微波殺菌

微波殺菌

食品在生產、保存、運輸和銷售過程中極易污染變質。通常可以採用高溫、乾燥、燙漂、巴氏滅菌、冷凍以及防腐劑等常規技術來實現對食品的殺蟲滅菌與保鮮,但往往影響食品的原有風味和營養成分。而微波殺蟲滅菌是使食品中的微生物,同時受到微波熱效應與非熱效應的共同作用,使其體內蛋白質和生理活動物質發生變異,而導致微生物體生長發育延緩和死亡,達到食品滅菌、保鮮的目的。

基本介紹

  • 中文名:微波殺菌
  • 微波定義:頻率從300MHz~300GHz的電磁波
  • 過程:將超高頻電磁波轉化為熱能的過程
  • 優點:時間短、速度快
  • 分類:食品/科學
定義,原理,微波裝置,優點,套用對象,存在問題,套用前景,

定義

微波是頻率從300MHz~300GHz的電磁波。
微波熱效應是微波與物料直接相互作用,將超高頻電磁波轉化為熱能的過程。微波殺菌是微波熱效應生物效應共同作用的結果。微波對細菌膜斷面的電位分布影響細胞膜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,生長發育受阻礙死亡。
從生化角度來看,細菌正常生長和繁殖的核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)是由若干氫鍵緊密連線而成的捲曲大分子,微波導致氫鍵鬆弛、斷裂和重組,從而誘發遺傳基因或染色體畸變,甚至斷裂。微波殺菌正是利用電磁場效應和生物效應起到對微生物的殺滅作用。實踐證明採用微波裝置在殺菌溫度、殺菌時間、產品品質保持、產品保質期及節能方面都有明顯的優勢。

  

原理

1. 微波能的熱效應:在一定強度微波場的作用下,食品中的蟲類和菌體會因分子極化現象,吸收微波能升溫,從而使其蛋白質變性,失去生物活性。微波的熱效應主要起快速升溫殺菌作用;
2. 微波能的非熱效應:高頻的電場也使其膜電位極性分子結構發生改變,使微生物體內蛋白質和生理活性物質發生變異,而喪失活力或死亡。在滅菌中起到了常規物理滅菌所沒有的特殊作用,也是造成細菌死亡原因之一。
3. 微波殺菌、保鮮是微波熱效應和非熱效應共同作用的結果。因此,微波殺菌溫度低於常規方法,一般情況下,常規方法殺菌溫度要120℃-130℃,時間約1小時,而微波殺菌溫度僅要70℃-105℃,時間約90-180秒。

微波裝置

微波加熱殺菌裝置包括以下部分:
1.產生微波的部分,主要由微波發生器,微波導管構成;
2.爐體或爐腔部分,用可反射微波的材料製成,能產生微波諧振;
3.爐內還有微波攪動或分散裝置;
4.密封門部分,可防止微波泄露;
5.操作控制部分包括安全連鎖裝置。
現在大批量的生產主要是採用輸送帶隧道爐

優點

1、時間短、速度快
常規熱力殺菌是通過熱傳導,對流或輻射等方式將熱量從食品表面傳至內部。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及其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。
2、低溫殺菌保持營養成分和傳統風味
微波殺菌是通過特殊熱和非熱效應殺菌,與常規熱力殺菌比較,能在比較低的溫度和較短的時間就能獲得所需的消毒殺菌效果。實踐表明,一般殺菌溫度在75-80℃就能達到效果,此外,微波處理食品能保留更多的營養成分和色、香、味、形等風味,且有膨化效果。如常規熱力處理的蔬菜保留的維生素C是46-50%,而微波處理是60-90%,常規加熱豬肝維生素A保持為58%,而微波加熱為84%。
3、節約能源
常規熱力殺菌往往在環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。此外,其電能到微波能的轉換效率在70-80%,相比而言,一般可節電30-50%。
4、表面和內部都同時進行
常規熱力殺菌是從物料表面開始,然後通過熱傳導傳至內部,存在內外溫差。為了保持食品風味,縮短處理時間,往往食品內部沒有達到足夠溫度而影響殺菌效果。由於微波具有穿透作用,對食品進行整體處理時,表面和內部都同時受到作用,所以消毒殺菌均勻、徹底。
5、便於控制
微波食品殺菌處理,設備能即開即用,沒有常規熱力殺菌的熱慣性,操作靈活方便,微波功率能從零到額定功率連續可調、傳輸速度從零開始連續調整,便於控制。
6、設備簡單,工藝先進
與常規消毒殺菌相比,微波殺菌設備,不需要鍋爐,複雜的管道系統,煤場和運輸車輛等,只要具備水、電基本條件即可。
7、改善勞動條件,節省占地面積
設備的工作環境溫度低、噪音小,極大地改善了勞動條件。整套微波設備的操作人員只需2-3人。廣泛用於牛肉干豬肉脯、魚片、醬囟肉、鴨肉、雞肉等製品的熱化、乾燥和殺菌。肉製品經微波殺菌後,其鮮度、嫩度、風味均保持原樣,衛生指標完全可低於國家食品衛生標準,貨架貯存時間可達1-2個月,微波對肉製品殺菌、保鮮技術的成功套用,由原來保鮮期3天,延長到1-2個月,已將該項技術成果提高到嶄新階段。

