王騁 竇鴻瑄
摘 要:近年來,微波技術在我國民用領域的運用范圍越來越廣,對國內食物加工能力的提高有著重要的影響。相較于傳統(tǒng)技術,微波技術具有高效、節(jié)約資源、便捷、干凈、營養(yǎng)成分流失少、升溫快和溫度高等優(yōu)勢,對于食物加工行業(yè)具有重要的意義。基于此,本文對微波技術在食品加工中的應用進行了研究。
關鍵詞:微波技術;食品加工;應用
Application of Microwave Technology in Food Processing
WANG Cheng, DOU Hongxuan
(Jiangsu Ocean University, Lianyungang 222000, China)
Abstract: In recent years, microwave technology has been used more and more widely in China’s civil field, which has an important impact on the improvement of domestic food processing capacity. Compared with traditional technology, this technology has the advantages of high efficiency, resource saving, convenience, cleanliness, less loss of nutrients, fast heating and high temperature, which is of great significance to the food processing industry. Based on this, this paper studies the application of microwave technology in food processing.
Keywords: microwave technology; food processing; application
微波的頻率通常為300 MHz~300 GHz,我國普通微波儀器的頻率通常為245 GHz,對于工業(yè)領域使用的微波,其頻率則為915 MHz或者245 GHz。從20世紀40年代起,微波技術逐漸走入人們的生活并為食物加工企業(yè)所運用,因為其效率高、安全可控、節(jié)約能源以及簡單易操作等特點,被加熱、烘干、滅菌等領域所青睞[1]。在國內外各類資料的幫助下,本文總結了相關技術的分析與研究成果,對微波在各個食品領域的應用進行了闡述,并且對其在食物加工領域的作用進行了研究與分析,提出了目前仍未解決的矛盾以及未來的發(fā)展方向,對我國在該領域的發(fā)展具有一定的借鑒意義[2]。
1 微波機理
熱傳導以及利用對流來傳熱是最為主要的兩種加熱方式,熱量以一種較慢的速度由表及里地進行傳遞。相比較紅外線、遠紅外線等其他用于輻射加熱的電磁波,微波波長更長,所以,微波具有非常明顯的穿透性。在透入介質時,微波可以結合介質產生一定的相互作用,介質分子在2 450 MHz的微波頻率下,可以產生2 450 000 000次/s的振動,介質分子之間產生摩擦,以此增加介質的溫度,同時加熱介質材料的內部以及外部。所以,這一操作促使常規(guī)加熱中的熱傳導時間得到了明顯的縮短。同時,微波對于介質材料的加熱、升溫一般都是瞬時的,具有非??斓纳郎厮俣?,且微波的輸出功率是隨時可以進行調整以及控制的。所以,介質溫升可無惰性的隨之改變,“余熱”現(xiàn)象不會存在,方便自動控制且滿足連續(xù)化生產的需要[3]。與此同時,微波還具有選擇性加熱的作用。微波的能力被物質吸收,主要由物質所具有的介質損耗因數(shù)來決定吸收能力。也就是說,物質具有越大的介質損耗因數(shù),那么則對應越強的微波吸收能力,反之則對應越低的介質損耗因數(shù)。由于各物質具有的介質損耗因數(shù)存在差異,微波加熱表現(xiàn)出明顯的選擇性加熱的作用。也就是說,不同的物質產生的熱效果是不同的。例如,食物中的水分子屬于極性分子,存在較大的介電常數(shù),對應的介質損耗因數(shù)也比較大,對微波則有著非常強的吸收能力。如果食物含有大量的蛋白質或者碳水化合物等,其所含有的介電常數(shù)較小。所以,相比水分子,其對微波的吸收能力則明顯較小。因此,對于食品來說,微波加熱效果會受到含水量多少的影響。
