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1、食品技术原理 第八章 食品加工技术的进展,8-1 微波技术,2,1.微波技术 微波：一般是指波长在1mm-1m范围（300MHz30GHz）的电磁波。微波加热的特点：加热速度快；加热均匀性好；加热易于瞬时控制；选择性吸收；加热效率高。,8-1 微波技术,3,（1）微波加热的原理 在超高频交替变换的电场，分子频繁摆动，其摩擦产生瞬间集中的热量，从而能迅速提高介质的温度。,图：介质中偶极子的排列（a）未加电场（b）加直流电场,8-1 微波技术,4,（2）微波加热在食品加工中的应用 微波烹调食品 微波烹调食品有两种形式：一种是在家庭和食堂中自己配料烹调的食品；另一种是公司制造的微波炉方便食品。,8-
2、1 微波技术,5,微波炉烹调食品 用微波炉调理食品时，其加热效果与该食品的含水量和容器的形状有关。含水量小于70%时会产生加热不均匀现象。用方形的容器，会出现四角处先热的现象。,8-1 微波技术,6,微波炉方便食品 微波炉方便食品分为两大类：一类是在常温下流通的，它已经过高温杀菌或采用热装技术和无菌包装技术包装，在常温下可贮存半年或一年；另一类是在低温下流通的，这类食品大多可以用微波炉加热和普通炉加热的容器包装。,8-1 微波技术,7,食品微波干燥 微波干燥过程与特点优点：厂房利用率高。同样的厂房面积，微波干燥器的生产能力是传统干燥器的34倍。干燥速度快，时间短。产品质量好。卫生条件好。节能。
3、缺点：投资大、耗电量大。,8-1 微波技术,8,微波干燥的形式 普通微波干燥系统：,图：连续式多管并联谐振腔加热器示意图1磁控管振荡源 2吸收水负载 3被加热物料 4辐射器 5传送带,8-1 微波技术,9,微波真空干燥：,图：微波真空干燥器操作系统,8-1 微波技术,10,微波冷冻干燥：当冷冻干燥采用接触加热法时，靠近加热板的食品外层干燥后会形成一层硬壳，该硬壳的热阻较大，会影响干燥效果。但采用微波加热可以防止这一层硬壳的形成。,8-1 微波技术,11,食品微波解冻 普通解冻时，细胞内的水分由于含有大量溶质，冰点低，先解冻，因而造成水分的流失；而微波解冻时，细胞间的水分由于吸收微波能快，首先升
4、温并融化，细胞内冻结点低的冰晶由于吸收微波慢，后融化。由于细胞内的溶液浓度比细胞外的高，细胞内外存在着渗透压差，水分便向细胞内扩散和渗透，因此，即提高了解冻速度，又降低了失水率。,8-1 微波技术,12,食品微波杀菌和灭酶 食品微波杀菌的作用机理 热效应；非热生化效应。微波会使微生物在其生命化学过程中所产生的大量电子、离子和其它带电粒子的生物性排列组合状态和运动规律发生改变，亦即使微生物的生理活性物质发生变化。,8-1 微波技术,13,电场也会使细胞膜附近的电荷分布改变，导致膜功能障碍，使细胞的正常代谢功能受到干扰破坏，使微生物细胞的生长受到抑制，甚至停止生长或使之死亡。微波还能使微生物细胞赖
5、以生存的水分活度降低，破坏微生物的生存环境。,8-1 微波技术,14,微波还可以导致细胞DNA和RNA分子结构中的氢键松弛、断裂和重新组合，诱发基因突变，染色体畸变，从而中断细胞的正常繁殖能力。,8-1 微波技术,15,食品微波杀菌及灭酶的应用 由于微波杀菌更能保留产品中具生理活性的营养成分，因此，它适用于天然物及其成分的干燥和灭菌。可应用于产品的灭酶。与传统的烫漂灭酶相比，采用微波灭酶可减少水溶性成分的流失。,8-1 微波技术,16,注意：微波杀菌可用于包装前也可用于包装后。但包装后的产品灭酶时由于会产生水蒸气，因而使包装内的压力增大，故要在具有一定压力的容器内进行杀菌操作，以防食品包装因内
