农产品加工新技术进展

农产品加工新技术进展第3章.微波技术农产品加工新技术进展第三章微波技术农产品加工新技术进展第3章.微波技术第三章微波技术概述一、微波加热原理二、微波加热设备三、微波加热在食品加工中的应用农产品加工新技术进展第3章.微波技术三、微波加热在食品加工中的应用•微波在食品中应用历史与范围•(一)微波烹调•(二)微波干燥•(三)微波解冻•(四)微波杀菌灭酶•(五)微波焙烤与烘烤•(六)微波膨化农产品加工新技术进展第3章.微波技术(五)微波焙烤与烘烤•微波焙烤的特点•适用产品:面包,糕点,饼.•例:1)α-淀粉酶高的面团,传统:传热慢,酶作用后,淀粉过量分解,产品体积小,弹性差(发硬).微波:迅速升温,产大量蒸汽和CO2,使酶的付作用降低到最小程度.农产品加工新技术进展第3章.微波技术(六)、微波膨化利用物料内部迅速受热升温产生大量的蒸汽,蒸汽往外冲出,形成无数微小孔道,使物料组织膨胀,疏松.成功应用的例子:爆玉米花蛋黄粉微波膨化干燥:蛋黄浆,红外预热,微波膨化干燥,冷却至40℃破碎,再用常规方法干燥.利用微波可生产许多方便食品和点心:一般做法:以动物蛋白质作基料,加入淀粉,佐料,发泡剂→成型,预干燥微波膨化干燥.产品可用于方便合饭配菜.农产品加工新技术进展第3章.微波技术微波焙烤的特点优点：温度低时间短,营养成分损失少,结构蓬松,占地少缺点:表面温度低,不能有足够的美拉德反应.金黄色不够。改进措施:与传统或红外烘烤法结合.先微波熟化,再200-300℃/4-5min红外处理.或先涂着色层后,进行微波焙烤.农产品加工新技术进展第3章.微波技术(四)微波杀菌灭酶1.机理2.应用:许多制品:肉,禽,水产品,果蔬,罐头,乳与乳制品,3.微波与包装的次序:包装前进行:包装时有一个包装的无菌化要求(物料,环境,包装材料);包装后进行:需要注意容器的材料和内压问题.农产品加工新技术进展第3章.微波技术微波杀菌系统示意图农产品加工新技术进展第3章.微波技术1.机理•1)热效应主要作用•2)非热生化效应:电场,电荷分布改变,带电粒子生物性排列组合状态、运动规律变化,生长受阻,死亡,水分活度降低.农产品加工新技术进展第3章.微波技术(三)微波解冻•细胞间的水分（介电常数大）首先升温，然后才是细胞内冻结点低的冰晶熔化。•细胞内外存在着渗透压差（胞内的比细胞外的溶液浓度高)，水分向细胞内扩散和渗透，这样既提高了解冻速度又降低了失水率。(与传统解冻相反）•微波解冻作用是内外一起进行，因此速度快。•微波解冻与自然解凉的比较，可见速度快，效果与自然解冻法相当。农产品加工新技术进展第3章.微波技术微波解冻与自然解凉的比较农产品加工新技术进展第3章.微波技术(二)微波干燥微波干燥特点微波干燥与其他操作的结合微波干燥系统的形式农产品加工新技术进展第3章.微波技术微波干燥特点•微波干燥与传统干燥行为的比较传统干燥：热由外向里,水由里向外，微波干燥:热由内向外,内层最先干,外层水分高,干燥速率高•优点:厂房利用率,质量,速度,卫生,节能.•缺点:投资大,耗电量.农产品加工新技术进展第3章.微波技术微波干燥与其他操作的结合•先用空气、油炸、近红外等手段对食品进行脱水干燥，再用微波进行干燥。农产品加工新技术进展第3章.微波技术微波干燥系统的形式1.一般微波干燥系统2.微波真空干燥：质量比喷干(温高)和冻干(时间长)均好;3.微波冻干可节约60-70%的干燥时间.农产品加工新技术进展第3章.微波技术微波干燥设备示意图农产品加工新技术进展第3章.微波技术微波炉烹调食品──种类很多肉,鱼,蔬菜,面,米饭都可成微波食品农产品加工新技术进展第3章.微波技术(一)微波烹调•特点:–方便,快速,维生素等营养损失少,鲜嫩多汁.•微波烹调食品两种形式:–家庭,食堂自配料微波炉烹调食品–食品厂推出的微波方便食品•小包装微波食品的加热农产品加工新技术进展第3章.