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你知道南京微波在食品行业的干燥和杀菌作用吗?

来源:http://nanjing.ankswb.com/news119732.html   发布时间:2019-8-16 16:34:00

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微波是指波长为1ⅡⅡn~1 m,频率为300~300 000 MHz的电磁波,其方向和大小随时间作周期性 变化。我国常用的频率有915 MHz和2 450 MHz。微波与物料直接作用,将高频电磁波转化为热能的 过程即为微波加热 。早在20世纪60年代,国外就将微波技术应用于食品工业,主要用于食品干燥、 杀菌、膨化、烹调等方面。如瑞典的卡洛里公司用2 450 M 、80 kW的微波面包杀菌机,加工能力为1 816 ke,/h,经微波处理后,面包温度由20℃上升到80℃ ,时间仅需1~2 min,处理后的面包片保存期由原来的3~4 d延长到30~60 dt副。


我国从20世纪70年代开始研制、推广微波技术与设备。近年来,微波能的应用在食品工业中发展极为迅速。微波干燥、杀菌技术与设备日臻完善,功率从几kw 到几百kW 的各种用途、规格的微波干燥、杀菌设备层出不穷。由于人们对软包装食品需求量增加,各种袋装、盒装、瓶装的食品采用微波技术进行二次杀菌,既简单又有效。目前,我国研制的各种微波干燥杀菌设备在方便面的干燥、儿童食品、肉制品、豆制品、饮料等方面得到了广泛应用,取得了良好效果。


1 微波干燥、杀菌的原理:微波是一种电磁波,可产生高频电磁场。介质材料由极性分子和非极性分子组成,在电磁场作用下,极性分子从原来的随机分布状态,转向依照电场的极性排列取向,在高频电磁场作用下,造成分子的运动和相互摩擦从而产生能量,使得介质温度不断提高。因为电磁场的频率极高,极性分子振动的频率很大,所以产生的热量很高。当微波加热应用于食品工业时,在高频电磁场作用下,食品中的极性分子(水分子)吸收微波能产生热量,使食品迅速加热、干燥0研究表明,微波干燥分4个阶段:内部调整、液体流动、等速干燥和减速干燥阶段。每个阶段都有各自的温度、湿度分布。但总的来讲,物料内部的温度梯度和浓度梯度很小,在温度接近100℃ 时,压强急速升高,物料中心处压强最高,沿径向渐减,形成压力梯度。所以,由蒸汽压造成的传质方向是由里向外的L9]。另一类由非极性分子组成的物质,基本上不吸收或很少吸收微波能,这类物质有聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等塑料制品和玻璃、陶瓷等,它们能透过微波,可作为食品的包装物u引。依照上述原理,微波技术也常用于食品的杀菌。南京微波杀菌就是将食品经微波处理后,使食品中的微生物丧失活力或死亡,从而达到延长保存期的目的。一方面,当微波进入食品内部时,食品中的极性分子,如水分子等不断改变极性方向,导致食品的温度急剧升高而达到杀菌的效果。另一方面,微波能的非热效应在杀菌中起到了常规物理杀菌所没有的特殊作用,细菌细胞在一定强度微波场作用下,改变了它们的生物性排列组合状态及运动规律,同时吸收微波能升温,使体内蛋白质同时受到无极性热运动和极性转动两方面的作用,使其空间结构发生变化或破坏,导致蛋白质变性,最终失去生物活性。因此,微波杀菌主要是在微波热效应和非热效应的作用下,使微生物体内的蛋白质和生理活性物质发生变异和破坏,从而导致细胞的死亡Ll川。微波杀菌设备一般有3个阶段,第1阶段是迅速升温,达到预定杀菌温度,此阶段一般采用较强的均匀能量密度;第2阶段是保温过程,使杀菌物料的温度保持均衡,第3阶段是自然冷却或强制冷却过程。


2 微波干燥、杀菌的特点


2.1 加热时间短、速度快常规加热需较长时间才能达到所需干燥、杀菌的温度。由于微波能够深入到物料内部而不是靠物体本身的热传导进行加热,所以,微波加热的速度快。干燥时间可缩短50%或更多。微波杀菌一般只需要几秒至几十秒就能达到满意的效果。


2.2 保持食品的营养成分和风昧微波干燥、杀菌是通过热效应和非热效应共同作用,因而与常规热力加热比较,能在较低的温度就获得所需的干燥、杀菌效果。微波加热温度均匀,产品质量高,不仅能高度保持食品原有的营养成分,而且保持了食品的色、香、味、形。如常规加热处理的猪肝保留的维生素A为58%,而微波处理则能保留84% 。


2.3 节能高效、安全无害常规热力干燥、杀菌往往需要通过环境或传热介质的加热,才能把热量传至食品,而微波加热时,食品直接吸收微波能而发热,设备本身不吸收或只吸收极少能量,故节省能源,一般可节电30% ~50%。微波加热不产生烟尘、有害气体,既不污染食品,也不污染环境。通常微波能是在金属制成的封闭加热室内和南京波导管中工作,所以能量泄漏极小,大大低于国家标准,十分安全可靠。


2.4 易于控制、反应灵敏、工艺先进微波加热控制只需调整微波输出功率,物料的加热情况可以瞬间改变,便于连续生产,实现自动化控制,提高劳动效率,改善劳动条件,可节省投资。


3 微波干燥、杀菌的发展前景: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,如食品的干燥、焙烤、膨化、烹调、解冻、杀菌等。可以说,微波技术在很大程度上促进了食品工业的发展。尤其是对于产品价值高,质量要求严,热传导率低,用传统工艺难以解决的物料,微波干燥、杀菌技术发挥了重要作用[ ]。目前,我国食品工业中有许多从事微波技术研究和应用的科研、生产单位,每年都有新技术、新工艺投入使用。今后,微波技术在不断完善自身技术与设备的同时,应该与其它干燥技术,如热风干燥、真空干燥、冷冻干燥、远红外线干燥等技术相结合,向更深、更广的方向发展。


3.1 微波一热风干燥技术微波干燥与热风干燥相结合,可以提高干燥效率和经济性。因为微波的加热特性与众不同,尤其适用于低水分含量(<20%)物料的干燥,此时水分迁移率低,微波能将物料内部的水分驱除。如果食品的含水量过高,应用微波加热将导致食品过热,影响产品的质量。由于热风干燥可有效地排除物料表面的自由水分,而微波干燥可有效地排除内部水分,2种方法相结合,可发挥各自的优点,使干燥成本下降。微波与热风干燥结合有2种形式,一是先用微波加热,即先用微波对物料进行预热,然后再用热风干燥;


二是后用微波加速干燥,即当热风干燥进入降速阶段,此时物料表面是干的,内部是湿的,加入微波干燥能使物料内部水分迅速排出。因为热风干燥在接近终了时效率最低,因此在热风干燥快结束时,加入微波干燥可大大提高干燥效率。


3.2 微波——真空干燥技术是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。微波一真空干燥技术适合热敏性物料的干燥处理。


3.3 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,并且有针对性的对冰加热,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。微波一冷冻干燥技术适用于高附加值的产品引。


3.4 微波— 远红外干燥技术用微波与远红外作为热源,利用远红外可使物料分子、原子振动产生热能,微波与远红外相结合可大大提高干燥速率。


总之,利用微波技术与其它干燥技术相结合,发挥各自的优点。这些组合技术具有科学性和实用性。随着科技的发展和社会的需求,人们更加关注节能、有效的食品高新技术,所以,微波干燥、杀菌技术以其独特的加热特点,在食品工业中的应用前景将十分广阔。

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