6、压过大而破损。,8-1 微波技术,17,食品微波焙烤与烘烤优点：营养损失小；焙烤时间短；产品结构蓬松；设备占地面积小。缺点：表面温度低，美拉德反应的程度不够，颜色和风味不足。,8-1 微波技术,18,微波膨化 微波膨化就是利用微波的内部加热特性，使得物料的内部迅速受热升温产生大量的蒸汽，内部大量的蒸汽往外冲出，形成无数的微小孔道，使物料组织膨胀、疏松。,8-1 微波技术,19,（5）微波食品的包装材料 微波食品包装材料的选择 聚酯复合材料 微波感受膜 为了克服微波加热食品不能使食品焦黄松脆的缺点、改善食品的外观和可口性，食品包装业开了发微波感受膜。,8-1 微波技术,20,原理：微波感受膜使用
7、的是真空镀铝的聚酯膜，铝分子吸收微波能并且同时产生辐射热，形成第二热源，使食品靠近外表的部分被加热。这样，微波从食品内部加热，包装材料从外部加热，使食品表面变得焦黄松脆。玻璃容器 要求：玻璃可以经受40C的温差。涂塑硬纸材料,8-1 微波技术,21,微波食品的外包装 微波食品的外包装材料必须具有耐冷冻性和耐冲击性。尼龙/油墨/接着层/低密度聚乙烯 聚酯膜/油墨/接着层/线性低密度聚乙烯 聚丙烯膜/油墨/接着层/线性低密度聚乙烯,8-1 微波技术,22,微波食品的内包装 要求：既具有良好的耐低温特性，又能直接耐受微波产生的130-140C的高温。另外，还应具有良好的微波透过性。结晶化聚酯（CPE
8、T）容器 纸加工容器 聚丙烯容器,8-3 其它技术,2,1.脉冲杀菌 定义：就是将食品物料置于脉冲电场中加以处理，以达到杀菌的目的。原理：脉冲杀菌的原理是电场对微生物产生致死作用，脉冲导致微生物的形态结构、生物化学以及细胞壁发生多方面的变化，从而影响微生物原有的生理活动机能，使其破坏或发生不可逆变化。,8-3 其它技术,3,（1）影响脉冲杀菌的因素 电场强度 当电场强度超过临界强度，微生物的致死率明显提高。致死率随电场强度的提高、时间的延长而增加。,8-3 其它技术,4,作用时间 作用时间是脉冲数目和脉冲持续时间的乘积。作用时间的提高会使处理系统的温度大幅度上升，因此脉冲的持续时间只可以增加到
9、能够使系统接受的定值。,8-3 其它技术,5,脉冲的形状 脉冲的形状包括：指数、矩形波、摆形。杀菌有效性由强到弱的顺序为：矩形波指数摆形。脉冲的极性 脉冲有单极性和双极性两种。双极性脉冲的致死作用大于单极性脉冲。,8-3 其它技术,6,微生物的生长期 对数期的微生物比静止期的微生物对电场更敏感。介质的温度 脉冲杀菌作用随介质的温度上升而增加。,8-3 其它技术,7,2.磁场技术 一般来说，磁场影响微生物的迁移方向，干扰微生物的生长和再生，增加DNA的合成，改变生物分子和生物膜的取向，改变细胞膜上的离子移动，影响微生物的再生速率。,8-3 脉冲技术,8,3.光脉冲技术 光脉冲技术主要用于包装材料
10、和加工设备的表面、食品加工和医疗设备的表面杀菌，无菌加工中使用过氧化氢消毒包装材料，在包装材料或（和）食品中残留的过氧化氢可能对人产生不利影响，应用光脉冲可以减少或取消化学消毒剂或防腐剂的应用。紫外和近红外区域波长的光谱符合消毒杀菌的要求。,8-3 脉冲技术,9,4.综合技术“栅栏”技术（hurdle technology）：每一种食品保藏方法都存在一定的局限性，要获得充分的保藏作用，需要把多种加工方法结合起来，这种方法称为“栅栏”技术。,食品加工特論教學大綱Special Topics in Food Processing,授課教師：陳輝煌、吳柏青、林榮信、馮臨惠、陳淑德、須文宏 教材自編教