微波技术小包装微波食品的加热•小包装食品调理时间与温度的关系•多水份(70%以上的)食品，加热不易均匀,•方形的容器,四角先热.农产品加工新技术进展第3章.微波技术徽波炉调理时间与食品温度（500W微波炉）农产品加工新技术进展第3章.微波技术微波方便食品•在食品厂加工好,消费者购后,不用开包,可•直接用微波加热食用.•类型（1）常温下保存的(杀菌,热装,无菌包的食品)贮期一年,半年不等。例:炖牛肉,色拉制品类食品,汤料,蕃茄沙司,咖喱鸡,果冻.（2）低温下保存的.用可在微波炉加热的容器包装.农产品加工新技术进展第3章.微波技术微波在食品中应用历史与范围•始于1946,上世纪60年代以前,只用于烹调和解冻.•60年代以后,加热干燥土豆片,鸡块牛肉片预煮,面包的快速发酵,各种冷冻食品解冻,干燥,杀菌,消毒,脱水,漂烫和焙烤农产品加工新技术进展第3章.微波技术二、微波加热设备(一)结构组成与分类(二)箱式微波加热设备(三)隧道式连续谐振腔加热器(四)波导型微波加热器(五)辐射型微波加热器(六)慢波型微波加热器(七)微波真空干燥箱(八)微波加热器的选择农产品加工新技术进展第3章.微波技术(八)、微波加热器的选择1.频率选定因素2.加热器型式选定因素农产品加工新技术进展第3章.微波技术2.加热器型式选定因素根据食品形状,产量,加工要求定.如:连续传送带式,小量箱式薄片材料,开槽波导或慢波结构大而复杂料隧道式农产品加工新技术进展第3章.微波技术1.频率选定因素食品的体积和厚度厚的选择915含水量及介质损耗水量大,损耗也大。含水量高的选915，低的选2450,也有例外,含盐的牛肉,915损耗比2450大一倍.产量及成本915磁控单管30KW或60KW的功率,效率高于245010-20%；2450单管只能获得5KW左右的功率,大量生产时宜选用915,也可915烘去大量水,水量低到5%时,再用2450.设备体积2450管子,波导均小于915的农产品加工新技术进展第3章.微波技术(七)、微波真空干燥箱•微波加热和真空干燥相结合的方法更能加快干燥速度。•微波真空干燥箱一般为圆筒形（圆柱体的直径D高度L及耦合口与中心距r的关系有一定组合），这样箱壁能承受较大的压力而不变形。圆简形箱体相当于两头短路的圆形波导管，一般采用2450MHz的微波源。。农产品加工新技术进展第3章.微波技术圆筒形干澡箱的尺寸选择（cm)农产品加工新技术进展第3章.微波技术(六)慢波型微波加热器•也称表面波加热器，是一种微波沿导体表面传输、速度比空间慢的加热器(因此得名).•特点:电场相对集中,加热效率高•举例:单梯形加热器农产品加工新技术进展第3章.微波技术单脊梯形加热器农产品加工新技术进展第3章.微波技术(五)辐射型微波加热器•这种加热器，微波发生器产生的微波，通过一定转换装置,再经辐射器(照射器,天线)等向外辐射微波能.•特点:简单,易实现连续加热,设计制造方便.农产品加工新技术进展第3章.微波技术喇叭式辐射型加热器示意图农产品加工新技术进展第3章.微波技术(四)波导型微波加热器•又称行波场波导加热器，微波在波导内无反射地传输构成行波场.微波由波导的一端进入,剩余的能量在别一端经水负载吸收终止。•形式:•压缩曲折波导外形图•V型波导加热器示意图•直波导加热器示意图农产品加工新技术进展第3章.微波技术直波导加热器示意图矩形波导加热器的变型,目的,改善电场分布,均匀加热.农产品加工新技术进展第3章.微波技术V型波导加热器示意图农产品加工新技术进展第3章.微波技术压缩曲折波导外形图(也称蛇形波导加热器和曲折波导加热器)农产品加工新技术进展第3章.微波技术(三)隧道式─连续式谐振腔加热器•结构：图1、图2•因连续进出料,两侧有出入口.有泄漏•防止微波泄漏手段:金属挡板,金属链、吸收水负载•可用多管并联谐振腔(4-8)•应用:适用于连续加热物料.木材干燥,奶糕,茶叶加工等农产品加工新技术进展第3章.微波技术连续式谐振腔加热器之一农产品加工新技术进展第3章.