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山東瑞晨微波設備有限公司
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微波干燥殺菌保鮮的機理

時間:2011-9-1閱讀:1676
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微波干燥殺菌保鮮的機理
微波是指頻率300兆赫至300千兆赫的電磁波,在微波電磁場的作用下,介質(zhì)中的極性分子從原來的熱運動狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨微波電磁場的交變而排列取向。例如,采用的微波頻率為2450兆赫,就會出現(xiàn)每秒245千萬次交變,產(chǎn)生激烈的摩擦而生熱。在這一微觀過程中,微波能量轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能,使介質(zhì)溫度呈現(xiàn)為宏觀上的升高。
  
微波具有熱效應和非熱效應雙重殺菌作用。微波熱效應殺菌機理的簡述是:生物細胞是由水、蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、脂肪和無機物等復雜化合物構(gòu)成的一種凝聚態(tài)介質(zhì)。該介質(zhì)在強微波場的作用下,溫度升高。其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化或破壞,蛋白質(zhì)變性,影響其溶解度、粘度、膨脹性、穩(wěn)定性,從而失去生物活性。
  
微波非熱效應殺菌機理的簡述是:微波作用能改變生物性排列聚合狀態(tài)及其運動規(guī)律,而且微波場感應的離子流會影響細胞膜附近的電荷分布,導致膜的屏障作用受到損傷,影響NA-K泵的功能,產(chǎn)生膜功能障礙,從而干擾或破壞細胞的正常新陳代謝功能,導致細菌生長抑制、停止或死亡。再則細胞中的核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)在微波場力作用下可導致氫鍵的松弛、斷裂或重組。誘發(fā)基因突變或染色體畸變,從而影響其生物活性的改變、延緩或中斷細胞的穩(wěn)定遺傳和增值。
微波殺菌、保鮮是微波熱效應和非熱效應共同作用的結(jié)果。微波的熱效應主要起快速升溫殺菌作用;而非熱效應則使用微生物體內(nèi)蛋白質(zhì)和生理活性物質(zhì)發(fā)生變異,而喪失活力或死亡。因此,微波殺菌溫度低于常規(guī)方法,一般比較,常規(guī)方法殺菌溫度要在100攝氏度以上,時間要在十幾分鐘至幾十分鐘,而微波殺菌溫度僅在70-90攝氏度,時間約為幾分鐘。
一、微波殺菌特點:
 1
、時間短、速度快:常規(guī)熱力殺菌是通過傳導、對流或輻射等方式將熱量從食品表面?zhèn)髦羶?nèi)部。要達到殺菌溫度,往往需要較長時間。微波殺菌是微波能與食品以及細菌等微生物直接相互作用,熱效應與非熱效應共同作用,達到快速升溫殺菌作用,處理時間大大縮短,各種物料的殺菌作用一般在3-5分鐘。低溫殺菌保持營養(yǎng)成分和傳統(tǒng)風味。
  
微波殺菌是通過特殊熱和非熱效應殺菌,與常規(guī)熱力殺菌比較,能在比較低的溫度和較短的時間獲得所需的消毒殺菌效果。實踐證明,一般殺菌溫度在75-80攝氏度就能達到效果,此外,微波處理食品能保留更多的營養(yǎng)成分和色、香、味、形等風味,且有膨化效果。如常規(guī)熱力處理的蔬菜保留的維生素C46-50%,而微波處理是60-90%,常規(guī)加熱豬肝維生素A保持為58%,而微波加熱為84%。
2
、節(jié)約能源:常規(guī)熱力殺菌往往在環(huán)境及設備上存在熱損失,而微波是直接對食品進行作用處理,因而沒有額外的熱能損耗。相比而言,一般可節(jié)電30-50%。
3
、均勻:常規(guī)熱力殺菌是從物料表面開始,然后通過熱傳導傳至內(nèi)部。存在內(nèi)外溫差。為了保持食品風味,縮短處理時間,往往食品內(nèi)部沒有達到足夠溫度而影響殺菌效果。。
由于微波具有穿透作用,對食品進行整體處理時,表面和內(nèi)部都同時受到作用,所以消毒殺菌均勻、。
4、便于控制:微波食品殺菌處理,設備能即開即用,沒有常規(guī)熱力殺菌的熱慣性,操作靈活方便,微波功率能從零到額定功率連續(xù)可調(diào)、傳輸速度從零開始連續(xù)調(diào)整,便于控制。
5
、設備簡單,工藝:與常規(guī)消毒殺菌相比,微波殺菌設備不需要鍋爐、復雜的管道系統(tǒng)、煤場和運輸車輛等,只要具備水、電基本條件即可。
二、微波干燥原理:
微波是指頻率在300兆赫至300千兆赫的電磁波。通常,物質(zhì)由極性分子和非極性分子組成。在微波電磁場的作用下,介質(zhì)中的極性分子從原來的熱運動狀態(tài)轉(zhuǎn)為跟隨微波電磁場的交變而排列取向。例如:采用的微波頻率為2450兆赫,就會出現(xiàn)每秒24.5億排列,分子間就會產(chǎn)生激烈的摩擦。在這一過程中,微波能量瞬間轉(zhuǎn)化為物質(zhì)內(nèi)的熱量,使物質(zhì)溫度呈現(xiàn)為快速的升高。
三、微波干燥特點:
1、加熱迅速、節(jié)能:微波加熱與傳統(tǒng)加熱方式熱傳導、對流、輻射的機理不同,它是使被加熱物料本身發(fā)熱,不需要熱傳導過程而且設備與空氣不吸收熱量,物料內(nèi)外在瞬間達到加熱溫度,與傳統(tǒng)的電加熱、遠紅外加熱相比節(jié)能2-3倍以上。
2
、加熱均勻、提高產(chǎn)品質(zhì)量:微波能滲透到物料內(nèi)部,使物料表里同時產(chǎn)生熱能,選擇性加熱使物料加熱均勻性好,不會產(chǎn)生外焦內(nèi)生現(xiàn)象。隨著物料表面水分不斷蒸發(fā),物料表面屋溫度將略低于里層溫度,形成的溫度梯度由內(nèi)指向外,與加熱過程中伴隨發(fā)生的蒸汽壓遷徙方向與熱量遷移方向均一致。據(jù)物料干燥理論,這種加熱狀態(tài)是極有利于物料干燥的。
3、熱慣性小、加熱的即時性、易于控制:微波輸出的能量即刻就被物料吸收而加熱。但對于傳統(tǒng)加熱,它們輸出能量同時被物料吸收和冷的爐體吸收。微加熱只需用電,只要控制微波功率即可實現(xiàn)立即加熱或終止,沒有預熱過程。應用人機界面和PLC可實現(xiàn)工藝過程的自動化控制。
4
、占地少、 安全環(huán)保:微波能量集中有且加熱迅速,使其占地少??茖W的漏能抑制系統(tǒng)使微波泄漏嚴格控制在國標范圍以內(nèi),不產(chǎn)生放射性危害,且整個過程無有害氣體排放,不產(chǎn)生余熱和粉塵污染。

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