11、學目的:食品加工為食品科技領域中重要的一環，本課程除了基本加工原理及設備的介紹外，以教授新穎食品加工技術或值得發展的產品為主要內容，使學生瞭解近年來發展或流行的食品加工技術，熟稔其定義、原理及應用。上課方式：每週3小時課堂講解(口述,討論及視聽教學)考試及成績計算方式：平常成績(40%,含平常考及報告)、期中考(30%)、期末考(30%)(平均每週內容考15分),課程進度,微波加工技術,大 綱,微波加熱的原理 微波加熱的元件微波加熱的優缺點微波加熱對食品成分的影響微波加熱的應用-復熱、乾燥、殺菌、解凍微波混合能源的應用-油炸、蒸氣、熱風乾燥,微波(microwave),電磁波(頻率：915MH
12、z和2450MHz)微波性質具反射性、折射性和極化現象微波加熱是主要由食品內的水分子在微波電磁場的作用下，造成水分子運動而摩擦生熱。微波加熱是整體加熱，且由食品內部迅速加熱，但傳統加熱則是熱源先供應於食品的表面，再經由傳導方式深入食品內部。,影響微波加熱的因素P=55.61x10-14E2f”,增加微波頻率會使穿透深度變短，(以水為例，若 2450MHz變為915MHz使穿透深度由2.3cm變為20cm。)增加輸出功率，可使食品內部的電場強度增加，可縮短加熱時間。增加食品的質量，會消耗微波能量。高食品密度，可加速昇溫，多孔食品會昇溫慢。溫度變化會造成食品的比熱、介電常數、熱傳係數變化。形狀不規
13、的食品則會造成加熱不均勻而造成過熱。食品的熱傳導係數，在厚的食品影響較大。食品比熱，油的損失因子小，比熱小，故昇溫反而較水快。,微波加熱器構成元件,電源供應:將電力輸送至微波產生器 磁控管:微波功率來源(電子管)耦合裝置:接在磁控管後面的大功率線圈微波輸送裝置:利用同軸線和波導送能量微波分布:攪波扇、轉盤加熱部位:食品在此進行加熱密封或截波裝置:防止微波外洩感測和控制裝置:偵測食品的溫度和水分,微波加熱的優點,能量只被需要加熱樣品所吸收、能源利用效率高整体加熱(volumetric heating)熱源穿透力強、加熱迅速均勻，無表面熱傳限制操作自動化、方便控制產品品質高節省空間和操作人員成本,
14、微波加熱的缺點,微波加熱快速但卻常失控，冷熱點不易預測，尤其是食品的非均勻和含固体顆粒。微波能量的反射和折射易造成加熱体的點(corner)和邊(edge)所受微波能量密度遠大於面(surface)。圓柱狀和球狀食品當其穿透深度遠大於直徑時，溫度分佈均勻，直徑過大會造成表面加熱。微波加熱易造成產品表皮水分過度散失，易造成麵食類產品老化，質地不佳，也易造造成香味損失多。微波加熱的時間可縮短一半以上，且溫度也不夠高，造成表面梅納反應無法發生，顏色不佳、無烤焦味。食品的主要成分:水、鹽、油脂會影響介電損失。,使用微波爐的注意事項,一般微波爐工作原理是利用微波讓食物內部的分子(主要是水分子)產生震盪，
15、引起分子互相摩擦生熱，再將食物加熱或煮熟，由於水分子所受震盪最大，如果送入微波爐加熱的是液體，最好在容器內放入其他物品，例如小湯匙或攪拌棒等，以分散內部能量，避免滾燙液體濺起傷人。微波能一舉穿透玻璃、陶瓷、塑膠、紙張等物品，只有遇到金屬物品時無法穿透，會產生激烈反射，所以加熱食物時，應以微波可穿透物品所製成的容器盛裝食物，否則微波受到金屬物品反射，最嚴重的情形，甚至可能引發機體爆炸。因微波穿透力強大，微波爐最好放在眼睛視線水平以下位置，避免眼睛直視正在使用中的微波爐，以免機身因製造不良或日久鬆動等緣故，使微波少量外逸，造成人體最敏感的眼睛受到傷害。,解決微波加熱和傳統烤爐加熱食品色香味的差異,
