化周圍粒子，該區(qū)域稱為磁場(chǎng) 一般來說，磁場(chǎng)影響微生物遷移的方向，干擾微生物的生長

30、和再生，增加DNA的合成，改變生物分子和生物膜的取向，改變細(xì)胞膜上的離子移動(dòng)，影響微生物的再生速率 第92頁，共106頁。殺滅微生物的磁通密度為5-50T磁場(chǎng)影響微生物原生質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的流動(dòng)。振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生殺滅細(xì)胞的作用，非均勻磁場(chǎng)使微生物發(fā)芽受到抑制。磁場(chǎng)對(duì)于酶的作用還未得到確定結(jié)論第93頁，共106頁。磁場(chǎng)技術(shù)在食品發(fā)酵后滅菌具有應(yīng)用的價(jià)值應(yīng)用磁場(chǎng)技術(shù)保藏的食品需要具有10-25cm以上的電阻率。 磁場(chǎng)對(duì)于水具有明顯的殺菌作用 第94頁，共106頁。磁場(chǎng)保藏食品優(yōu)點(diǎn) 磁場(chǎng)保藏前不需要特殊處理食品 食品安全性高，易于操作。食品營養(yǎng)成分和感官品質(zhì)改變最小能源消耗低。使用塑料袋包裝食品加工后污染第9