基本介紹
- 中文名：微波膨化
- 套用領域：食品
- 技術套用：電磁能的輻射傳導
- 主要原襯=料：澱粉作為主要原料
- 加工設備：箱式微波加熱器等
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原理
微波膨化技術利用電磁能的輻射傳導，微波能透射到物料內部被水分所吸收同時瞬時轉化為熱能，產生分子劇烈振動，獲得動能，實現水分的汽化。物料內外同時升溫，物料表面因水分蒸發而相對濕度較低，溫度梯度方向由外向內，溫度梯度方向、熱量傳導方向和水蒸氣遷移方向一致，水分蒸發速度快，有利於內部蒸汽的產生和積累，使內部水分迅速升溫汽化、增壓，產生瞬間強大的徑向推動力，推動內部蒸汽直接排出體外，與壓力差同向的溫度差強化了蒸汽的直接排出，產生蒸汽的“泵送效應”，當內部蒸汽壓力達到或超過細胞的結構張力時，會使細胞膨脹，進而帶動物料的整體膨化，形成疏鬆均勻的微孔結構。膨化物料主要依靠物料的物化特性而形成一定的質構，以利於包裹水蒸氣和積累壓力。另外，也依賴於其介電特性吸收微波能有效地轉化為熱能的特性。
微波膨化技術的特點
(1)能量轉換效率高，加熱速度快。微波爐本身不發熱，而是微波能量穿透物料，使物料內極性分子相互摩擦而產生內部熱量，使被加工物料內部的液體瞬間升溫汽化、增壓膨脹，並依靠氣體的膨脹力使組分中高分子物質結構發生變化，而成為具有網狀組織結構特徵、定型的多微孔狀物質。
(2)微波膨化的同時，伴隨殺菌效應。微波殺菌是在微波的熱效應和非熱效應的雙重作用下進行的，相比常規的溫度殺菌能在較低的溫度和很短的時間內獲得滿意的殺菌效果。
(3)微波設備使用操作方便。微波功率和傳送帶速度均可無級調節，不存在熱慣性，可即開即停，簡單易控，改善生產環境。微波設備無餘熱輻射、無粉聲、無噪音、無污染，易於實現食品衛生的檢測標準。
(4)微波的膨化效果明顯。微波的快速加熱效果，使物料內部水分子快速汽化，達到膨化的目的。
(5)微波的殺菌溫度低，物料的營養成分損失少。一般的微波殺菌溫度在80℃左右，處理時間為3～5min，且能最大限度地保持其營養成分，並且不影響原有風味。它是果蔬食品深加工，獲得綠色食品的良好手段。
微波食品加工設備
由於被加熱物品是各種各樣的．所以微波加熱器的類型也多種多樣．主要類型有：箱式微波加熱器、隧道式箱型加熱器、波導型微波加熱器以及表面波加熱器和輻射型加熱器等，在這裡簡單介紹兩種常用設備。
箱式微波加熱器
箱式微波加熱器是微波加熱套用中較為廣泛的一種加熱器。國內外已普及套用於食品烹調方面的微波爐。就是一種典型的箱式加熱器。由於其對加工塊狀物體比較適宜，因此這種加熱器已廣泛套用於試驗品快速加熱、食品的快速烹調以及快速消毒等。箱式微波加熱器的基本結構主要由腔體、微波系統、轉盤、攪拌器爐門、觀察窗、排濕孔等組成。
隧道式箱型加熱器
隧道式箱型加熱器是把幾個箱式微波加熱器串接在一起，可對被加工物品進行連續傳輸加熱，又稱為腔型加熱器。為防止進出口處微波泄漏，必須裝置微波漏能抑制器和吸收材料。隧道式加熱器主要南微波加熱箱、微波源、能量輸送波導、漏能抑制器、排濕裝置、傳輸機構等組成。其加工特點是：速度快、效率高、質量好。
微波膨化工藝流程
微波膨化澱粉食品的生產工藝流程
膨化食品一般都是以澱粉作為主要原料。微波膨化克服了傳統油炸膨化造成產品含油量高等弊端，具有節能、環保等優點，對高新技術在食品中的套用及提高工廠經濟效益都具有十分重要的意義。其基本生產工藝流程如下所示：