16、改變食品配方組成改變香料配方組成食品表面塗佈活性成分採用活性(active)包裝材料(suscepor)加熱片保護添加的食品香料(微膠囊或加食用膠、澱粉),微波混合能源的應用,微波是高效率之食品加熱能源，且可均勻、快速地加熱食品。國外微波加熱技術偏重於大功率且單一微波能源之應用，但國內的調理食品為小量多樣之生產。食品工業發展研究所結合國內食品機械產業，成功研發微波混合傳統能源加熱技術。微波混合蒸汽加熱技術微波混合能源油炸技術微波混合熱風乾燥技術,微波蒸汽加熱,Microwave steam cooking(Steam Cuisine packaging):將食物放入一緊緊封住的塑膠容器中，並在
17、微波爐中加熱食物產生蒸氣，像壓力鍋一樣煮，容器會慢慢擴張並使過多的蒸氣由容器的閥排出。內建蒸氣功能，微波爐自動加濕。使用前將水加入水槽，再利用特殊陶製底盤加熱，在微波爐內部釋放蒸氣，故一面由微波激發食物內部水分子震盪加熱、另一面由蒸氣自食物外部逐步加熱，可改善過去微波加熱食物時，所造成食物失去水份、過於乾燥的情形，使食物口感溫潤且品相漂亮，食物更鮮嫩，達到外酥內軟的程度。,微波蒸汽機,Panasonic篇引進變頻馬達，微波爐更省電型號為NN-J993的日本原裝進口豪華型微波爐內建蒸氣功能，約25900元。,微波蒸汽機,聲寶的嶄新機型，是同樣具有加濕功能的RE-110JM，為了讓食物更加鮮嫩美味
18、，在國產品牌中率先導入最新加濕技術，隨機附加流線陶瓷加濕盤，材質上與一般普通陶瓷器具不同，通過攝氏1千度的高溫測試，足以支援微波爐內部高溫加熱而安全無慮。加濕盤內並清楚標示等位線高度，防止水溢出至加濕盤外部，加熱時水分子會在爐內快速蒸發，進而提高爐內空間整體濕度，達到增加食物鮮嫩的目的，可以讓烹調味道變得更為美味。約7千元至8千元。,微波蒸汽消毒機,AVENT微波爐蒸氣消毒鍋（有奶瓶）人民幣229.8元使用AVENT微波炉消毒鍋和电子消毒鍋一樣的好處。只需要加入200ml的水，7min就可以消毒4個奶瓶。消毒時間参考表：4min-1000-1100瓦微波，5min-800-950瓦微波，7mi
19、n-500-750瓦微波。12個月以前的宝宝所用的喂食用具在使用前都應高温消毒。,微波蒸汽機的應用,中式傳統麵食為主之冷凍調理食品如:包子、饅頭及水餃(產量超過9萬公噸，NT.77億元)。包裝豆干、豆皮、蒟蒻和低溫流通的包裝濕麵條，可防黴。它可改善熱水殺菌(95)時間太久，使產品外觀色澤差、硬度大，微波蒸氣可產生適當外部蒸氣壓力對抗內壓以防包材破裂，且防止包材和產品表面本身不易產生高溫，進而可殺死表面的細菌，且產品內外溫度分布較均勻，殺菌效果較佳。,微波乾燥,選擇食品乾燥製程中最常考慮的因素:製程速率、能源效率、操作成本和產品品質。微波乾燥較傳統熱傳(傳導和對流)的優點:為能量只被加熱樣品所吸