微波技术连续式谐振腔加热器之二农产品加工新技术进展第3章.微波技术连续式多谐振腔加热器示意图农产品加工新技术进展第3章.微波技术(一)结构组成与分类•1.微波加热设备方块示意图•2.加热器分类•3.加热设备类型农产品加工新技术进展第3章.微波技术(二)箱式微波加热设备•结构：属于驻波场谐振腔加热器.–结构图、原理图•特点:谐振腔,矩形空腔,每边长都大于1/2λ时,都有反射,损失小,透过物料的能量可在箱壁得到反射,再进入物料反复加热利用,能量利用率高.•适用:于加工块状物体,快速加热,烹调及消毒农产品加工新技术进展第3章.微波技术谐振腔加热器结构示意图农产品加工新技术进展第3章.微波技术谐振腔微波加热器工作原理图农产品加工新技术进展第3章.微波技术3.加热设备类型箱式,隧道式,常用平板式,曲波导式直导式农产品加工新技术进展第3章.微波技术2.加热器分类•驻波场谐振腔加热器•行波场波导加热器•辐射型加热器•慢波型加热器农产品加工新技术进展第3章.微波技术1.微波加热设备方块示意图农产品加工新技术进展第3章.微波技术介质中偶极子的排列农产品加工新技术进展第3章.微波技术一、微波加热原理•(一)基本原理•(二)微波加热特性•(三)微波加热工艺计算农产品加工新技术进展第3章.微波技术(三)微波加热工艺计算1.加热微波功率2.微波干燥功率3.实际功率的估算农产品加工新技术进展第3章.微波技术1.加热微波功率农产品加工新技术进展第3章.微波技术2.微波干燥功率农产品加工新技术进展第3章.微波技术3.实际功率的估算P'=P/η││微波加热效率0.5-0.8│└────计算到的微波功率KW└──────实际需要的微波加热器的功率容量KW农产品加工新技术进展第3章.微波技术(二)微波加热特性•1.物质对微波的吸收•2.物料吸收造成的强度衰减•3.穿透深度D的概念•4.介质对微波的吸收功率P•5.物料升温△T农产品加工新技术进展第3章.微波技术6.影响微波加热的因素分析1)微波频率2)电场强度3)物料介电性质4)物料密度5)物料的比热容农产品加工新技术进展第3章.微波技术5)物料的比热容•从温升公式中可以看出，比热容小的物质温度升高的速度快，即物料的比热容对微波加热有着重要的影响。农产品加工新技术进展第3章.微波技术3)物料介电性质•物料不同,介电性质不同,水的系数比一般的介质的大.因此,含水多的,介质损耗也大;物料介电性质是频率的函数,也与温度有关:随温度上升而下降,可实现自动平衡,均匀,避免过热。也有随温度上升而加大的,这样会出现恶性循环,•介电性质与频率的关系农产品加工新技术进展第3章.微波技术4)物料密度•从温升计算公式显然可见，物料的密度大，其升温速度慢。物料的密度不仅由于影响单位体积热容量而直接影响微波对物体的加热，而且还影响物料的介电性质，从而间接影响微波的热效应。农产品加工新技术进展第3章.微波技术介电性质与频率的关系农产品加工新技术进展第3章.微波技术2)电场强度•与微波加热器的功率有关,功率大,场强大,加热速度快.(功率可调,对食品加热很有利,可满足不同的需要)农产品加工新技术进展第3章.微波技术1)微波频率•越高,加热速度越快,穿透深度越小(两者要兼顾);•频率会影响介质损耗系数损耗大小,如纯水在S波段下的介质损耗系数是L波段时3倍.农产品加工新技术进展第3章.微波技术5.物料升温△TcPT0吸收功率物料比热容(J/kgK)物料密度(kg/m)农产品加工新技术进展第3章.微波技术4.介质对微波的吸收功率P2111056.5EtgfPr介质相对介电系数介质损耗角正切电场强度(V/m)微波频率农产品加工新技术进展第3章.微波技术电场强度(V/m)bZPE0阻抗Ω(矩形波中Z=377Ω)波导窄边尺寸微波功率(W)农产品加工新技术进展第3章.微波技术3.穿透深度D的概念微波能从进入物体前的水平衰减到某一程度时,离物体表面的距离称为穿透深度.穿透深度可有不同的表示法:1)强度减到原来1/e(3