2 微波技術在雜糧食品加工中的應用
2.1 微波技術在烹飪雜糧食品中的應用前景
目前,微波技術在國內得到了廣泛的運用,其具有效率高、速度快、安全可控等顯著的優(yōu)勢。針對不同的粗糧產品類型,使用微波技術處理則可以取得不同的烹飪效果。雖然粗糧具有較豐富的營養(yǎng)成分,但是相較于精細面粉來講,口感較差,通過微波爐對精細面粉進行處理,調整精細面粉的口感,可滿足人們的需求。由于使用微波技術烹飪食物具有顯著的獨特性,在粗糧食物烹飪中聯(lián)合使用微波技術也可以將粗糧食物轉變成吸引人們的新式菜品,同時創(chuàng)造出全新的靈感與富含營養(yǎng)的新做法[4-5]。
2.2 微波技術在雜糧食品加工中的應用
2.2.1 微波技術具有一定的干燥功能
在采用微波技術對粗糧進行加熱時,粗糧內部以及外部都受到了微波干燥功能的影響,而非僅僅靠熱傳導來實現(xiàn),因而當雜糧食物被微波加熱時,其中的水分從里面到外面逐漸均勻地擴散開來,干燥效率高。目前,該技術的干燥功能被廣泛運用,主要涉及食品加工過程中的各個方面。即使該技術在干燥方面具有很多優(yōu)勢,但成本高、消耗大仍是不可忽視的一個問題。因此急需聯(lián)合食品干燥領域的企業(yè),將該技術的干燥功能以及其他相關的技術進行合并,鑒于該技術的特征,一般是運用反向連接的方式來進行。
2.2.2 利用微波技術來催陳
據(jù)統(tǒng)計,我國很多酒企業(yè)在生產過程中都會選用雜糧酒。隨著時間的推移,大部分酒品會逐漸陳化。采用微波技術能夠在很大程度上減少雜糧酒陳釀時間帶來的成本。葡萄酒主要由水分和酒精構成,其質量好壞受到酒精濃度的影響。在使用微波技術進行雜糧酒釀造時,基于微波熱效應作用下的水分子會產生摩擦運動,分子會因為摩擦運動作用出現(xiàn)新序列排列,這種新產生的序列會減弱酒精分子的活躍性,進而改善酒的口感,即酒精分子的活躍性越低,酒的口感越好[6]。
3 微波技術在發(fā)酵食品加工中的應用
3.1 微波加熱技術的應用
現(xiàn)階段,我國國內廠家在加工發(fā)酵食品的過程中,很多環(huán)節(jié)都涉及局部加熱化處理。微波加熱技術自問世到發(fā)展均受到了多個企業(yè)與廠家的歡迎。例如,在加工大豆豆醬的過程中,因為受到酵母菌的影響而無法順利阻止豆醬二次發(fā)酵的問題非常常見,這也是導致后續(xù)工作失敗的主要原因。如果聯(lián)合使用微波技術,針對大豆制品進行保溫處理,那么就可以順利進行二次發(fā)酵,成功制成豆醬。在統(tǒng)計上述發(fā)酵數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn),在使用微波技術的過程中,將微波頻率設置為2 450 MHz,設定溫度為75 ℃,只需要耗費5 min就可以成功阻止大豆的二次發(fā)酵。當然,微波加熱技術不僅可以在生產方面發(fā)揮作用,還可以在成品加工過程中發(fā)揮作用,不管是包裝的食物還是帶包裝的發(fā)酵食物等都適用。也就是說,在使用微波技術的過程中,食物的高效加熱只需要在短短的幾分鐘之內就可以完成。所以,微波加熱技術的應用可以很大程度上滿足百姓的日常生活需求[7]。
3.2 微波干燥技術的應用