20、收，能量較少散失在空氣或腔壁，可立即產生或關閉熱能，熱源穿透力強，可增加加熱效率及均勻性。1960年代已應用微波乾燥在馬鈴薯片的末段乾燥。微波冷凍乾燥微波真空乾燥,微波冷凍乾燥機,微波冷凍乾燥較傳統冷凍乾燥製程節75%製程時間，且產品的風味和復水性較佳，由於電能轉換和整体加熱可降低操成本和增加產量。在低壓下(3 torr)容易發生電漿放電(plasma discharge)，造成產品表面過度加熱，若真空度大於8666 torr(65Pa)易有放電現象(electric discharge)發生，太低易因蒸汽升溫而造冰晶溶解。利用壓力循環和微波(週期長短控製微波能量輸出)配合，來避免電漿放電和產
21、品冷凍區域溶化的現象發生。,微波真空乾燥機,它可利用微波快速均勻加熱及真空水分蒸散特性，再利用真空幫浦和冷凝器來移除水分，可控制微波能量及真空度來控制樣品的溫度和降低氧化作用。,微波熱風乾燥機,本製程技術混合使用微波及傳統熱源，利用食品之水分吸收微波能源快速振動生熱，使固型食品內外同時加熱；並利用熱風加速食品表面乾燥之特點，改善固型食品乾燥耗能耗時的問題。本技術之連續式微波混合熱風乾燥設備，主要應用於麵條與休閒點心之快速乾燥，系統採用低功率多模組概念設計，可以降低設備成本及簡化放大設計，增加加熱均勻性(2)與操作功能性並配合熱風溫度與風速控制，電子迴路與水負載防止微波洩漏，可以依不同產品特性與
22、產量需求，整合混合能源加熱與設備應用技術。可較傳統乾燥製程生產速率提高五倍並能維持相同的品質。,LG“熱風透烤王”,熱風透烤王”在爐腔後部增加了後置式熱風对流結構，其環形紫銅燒烤管以 1350W功率並行烤制，且以風扇帶動空氣流動，將銅管熱風輸出風口處流動至爐腔内，爐腔内部的空氣在封閉狀態下形成高温對流。爐腔内各部分位置温度完全一致，使旋轉中的食物可全方位立体均匀受熱，中途不必翻轉就可以使得食物的加熱到前所未有的均匀通透。这樣的快速加熱也使食物中的營養較無損失，且色香味俱佳。燒烤速度比普通微波爐提高了三倍，並有 100250之温度的選擇。,微波油炸的特點,食品內部以微波加熱且食品外表則以熱油加熱
23、。加速食品表面蒸發的質量傳送速度和增加食品內部和外部水蒸氣壓差。可縮短油炸時間，提高能源效率。且產品發泡酥鬆、吸油率低，可降低油脂氧化。,微波油炸機,外型尺寸：610510630mm 油容量：16L電力：油炸2400W微波：2500W 電源:220V/60Hz,微波油炸在鯖魚加工上的應用,微波油炸鯖魚排微波油炸鯖魚酥將開發微波油炸鯖魚餅,冷凍鯖魚排製程,冷凍鯖魚原料流水解凍去頭、去刺、去內臟、洗滌切成每片約40、厚度1.5cm之魚肉片、抹鹽和味精裹漿(粉:水=1:1)裹麵包粉(裹麵率約為47.4%)冷凍備用,微波油炸鯖魚排製程,油炸溫度對鯖魚排外觀色澤之影響,在180油溫下，微波強度對鯖魚排水
24、份及粗脂肪含量和色澤之影響,back,鯖魚酥製程,冷凍鯖魚原料流水解凍後，去頭、去刺、去內臟、洗滌混合精白鯖魚肉、地瓜粉、水(1:2.5:2.5)和增稠劑在細切乳化機中以進行乳化置入針筒中，擠出成型 微波油炸和傳統油炸鯖魚酥成品,鯖魚酥直徑對油炸時間的影響,180 微波油炸,油炸溫度和微波對油炸時間的影響,微波和傳統油炸鯖魚酥過程的水分含量變化,微波和傳統油炸鯖魚酥過程的油脂含量變化,油炸條件對鯖魚酥的水分和粗脂肪含量之影響,不同油炸條件對鯖魚酥假密度及破碎力的影響,傳統油炸條件對鯖魚酥外觀色澤之影響,160C,170C,180C,微波油炸條件對鯖魚酥外觀色澤之影響,160C,170C,180C,back,微波鯖魚餅製程,冷凍鯖魚經流水解凍後，去頭、去刺、去內臟、洗滌混合精白鯖魚肉、地瓜粉、水(1:2.5:1.5)在細切乳化機中以進行乳化桿成薄片、在蒸籠中進行糊化烤箱乾燥製成鯖魚餅胚 微波油炸和傳統油炸鯖魚酥成品,
