维普资讯 http://www.cqvip.com 食品工程 ＦＯＯＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ２００７年第２期 ６月出版 微波技术在食品工业中的应用 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｆｏｏｄ ｉｎｄｕｓｔｒｙ 徐培娟 支０晶晶 （常熟理工学院生物与食品工程系，常熟２１５５００） Ｘｕ Ｐｅｉ－ｊｕａｎ Ｌｉｕ Ｊｉｎｇ－ｊｉｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＢｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｆｏｏｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈｕ ２１５５００，Ｃｈｉｎａ） 摘要主要介绍了微波加热的原理、特点及微波 规格的微波干燥、杀菌设备或生产线也达到了较 高技术水平。 技术在食品加工方面的应用及发展前景。 关键词微波技术食品工业应用 Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｈｅａｔｉｎｇ，ｃｈａｒ— ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｆｏｏｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉａｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｗｅｒｅ ｉｎ—’ ｔｒｏｄｕｃｅｄ． １微波加热的原理及特点 １．１微波加热的原理 微波加热是一种新的加热方式，他依靠以每秒 几亿次速度进行周期变化的微波透人物料内，与物 ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｆｏｏｄ ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐ— ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 料的极性分子相互作用，物料中的极性分子吸收了 微波能以后，其极性取向随着外电磁场的变化而变 化，致使分子急剧碰撞而产生了大量的摩擦热，使 物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温。 １．２微波加热的特点 微波（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）是指波长为１ ｍｍ～１ ｍ，频 率为３．０×ｌｏ２ ＭＨｚ～３．０×１０５ ＭＨｚ，具有穿透力的 电磁波，其方向和大小随时间作周期性变化。我国 常用的频率有９１５ ＭＨｚ和２４５０ ＭＨｚ。微波与物料 直接作用，将高频电磁波转化为热能的过程即为微 波加热。 １．２．１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。 此时只需一般方法的十分之一到百分之一的时间就 能完成整个加热和干燥的过程。微波杀菌一般只需 早在２Ｏ世纪６０年代，国外就将微波技术应用 于食品工业，主要用于食品干燥、杀菌、解冻、 灭酶、灭虫、膨化、烹调等方面，以微波能应用 为主要手段的微波食品也应运而生。如瑞典的卡 洛里公司用２４５０ ＭＨｚ、８Ｏ ｋＷ的微波面包杀菌机， 加工能力为１８１６ ｋｇ／ｈ，经微波处理后，面包温度 要几秒至几十秒就能达到满意的效果。 １．２．２保持食品的营养成分和风味 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％。 １．２．３有调平作用 由２０℃上升到８０℃，时间仅需１ ｍｉｎ～２ ｍｉｎ，处 理后的面包片保存期由原来的３ｄ～４ｄ延长到３０ｄ～ ６０ ｄ。我国从２Ｏ世纪７Ｏ年始研制、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１３ 当频率和电场的强度一定时，物料在干燥过程 臻完善，功率从几千瓦到几百千瓦的各种用途、 ’徐培娟，女，１９７３年出生，常熟理工学院生物与食品工程 系肼师。 