現(xiàn)如今,微波干燥技術在我國已經得到了廣泛使用。使用微波干燥技術可以在很短時間內最大限度地減少食物發(fā)酵周圍環(huán)境中存在的多余水分,抑制無關微生物的滋生。所以,微波干燥技術在維持發(fā)酵環(huán)境的過程中具有顯著作用。除此之外,在發(fā)酵食品保存方面,微波干燥技術也是不可替代的。因為在發(fā)酵食物的整個制作過程完成之后,食物中還含有多種高活性的菌群,甚至存在二次發(fā)酵。相較普通食品,發(fā)酵過的食物保質期明顯較短。如果發(fā)酵過的食物處于一個水分充足的場所,且沒有使用微波干燥技術,食物則會在很短時間內出現(xiàn)腐敗變質的現(xiàn)象。所以,使用微波干燥技術進行周圍場所的處理可以更為有效地保護發(fā)酵食物,延長食物的保鮮期。
4 微波技術對食品品質的影響
微波技術可使食物的品質出現(xiàn)改變,在這個過程中主要涉及營養(yǎng)成分、色澤、酶的活性、孔隙大小以及吸水恢復能力等方面。
4.1 微波技術對食品營養(yǎng)成分的影響
微波技術對食品營養(yǎng)成分的影響主要包含水分以及維生素的流失、蛋白質的變性、酶的降解、脂質中的氧化反應等。相較于傳統(tǒng)方法,微波加熱的時間較短,蛋白質的變性程度弱,水分和維生素的流失量也較小。張柔佳等[8]使用微波技術處理牛肉,其肌原纖維的蛋白結構出現(xiàn)了顯著變化。微波加熱越久,其結構改變情況越明顯,加強了總的氫硫基以及表面的疏水性,進而改善了氫硫基與酮的結合水平,能夠促進風味物質的產生。脂肪酶能夠在一定程度上促使脂肪降解,提升食物中的游離脂肪酸含量。這是因為使用微波技術處理食物時,食物中含有的脂肪酶的活性下降,從而減慢了游離脂肪酸含量的升高速度。
4.2 微波技術對食品中活性成分及功能的影響
當前,關于微波對食物成分影響的相關調查研究較為廣泛。原始的加熱方式需要耗費大量的時間,食物中的營養(yǎng)成分等很容易流失。相較于傳統(tǒng)加工食品來說,微波加工后的食物中,植物多酚、黃酮以及花色素的損失率較低,從而使食品中活性物質以及抗氧化自由基的活性得以保留。劉盼盼等[9]研究發(fā)現(xiàn),隨著干燥時間的延長,黃酮以及抗氧靈的含量會出現(xiàn)先下降后上升的趨勢。如果調高微波功率,則會短時間內出現(xiàn)快速升溫的現(xiàn)象。隨之產生的熱降解反應會使多酚、黃酮類化合物的含量降低。然而,隨著非酶棕色化反應產物以及其非酶促褐變中間產物的出現(xiàn)會提升植物多酚、黃酮類化合物的含量,使抗氧化自由基的活性加強。
5 結語
進一步對微波技術及其應用形式進行研究與分析,能夠幫助人們熟悉該技術,進而擴大微波技術在生活中的使用范圍,簡化食品加工的煩瑣過程,同時也能夠在很大程度上保留住食物中的營養(yǎng)成分,從而全面推動我國食品加工領域的發(fā)展。
參考文獻
[1]王楠,侯旭杰.新型加熱技術在食品加工中的應用及其研究進展[J].食品研究與開發(fā),2019,40(4):209-215.
[2]閻若萍,王易芬,涂桂飛,等.工業(yè)微波滅菌技術在食品加工領域的研究進展[J].食品工業(yè)科技,2018,39(8):302-308.
[3]石欣,李劍南,熊慶宇,等.微波加熱均勻性評價模型研究[J].儀器儀表學報,2014,35(9):1938-1945.
[4]姚建華.新食品加工技術對食品營養(yǎng)的影響[J].現(xiàn)代食品,2020(12):129-130.
[5]孫培清.微波技術在肉類解凍中的應用[J].肉類工業(yè),2020(4):49-50.
[6]張桂紅,李翠翠.微波在食品加工中應用的原理和特點[J].現(xiàn)代食品,2020(5):24-25.
[7]付婷婷,覃小麗,劉雄.食品的微波加工研究新進展[J].中國糧油學報,2020,35(4):187-194.
[8]張柔佳,王易芬,欒東磊.微波加工過程中食品溫度分布規(guī)律及其均勻性研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2018,44(4):270-278.
[9]劉盼盼,任廣躍,段續(xù),等.微波處理技術在食品干燥領域中的應用[J].食品與機械,2020,36(12):194-202.