微波技術的應用為工業加熱提供了一種新的加熱方式,這種加熱的方式在工業、農業、化工、醫療等方面都得到廣泛應用。一是利用其熱效應,主要用于食品、藥材、農副土特產品、木材、紙板、化工工業產品等加熱干燥。二是利用其生物效應,對食品、藥材、農副土產品等的低溫殺菌、防霉保鮮,白酒的催陳、醇化,中止發酵,育種等。微波加熱作為當今高新技術,早已從實驗室走向生產實用從階段,前景十分廣闊。
1、 微波加熱干燥、殺菌機理 。 微波干燥就在山東科弘
微波是頻率從300MHz~300GMHz的電磁波,其方向和大小隨時間作周期性變化。微波與物料直接作用,將超高頻電磁波轉化為熱能的過程即為微波加熱過程。水是強烈吸收微波的物質,物料中的水分子是極性分子,在微波作用下,其極性取向隨著外電磁場的變化而變化,915MHz的微波可使水分子每秒運動18.3億次,致使分子急劇磨擦、碰撞,使物料產生熱化和膨化等一系列過程而達到微波加熱目的。
圖1
圖2的區間A對應于材料的升溫期,區間B對應于等速干燥期。
微波殺菌是微波的熱效應和生物效應共同作用的結果。微波對細菌的熱效應是使蛋白質變性,使細菌失去營養、繁殖和生存的條件而死亡;生物效應是微波電場改變細胞膜斷面的電位分布,影響細胞周圍電子和離子濃度,從而改變細胞膜的通透性能,細菌因此營養不良,不能正常新陳代謝,細菌結構功能紊亂,生長發育受到抑制而死亡。此外,決定細菌正常生長和穩定遺傳繁殖的核酸(RNA)和脫氧核糖酸(DNA),是由若干氫鍵緊密連接而成的卷曲形大分子。足夠強的微波場可以導致氫鍵松馳、斷裂和重組,從而誘發遺傳基因突變,或染色體畸變,甚至斷裂。微波滅菌正是利用了電磁場的熱效應和生物效應對生物的破壞作用,因此,微波殺菌溫度低于常規方法,僅要70~105℃,時間約90~180s。
圖2
從圖3可見,微波殺菌要有三個階段,*一階段是迅速升溫,達到預定殺菌溫度,此段宜用較強的均勻能量密度;第二階段是保溫過程,使殺菌物料的溫度處于均衡的過程,第三階段是自然或強制冷卻過程。
2 、 微波加熱干燥、殺菌特點
2.1加熱迅速、均勻
法國利用隧道式微波真空干燥機生產速溶桔粉,產品不僅保持了桔汁原有的顏色和風味,而且保留的維生素C是噴霧干燥不可能達到的。日本成功地用微波干燥蛋黃粉。瑞典用2450MHz、80KW的微波面包殺菌防霉機,用于每小時加工4400磅面包片的生產線上。經微波處理后,面包片的溫度由20℃上升到80℃,時間僅需1~2min,處理后的面包片的保存期由原來的3~4d延長到30~60d。
我國從七十年代起開始研制、推廣微波能應用技術和設備,當時研制的2450MHz、45KW隧道式微波干燥乳兒糕生產線,將原來需要烘烤6~8h的工藝縮短到9min內完成。早期研制出的各種規格微波干燥、殺菌、殺蟲設備用于茶葉、中草藥、煙草、木材、皮革、蔬菜等的加工上。
80年代研制的915MHz、40KW牛肉干烘干、殺菌設備,成功地解決了工藝的弊端,使牛肉干產品質量得到很大提高、衛生指標完全達到國家標準。該設備還可以加工豬肉干、雞肉脯、魚干片等。
采用2450MHz10KW隧道式微波干燥滅菌機生產天然花粉后,實現了連續化生產,生產效率提高了幾十倍,節電80%以上,產品質量好,經濟效益顯著。 |
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