收稿日期：２００７—０４—１３ 中对微波功率的吸收，主要决定于介质损耗因素之 值。不同干燥物质的介质损耗因素不同，如水比干 物质的大，故吸收能量多，水分蒸发快。因此，微 波不会集中在已干的物质部分，避免了物质的过热 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第２期 ６月出版 徐培娟，等：微波技术在食品工业中的应用 ２１ 现象，具有自动平衡性能，从而保证了物质原有的 各种特性。 １．２．４加热均匀 表１ 用不同干燥设备Ｊｊｎ－ｒ脱水蔬菜的比较 设备类型 营养成分 保持率 微波真空设备 冷冻干燥设备 热风干燥设备 ８５％ ９５％ 全部保存 微波加热是使食品表面和内部同时受热，因此 加热均匀，可以避免一般加热干燥过程中容易引起 成品 风味色观 基本保存 的里生外焦及不均匀等现象，提高了产品的质量。 品质 复水性 咀嚼感 ３ｍｉｎ恢复 完好 热分解、 无保存 大幅度变化 ３ｍｉｎ恢复 ｌ５ ｍｉｎ以上 差 昂贵 ２０ ２０ １．２．５热效率高，节约能源 微波加热时，食品直接吸收微波能而发热，设 一般 便宜 ｌ～１．５ ５～６ 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％一５０％。 设备成本 冷冻成本的１／２ 运行成本 设备 元／ｋｇ 特征 干燥时间 ｈ ２～３ １．２．６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 热睛况可以瞬间改变，便于连续生产，实现自动化控 ３～４ 制，提高劳动效率，改善劳动条件，可节省投资。 占地 小 中 大 杀菌作用 有 ．无 无 ２微波技术在食品工业中的应用 微波技术在食品中的应用主要包括鲜果汁、牛 乳、面包切片、新鲜面条及调味品的杀菌消毒，面 条及休闲食品的干燥，面包与面团的发酵、焙烤以 及食品中功能成分的提取等。其他的应用领域有肉 类解冻、谷类的防虫与防霉、白酒的陈化催熟、果 蔬褐变、酶的钝化等。 ２．１微波加热与食品干燥、烘烤 ２．１．１微波干燥食品 目前，很多农产品如茶叶、谷物、蔬菜、水 焙烤缩短一半以上，生产能力达到７０ ｋｇ／ｈ １ ２０ ｋｇ／ｈ。 ２．２微波杀菌与灭酶 采用ＷＺ２０Ｓ一１型微波食品杀菌机，对苏皖两 地的苔菜进行杀菌处理，提高了产品质量并实现了 连续化生产。该设备应用高场强快速杀菌，结合低 场强保温杀菌的工艺，经检化验指标：细菌总数小于 １０个／ｇ，大肠杆菌／Ｊ、于３０个／１００ ｇ，保鲜期达９个 月。产品保持了原有的风味、脆度等项口感指标， 均满足销售要求。 甜玉米棒的冷冻储藏前需抑制引起变味的酶， 采用热水一微波（９１５ ＭＨｚ）工艺，先经热水处理 果、．大豆等都已成功应用了微波干燥，并取得了显 ２ ｍｉｎ ４ ａｒｉｎ，再用微波处理２ ｍｉｎ可抑制玉米粒及 著的经济效益。如微波在脱水蔬菜加工中，与各种 玉米芯中过氧化酶活性。 干燥设备的工艺性能、经济效益、产品质量等比较 结果见表ｌ。从表ｌ中可知，微波真空干燥是一项 ２．３微波萃取 微波萃取与其萃取方法相比，具有提取率高、 准确、快速、操作成本低等优点（如表２），此技术 可将萃取时间缩短到几分钟，溶剂用量减少９０％。 表２ 项目 索氏 提取 ～经济效益显著、推广价值极高的高新技术。在显微 镜下观察微波干燥过的蔬菜，可发现其组织与新鲜 蔬菜的接近程度仅次于冷冻干燥的产品，但其干燥 时间比冷冻干燥短，并且提高了产品的质量。 ２．１．２微波技术在食品焙烤与烘烤方面的应用 适用微波焙烤的产品有面包、糕点和多种饼。 微波加热也常用于坚果类的烘烤，花生、可可豆、 五种萃取方法的比较 超声波 微波辅 超临 加速溶 萃取 助萃取 界萃取 剂萃取 ３０ｍｉｎ～ ４ｍｉｎ～ ３０ｍｉｎ～ ｍｉｎ ２０ ｒａｉｎ ６０ｍｉｎ 时间 ２４ｈ４８ ｈ ６０ｌ５ｍｉｎ 杏仁等坚果，由于有坚固的外壳，烘烤、焙炒比较 困难。采用一般的加热法容易加热过头，坚果本身 变脆，不易切片。采用微波加热，因其内部加热的 特性，可以克服上述缺点，并可延长产品的货架寿 命和增加产品香味。