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微波杀菌

食品在生产、保存、运输和销售过程中极易污染变质。通常可以采用高温、干燥、烫漂、巴氏灭菌、冷冻以及防腐剂等常规技术来实现对食品的杀虫灭菌与保鲜。但往往影响食品的原有风味和营养成份。而微波杀虫灭菌是使食品中的微生物,同时受到微波热效应与非热效应的共同作用,使其体内蛋白质和生理活动物质发生变异,而导致微生物体生长发育延缓和死亡,达到食品灭菌、保鲜的目的。

微波是频率从300MHz~300GHz的电磁波。

微波与物料直接相互作用,将超高频电磁波转化为热能的过程。微波杀菌是微波热效应和生物效应共同作用的结果。微波对细菌膜断面的电位分布影响细胞膜周围电子和离子浓度,从而改变细胞膜的通透性能,细菌因此营养不良,不能正常新陈代谢,生长发育受阻碍死亡。从生化角度来看,细菌正常生长和繁殖的核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)是由若干氢键紧密连接而成的卷曲大分子,微波导致氢键松弛、断裂和重组,从而诱发遗传基因或染色体畸变,甚至断裂。微波杀菌正是利用电磁场效应和生物效应起到对微生物的杀灭作用。实践证明采用微波装置在杀菌温度、杀菌时间、产品品质保持、产品保质期及节能方面都有明显的优势。


1. 微波能的热效应:在一定强度微波场的作用下,食品中的虫类和菌体会因分子极化现象,吸收微波能升温,从而使其蛋白质变性,失去生物活性。微波的热效应主要起快速升温杀菌作用;

2.微波能的非热效应: 高频的电场也使其膜电位极性分子结构发生改变;使微生物体内蛋白质和生理活性物质发生变异,而丧失活力或死亡。在灭菌中起到了常规物理灭菌所没有的特殊作用,也是造成细菌死亡原因之一。

3.微波杀菌、保鲜是微波热效应和非热效应共同作用的结果。因此,微波杀菌温度低于常规方法,一般情况下,常规方法杀菌温度要120℃-130℃,时间约1小时,而微波杀菌温度仅要70℃-105℃,时间约90-180秒。

微波加热杀菌装置包括以下部分:

1.产生微波的部分,主要由微波发生器,微波导管构成;

2.炉体或炉腔部分,用可反射微波的材料制成,能产生微波谐振;

3.炉内还有微波搅动或分散装置;

4.密封门部分,可防止微波泄露;

5.操作控制部分包括安全连锁装置。

现在大批量的生产主要是采用输送带隧道炉

1、时间短、速度快

常规热力杀菌是通过热传导,对流或辐射等方式将热量从食品表面传至内部。要达到杀菌温度,往往需要较长时间。微波杀菌是微波能与食品及其细菌等微生物直接相互作用,热效应与非热效应共同作用,达到快速升温杀菌作用,处理时间大大缩短,各种物料的杀菌作用一般在3-5分钟。

2、低温杀菌保持营养成份和传统风味

微波杀菌是通过特殊热和非热效应杀菌,与常规热力杀菌比较,能在比较低的温度和较短的时间就能获得所需的消毒杀菌效果。实践表明,一般杀菌温度在75-80℃就能达到效果,此外,微波处理食品能保留更多的营养成份和色、香、味、形等风味,且有膨化效果。如常规热力处理的蔬菜保留的维生素C是46-50%,而微波处理是60-90%,常规加热猪肝维生素A保持为58%,而微波加热为84%。

3、节约能源

常规热力杀菌往往在环境及设备上存在热损失,而微波是直接对食品进行作用处理,因而没有额外的热能损耗。此外,其电能到微波能的转换效率在70-80%,相比而方,一般可节电30-50%。

4、表面和内部都同时进行

常规热力杀菌是从物料表面开始,然后通过热传导传至内部。存在内外温差。为了保持食品风味,缩短处理时间,往往食品内部没有达到足够温度而影响杀菌效果。由于微波具有穿透作用,对食品进行整体处理时,表面和内部都同时受到作用,所以消毒杀菌均匀、彻底。

