微波在食品工业中的应用

微波技术作为一种现代高新技术，在食品中的应用越来越广泛，如食品的烹调、解冻、干燥、焙烤、膨化、杀菌等，微波在食品工业中的主要应用见表8-2。

表8-2 微波食品加工主要单元操作

（一）微波烹调

微波炉烹调食品，具有方便、快速、营养损失小、产品鲜嫩多汁的特点。因此，家用微波炉的普及速度很快。许多食品生产厂家正把他们的食品开发目标转移到微波食品上来。开发的微波食品包括耐贮精制小菜、冷藏小包装、速熟小菜、蔬菜、配菜和甜食、耐贮预煮汤料、炸马铃薯食品、脆花生糖、爆玉米花、冷冻薄烤饼等。微波烹调食品的方法主要有两种，一种是家庭或食堂自己配料烹调，这种方法具有时间短的优点；另一种是食品公司利用微波炉加热杀菌生产的微波方便食品，食用前只需将产品丢入热水中稍稍加热即可。

随着微波食品的开发，大量不同型号的微波炉和与之配套的各类器皿纷纷问世，家用微波炉的容积为10～40L，最大功率在400～1200W。

（二）微波干燥

微波干燥具有一般干燥无法比拟的优点（内部加热，受热均匀，干燥速度快，营养损失小，外表不结壳），因此在食品干燥中发展很快，常用于干燥面条、调味品、添加剂、蔬菜、菇类、肉脯、茶叶等。

微波干燥方法可分为常压微波干燥、微波真空干燥和微波冷冻干燥。尽管微波干燥的效率很高，但完全应用微波干燥，其干燥成本比较高。为充分发挥微波干燥无可比拟的优点，又不使干燥成本太高，工业上通常采用微波干燥同各种常规干燥方式相结合的烘干方法。

1.微波—热风干燥技术

微波干燥适用于低水分含量（＜20%）物料的干燥，如果食品的水分含量过高，利用微波进行干燥时易导致食品过热，影响产品的质量。由于热风干燥可有效排除物料表面的自由水分，而微波干燥可有效地排除食品内部水分，两种方法相结合，可发挥各自的优点，使干燥成本下降。

2.微波—真空干燥技术

把微波干燥和真空干燥技术相结合，真空干燥由于有一定的真空度，水分扩散速率加快，物料是在较低的温度下进行脱水干燥的，较好地保持了物料的营养成分。微波可为真空干燥提供热源，克服了真空状态下常规热传导速率慢的缺点。微波—真空干燥技术适合热敏性物料的干燥处理。

3.微波—冷冻干燥技术

冷冻干燥是指冻结物料中的冰直接升华为水蒸气的干燥过程。在干燥时需要外部加热提供升华的热量，升华的速率取决于热量的提供。而微波加热传导率高，并且有针对性地对冰加热，已干燥的部分很少吸收微波能，从而提高了干燥速率，缩短了干燥时间。微波—冷冻干燥适用于高附加值的产品。

（三）调温和解冻

冷冻食品在加工前经常需要调温或解冻。调温是将冷冻的固态食品的温度升高到冰点以下的过程，例如—4～-2℃，目前常用来代替完全解冻。传统的解冻方法有自然解冻、空气解冻和热水解冻，自然解冻和空气解冻速度慢，所需时间长，食品容易受污染；热水解冻虽然用时较短，但食物中的水和蛋白质以及其他可溶性物质溶于水，从而导致质量损失，同时也易受污染导致品质降低，而使用微波解冻不用打开产品包装，并可在数分钟内完成，能够缩短解冻时间，同时减少汁液流失，占用空间小，减少生产复杂性，缩短微生物繁殖与生化反应的时间，保持食品的新鲜度。

微波技术广泛应用于冷冻肉、冷冻水产品、冷冻果蔬、冷冻米面及其制品的调温和解冻。但是微波解冻在实际应用中存在易加热不均匀，部分出现过热的现象，部分还处于冻结状态，无法实现均匀解冻，可采用间歇式微波处理或与传统热处理方式相结合的方法来解决。微波解冻时也可辅以冷空气，防止调温期内表面解冻，产品汁液损失可减少5%～10%。