澱粉、水→調漿→糊化→制坯→汽蒸→冷卻→切片成型→乾燥→微波膨化→包裝→食品
將穀物類、薯類、玉米澱粉加水糊化後，加入各種必要的食品添加劑，成型，然後進行預乾燥，再用微波加熱，膨化製作成各種食品，如薯類和玉米食品等的膨化，速食麵、米餅等。
微波膨化蛋白質食品的生產工藝流程
一般的膨化食品都是以澱粉作為主要原料。目前對於以植物和動物蛋白為主要原料膨化的報導較少，主要因為蛋白質物料利用常規的膨化技術難以達到較好的膨化效果。利用微波的快速加熱和內部加熱的特點，如果蛋白質物料處理得當，具有合適的組織結構，也可以得到膨化的效果，這是一種新型的膨化技術。微波膨化魚食品的基本生產工藝流程如下所示：
魚→清洗和清理→速凍→切片→漂洗去腥→調味→預乾燥→微波膨化→包裝→食品
微波膨化果蔬食品的生產工藝流程
微波膨化方式加工果蔬脆片不增加食品的油脂含量，較好地保留了產品原有的風味，同時還具有殺菌、利於保持食品營養素、省時節能等特點。其生產工藝流程如下所示：
原料挑選→清洗去皮核→護色→切分→預乾燥→微波膨化→包裝→食品
食品性質對微波加熱效果的影響
幾何性質
食品的形狀是影響微波加熱的關鍵因素之一，形狀越規則，受熱越均勻。最有利於微波聚焦的理想形狀是球形。微波的穿透能力是有限的，隨著物料直徑的加大，微波要達到中心的距離就會增大，中心部位就可能得不到微波能，而只能通過由外部向內部的傳導來加熱。
禁止物
一般情況下，被加工的物料的形狀是不規則的，這在利用微波加工時就要採用禁止。禁止是指在食品的特定部位採用金屬反射微波能，藉以降低此部位的加熱速率。鋁是禁止最常用的材料，主要是因為它容易獲得，而且容易包裹在要禁止的部位。
遮掩物
遮掩是指相鄰兩個物料連線處存在禁止作用，遮掩是相互的。只有在食品材料分開放置(不相接)的情況下才能得到最佳加熱效果。
位置關係
不同種類食品的加熱性能不同，其加熱的速度也不同。不同種類的食品同時加工時，由於它們的加熱性能不同，如果位置不對，就會使加熱速度慢的食品受熱不夠，而加熱速度快的食品受熱過度。在加工時應將加熱速度快的物料放在中間，加熱慢的物料放在邊上。
密度
通常情況下，密度和水分之間有一明顯的關係，密度小的物料含水量小，密度大的物料含水量大。含水量大的物料加熱所需要的熱量大於含水量小的物料，熱傳導與密度有一定的關係。但對含水量較小、密度較小的物料來說，熱傳導的作用不太明顯，而密度大的物料受熱傳導的影響則較大。
比熱容
物料的比熱容是單位質量物料溫度升高或降低1℃時所吸收或放出的熱量。物料的比熱容與其水分含量有密切關係，含水量較高的物質比熱容一般較大。此外，有些物料的介電損耗係數相當低，但由於其比熱容小，在微波場中仍能被很好地加熱。
熱傳導
熱傳導是溫差一定時某種材料傳遞熱的能力。由於穿透深度的關係，大塊物料的中心往往加熱不足，這就要靠熱傳導加以彌補。熱傳導受溫差控制，即使是以熱穿透為主的微波加工，微波加工時間較長時，熱傳導的作用就更加重要。如果沒有熱的傳導，那么在微波加熱的食品將出現溫度差，就會減緩微波加熱的速率。
水分含量
水分含量對原料(特別是食品半成品)吸收微波能量有重要的影響。通常原料中的水分含量越高，介電常數越大，越容易被加熱。
鹽含量
在微波場中，正負離子對微波能也有強烈的吸收作用，這對加了鹽的食品原料特別重要。鹽含量越高，穿透深度越小，從而產生表面強烈加熱和中心加熱不足的現象，但一般食品原料的含鹽量都在正常範圍內，食鹽等鹽類的含量對加熱的影響不大。