套用對象

微波設備可對已包裝、未包裝的不同物品進行滅菌加工處理可用於:
●糧食製品類:麵包、月餅、麵條、豆腐、豆腐乾等。
●蔬菜類:泡菜、竹筍、香菇類等。
●水果類:荔枝、龍眼等。
●奶製品、調味品、香精香料、速食麵湯料、火鍋調料及各種液體等均可殺菌加工。

存在問題

(一)微波加熱不均勻
1.微波加熱不均勻的原因:
(1)微波加熱具有選擇性,即使在相同的微波場中,不同的食品材料都存在溫升的差異;
(2)微波具有良好的穿透性,在實際加熱中受反射、穿透、折射、吸收等影響,即使對同一食品材料各部分產生的熱能可能存在較大的差異;
(3)電場的尖角集中性,有的也稱菱角效應(edge effect),微波作為電波的一種,其電場有尖角集中性,這是造成食品微波加熱不均勻的主要原因。電場會向有角的地方集中,這些部分就產熱多,升溫快。為了克服菱角效應和熱點的不良影響,人們在容器上作了許多改進,例如儘量使用大小合適的圓角容器,環狀容器,對有尖角的食品進行整形處理。為了克服微波加熱的局限性,把微波與遠紅外等加熱方法組合在一起的設備,成了微波爐開發的新趨勢。
(二)微波對人體的影響
從微波的作用原理看,人體也會吸收微波,因此微波的輻射也會對人體產生一定的危害。通常人體受到輻射時,總是皮膚先感到灼熱,因而可以及時避讓。然而受微波輻射時,由於其穿透性,體內組織也會同時發熱,而人體內神經又比較少,所以往往在還未感到灼熱時,那些耐熱性低的器官已經受到損傷。如血管、眼睛和睪丸易受微波侵害,雷達工作人員常見的病是白內障和男性不育。對微波的使用既要注意安全,但也不需要像對待放射性那樣過分緊張。
(三)微波殺菌破袋
微波殺菌操作過程中,除了注意不能採用金屬容器和鍍鋁或鋁複合袋,還存在殺菌過程中密封好的袋子破袋問題,不好解決,亦不好採用殺菌後再封口的做法。目前採用微波殺菌可以在包裝前進行,也可以在包裝好以後進行。包裝好的食品在進行微波加熱殺菌時,由於袋內壓力過高會脹破包裝袋,因此整個微波加熱殺菌過程應在壓力下進行,或將包裝置於加壓的玻璃容器中進行處理。
(四)變色問題
在對榨菜等產品微波殺菌時還發現榨菜產品變色問題。

套用前景

微波加熱技術套用範圍極廣闊,微波加熱技術在食品加工中套用僅是其中的一小部分。可以這樣說,人們在認識微波加熱特點的過程中,同時正在與現有技術相結合去開發出越來越多的新裝置和儀器。例如,微波爐和冰櫃的組合冰櫃;微波水壺和微波捲髮器,微波加熱和洗衣機組合的微波烘乾、洗衣機;微波熱水器,低溫水分測量儀等。微波加熱技術的發展與人們的認識和掌握,以及市場需求是密切相關的,其中完善微波加熱設備和加工工藝尤為關鍵。

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