影响微波解冻的因素主要有以下几方面。

1.频率

微波的频率越高，其加热速度越快，但其穿透深度越小。在解冻时，频率不宜选得太高，一般宜选用915MHz的频率，对于厚度较大的冷冻产品，有时甚至采用896MHz的频率。低频率的微波穿透深度可达20cm，而2450MHz的微波只有10cm。

2.产品温度

微波的穿透深度与温度有关。随着温度的升高，由于其常数增加，穿透深度下降。不同的温度阶段，其升温所需的热量不同。将冻牛肉从—3℃升温至—2℃所需的热量是从—4℃升温至—3℃的近2倍。但在温度升到—1℃附近时，升温所需的热量又很快下降。因此，在—1℃附近升温应仔细操作，否则产品的质量会有所下降。

（四）微波杀菌和保鲜(www.xing528.com)

热杀菌是食品工业中广泛应用的一种杀菌技术，通常是在121℃下杀菌15～30min，在121℃的高温条件下，会对食品品质产生一定的负面影响，例如肉制品会产生不良的高温蒸煮味、果蔬组织易于软化、维生素C等易受热损失等。微波杀菌较之传统热杀菌方法，具有速度快、温度低、效率高、可穿透包装物（袋、瓶）杀菌以避免二次污染等优点。

1.微波杀菌技术在液态食品中的应用

微波杀菌技术应用于液态食品，如啤酒、乳制品、酱油、黄酒、果蔬汁饮料等。饮料和酱油制品经常发生霉变、细菌含量超标现象，采用高温加热杀菌时易造成营养破坏和风味损失。采用微波杀菌技术，具有温度低、速度快的特点，既能杀灭饮料、酱油中的各种细菌，又能防止其贮藏过程中的霉变，而且经微波辐照处理后，各项感官指标、理化指标均不受影响。

2.微波杀菌技术在肉制品中的应用

肉制品的杀菌常采用高温高压杀菌，杀菌时间长，能耗大，营养成分和风味物质损失大，易产生不良的蒸煮味，而利用微波杀菌不仅速度快，效果好，而且能较好地解决软包装肉制品的杀菌问题。微波技术在腌腊肉鸡制品、兔肉、香卤鸡蛋、卤猪肝、牛肉干、海蜇、淡水鱼等肉制品加工中均得到广泛研究，目前，南京盐水鸭和扬州风鹅等肉制品基本全部采用微波进行灭菌。

3.微波杀菌技术在蛋糕、面包等烘烤食品中的应用

蛋糕、面包等烘烤食品的保鲜期很短，在流通和消费期间仅2～3d，新鲜度就会大大下降，若存放5～6d就会有霉点发生。面包发霉的根本原因是由于常规烘烤加热过程是由表及里，面包中心温度往往未超过95℃或者温度达到但持续时间不够，这样细菌不但没因烘烤而致死，反而因加热引起繁殖，所以霉点通常是发生在面包内部，而不一定在面包的表面。微波对蛋糕、面包等烘烤食品的穿透性，能在烘烤同时杀灭其内部细菌，不存在常规加热烘烤的弊病。瑞典用2450MHz、80KW的微波面包杀菌防霉机，用于每1h加工4400磅面包片的生产线上。经微波处理后，面包片的温度由20℃上升到80℃，时间仅需1～2min，处理后的面包片的保存期由原来的3～4d延长到30～60d。

4.微波杀菌技术在果蔬制品中的应用

为了延长果蔬制品的贮藏期，通常采用热力杀菌方法，但产品经过高温长时间的热处理后，其风味和口感变差，特别是硬度和脆度降低，采用微波杀菌保鲜技术则能有效地解决该问题。目前已有多种果蔬制品成功采用微波杀菌，如酱菜、榨菜、低糖果、韩国泡菜、紫菜等都适于微波杀菌。