法国雀巢公司用２４５０ ＭＨｚ、 １０ ｋＷ的微波设备焙烤可可豆，焙烤时间比热空气 预分离 不过滤 过滤和 过滤和 不过滤 不过滤 溶剂蒸发 溶剂蒸发 溶剂用量 大 大 小 小 大 费用 低 低 大 大 高 低 小 高 低 小 高 低 小 工作强度 大 污染程度 大 维普资讯 http://www.cqvip.com 食品工程 ２００７年第２期 ６月出版 且微波射线穿透性好，可施加与任何天然生物材 料，在接近环境温度抽提所需的有效成分，对于热 敏性成分的萃取极为有效。 ２．３．１微波萃取技术在油脂中的应用 王平艳、黄若华研究美国油葵、普通葵花子进 出，他具有动态线性范围宽且同时测定多元素的特 点，现已广泛应用于生物样品中微量元素的制备。 用微波消解原子吸收法，改进消化条件减少了酸的 用量，增加了Ｈ Ｏ 的比例，同时减少了样品的污 染，大大提高了消化速度和工作效率，提高了样品 行微波正己烷萃取，在微波频率为２４５０ ＭＨｚ、功 分析速度，适用于食品的常规分析。 ６微波腌制 率为８５０ Ｗ、辐射时间为２０ Ｓ的条件下，发现美国 ２．葵油不饱和脂肪酸的含量比普通葵花子的高，用微 波萃取法的出油率比压榨法的高。 ２．３．２微波萃取技术在提取天然产物有效成分中的 应用 通过实验发现微波辅助萃取大蒜有效成分效果 很好，所用时间短，加热３０ Ｓ～６０ Ｓ就与索氏提取 法６ ｈ的效果一致。研究者还用微波萃取辣椒中有 药用功能的辣椒素，并与传统方法ｆ乙醇室温浸取 法、丙酮４５℃温浸法１进行对比，结果见表３。 表３三种萃取方法的比较 萃取方法 室温浸提 ４５℃浸提 微波萃取 萃取溶剂 ９５％乙醇 丙酮 ６５％乙醇 萃取时间 １８ ｈ ３ ｈ １２０ ｓ 萃取产率／ｍｇ・ｇ－ ２．１５ ２，１１ ２，７８ 回收率／％ ９２．５ ９５．５ ９８．５ ２．４微波技术在食品解冻方面的应用 微波解冻与自然解冻相比（见表４），微波解冻 表４ 微波解冻与自然解冻比较 解冻时间 解冻脱水 物料 ｍｌｎ ％ 微波 自然 微波 自然 猪大排 ５ １５５ １＿３９ １．０３ 牛腿肉 ６ ２３５ ０．２９ ０．２０ 鸡大腿 ６ １６０ ２．１６ ０．４０ 鳝鱼片 ７ ２１０ ３．５０ ０．０５ 猪肉糜 ３ １５０ ０ ０．３９ 注：解冻物料质量均为５００ｇ 比自然解冻快得多，而失水率两者基本上处于同一 水平。工业上已用微波加热解冻的食品有：肉、肉 制品、水产品、水果和水果制品。家用微波炉用于 冷冻食品的解冻极为方便和快捷，并已为大多数家 庭所采用。 ２．５微波消解技术在微量元素测定中的应用 微波消解技术最早由美国学者Ｋｏｉｒｔｙｏｈａｎｎ提 宗留香、毛微研究了以大蒜为原料，采用微 波腌制糖蒜的生产工艺。实验表明：经过预处理 的大蒜，在低温短时条件下，以１８０ Ｗ～３６０ Ｗ功 率，２ｍｉｎ～４ｍｉｎ／次，时间以１８ ｍｉｎ～２１ｍｉｎ腌制效 果较好。明显优于传统常温腌制的１０ ｄ～９０ ｄ，是一 种新工艺的探索。 ２－７微波技术在食品膨化中的应用 用微波膨化工艺可生产许多方便食品和点心。 日本研制的一种微波膨化干燥蛋黄粉的设备，使用 ｌ６只５ ｋＷ、２４５０ ＭＨｚ的磁控管，日产量达１ ｔ。美 国利用微波技术干燥土豆片和苹果片，开创了微波 膨化食品的先河。 ２．８微波技术在食品工业其他方面的应用 微波技术在食品调温，果蔬热烫，大豆脱腥， 茶叶杀青，食品添加剂的合成，果蔬汁的微波真空 浓缩，粮食的储藏，酒类、发酵制品和巧克力的成 熟和陈化等方面亦有良好的应用。 ３结束语 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，微波技术在食品工业 上的应用是科学发展与人类社会进步的必然产物。 但需进一步完善微波食品加工理论，开发新型微波 加工设备，研究微波食品加工工艺。因此，微波技 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。 参考文献 ｌ 辛志宏，马海乐，樊明涛．微波技术在食品杀菌与 保鲜中的应用［Ｊ］＿粮油加工与食品机械，２０００， ４：３０—３２． ２ 郭建中，郝玉书．微波促进食品工业发展［Ｊ］．食品 工业科技，１９９９，５：５９—６１． ３ ＳＴＥＶＥ ＥＮＮＥＮ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ ｓｔｅｐ ｕｐ ｔｏ ｔｈｅｐｌａｔｅ［Ｊ］． Ｆｏｏｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２００２，６３（８）：５０—５４．