5、便于控制

微波食品杀菌处理,设备能即开即用,没有常规热力杀菌的热惯性,操作灵活方便,微波功率能从零到额定功率连续可调、传输速度从零开始连续调整,便于控制。

6、设备简单,工艺先进

与常规消毒杀菌相比,微波杀菌设备,不需要锅炉,复杂的管道系统,煤场和运输车辆等,只要具备水、电基本条件即可。

7、改善劳动条件,节省占地面积

设备的工作环境温度低、噪音小,极大地改善了劳动条件。整套微波设备的操作人员只需2-3人。广泛用于牛肉干、猪肉脯、鱼片、酱囟肉、鸭肉、鸡肉等制品的热化、干燥和杀菌。肉制品经微波杀菌后,其鲜度、嫩度、风味均保持原样,卫生指标完全可低于国家食品卫生标准,货架贮存时间可达1-2个月,微波对肉制品杀菌、保鲜技术的成功应用,由原来保鲜期3天,延长到1-2个月,已将该项技术成果提高到崭新阶段。

微波设备可对已包装、未包装的不同物品进行灭菌加工处理可用于:●粮食制品类:面包、月饼、面条、豆腐、豆腐干等。●蔬菜类:泡菜、竹笋、香菇类等。●水果类:荔枝、龙眼等。●奶制品、调味品、香精香料、方便面汤料、火锅调料及各种液体等均可杀菌加工。

(一)微波加热不均匀

1.微波加热不均匀的原因:

(1)微波加热具有选择性,即使在相同的微波场中,不同的食品材料都存在温升的差异;

(2)微波具有良好的穿透性,在实际加热中受反射、穿透、折射、吸收等影响,即使对同一食品材料各部分产生的热能可能存在较大的差异;

(3)电场的尖角集中性,有的也称菱角效应(edge effect),微波作为电波的一种,其电场有尖角集中性,这是造成食品微波加热不均匀的主要原因。电场会向有角的地方集中,这些部分就产热多,升温快。为了克服菱角效应和热点的不良以下,人们在容器上作了许多改进。例如尽量使用大小合适的圆角容器,环状容器。对有尖角的食品进行整形处理。为了克服微波加热的局限性,把微波与远红外等加热方法组合在一起的设备,成了微波炉开发的新趋势。

(二)微波对人体的影响

从微波的作用原理看,人体也会吸收微波,因此微波的辐射也会对人体产生一定的危害。通常人体受到辐射时,总是皮肤先感到灼热,因而可以及时避让。然而受微波辐射时,由于其穿透性,体内组织也会同时发热,而人体内神经又比较少,所以往往在还未感到灼热时,那些耐热新低的器官已经受到损伤。如血管、眼睛和睾丸易受微波侵害,雷达工作人员常见的病是白内障和男性不育。对微波的使用既要注意安全,但也不需要像对待放射性那样过分紧张。

(三)微波杀菌破袋

微波杀菌操作过程中,除了注意不能采用金属容器和镀铝或铝复合袋,还存在杀菌过程中密封好的袋子破袋问题,不好解决。亦不好采用杀菌后在封口。目前采用微波杀菌可以在包装前进行,也可以在包装好以后进行。包装好的食品在进行微波加热杀菌时,由于袋内压力过高会胀破包装袋,因此整个微波加热杀菌过程应在压力下进行,或将包装置于加压的玻璃容器中进行处理(四)变色问题。

在对榨菜等产品微波杀菌时还发现榨菜产品变色问题。

微波加热技术应用范围极广阔,微波加热技术在食品加工中应用仅是其中的一小部分。可以这样说,人们在认识微波加热特点的过程中,同时正在与现有技术相结合去开发出越来越多的新装置和仪器。例如,微波炉和冰箱的组合冰箱;微波水壶和微波卷发器,微波加热和洗衣机组合的微波烘干、洗衣机;微波热水器,低温水分测量仪等。微波加热技术的发展与人们的认识和掌握,以及市场需求是密切相关的。其中完善微波加热设备和加工工艺尤为关键。

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