5.微波杀菌技术在天然营养食品中的应用

在蜂王浆、花粉口服液等天然营养食品的加工过程中，为保持各种营养成分不受破坏，通常采用真空冷冻干燥和⁶⁰Co射线杀菌工艺，处理温度不宜超过60℃，效率低，能耗大，成本高。而运用微波辐照技术，温升快、时间短、加热均匀、节省电力80%以上，产品质量好，可以有效地保存其中的营养成分和活性物质，这是其他加工方法所不能比拟的。

6.微波杀菌技术在食品包装材料中的应用

食品包装用纸消毒的常规方法为化学或物理方法，但会损伤纸的品质，尤其是化学方法，因其会产生臭味而降低纸的使用价值。用紫外线杀菌仅能杀灭包装纸表面的大部分细菌，效果也不理想。而微波对冰棍纸和糖纸则能在极短时间内杀灭纸面表层的微生物，无菌实验也证明其效果良好。

应用微波杀菌技术时应注意，微波食品并不是绝对均匀，存在于食品内不同部位的相同微生物有不同的死亡程度，因此设法均匀加热是确保杀菌效果的最重要前提。另外，软包装食品在微波杀菌时需要达到鼓袋状态，其鼓胀程度应严格控制，鼓袋程度小说明杀菌温度不够，鼓袋程度大则易将袋子胀破。

（五）微波烘烤

微波对食品物料加热升温超过120℃即可产生焙烤效果。微波烘烤的产品其营养价值较传统方法高，因微波烘烤时的温度较低，时间较短，营养成分损失小。由于其烘烤过程是内外同时加热，所以烘烤时间可以减少至几分钟，物料内部的水分迅速汽化并向外迁移，形成无数条微小的孔道，使得产品结构疏松。

由于微波烘烤时其表面温度太低，不足以产生足够的美拉德反应，产品表面缺少人们所喜爱的金黄色。因此，微波烘焙常和传统加热结合使用，两种方法可以同时进行，也可分步完成。一般的做法是，先用微波焙烤，再用传统方法在200～300℃下烘烤4～5min，或再用红外加热上色。

（六）微波膨化

利用微波的内部加热特性，使得物料内部迅速受热升温，产生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、疏散。只要选择适当的原料和工艺，即可获得良好的膨化效果。以糯米微波膨化为例，物料膨化的主要动力是其内部所含的水分，当米胚受微波辐射后迅速升温，在短时间内使物料纤维组织结构间的水分汽化成蒸汽，产生强大的蒸汽压差，并促使纤维结构间距膨大，水分逸出而物料定型呈微孔而得到膨化产品。在一定辐射时间下，微波功率越大，膨化率及膨化速率也越大。微波膨化食品加工应用有：淀粉膨化食品加工、蛋白质食品膨化加工和瓜果蔬菜类物料的膨化。微波膨化产品可以克服传统膨化产品的油炸加工含油量高的缺点，能完整地保存原有的各种营养成分，将是膨化食品的一个重要发展方向。

（七）微波辅助萃取

萃取是食品、制药及化工生产中广泛采用的一种单元操作，传统的萃取方法主要用水或其他有机溶剂作为介质，提取速度慢，耗时长，污染大。微波萃取能克服所有传统工艺缺点，具有节时、高效、安全无污染、能耗低、易生产操作的优点，广泛应用于苷类、黄酮类、萜类、多糖、生物碱等成分的提取。

微波辅助萃取机理主要是利用微波辐射通过高频电磁波穿透萃取介质，到达物料内部维管束和腺胞系统，由于吸收微波能，细胞内部温度迅速上升，使其细胞内部压力超过细胞壁膨胀承受能力，细胞破裂，细胞内有效成分自由流出，在较低的温度条件下被萃取介质捕获并溶解，通过进一步过滤和分离，使获得萃取物料。另外，微波所产生的电磁波加速被萃取部分成分向萃取溶剂界面的扩散速率，缩短了萃取组分分子由物料内部扩散到萃取溶剂界面的时间，从而使萃取速率提高数倍，同时还降低了萃取温度，保证了萃取质量。