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微波膨化

膨化技术

微波膨化是一种新的膨化技术，其利用微波加热的特性(内部加热)，使物料中的水分吸热汽化，进而使物料中淀粉糊化、蛋白质变性以及水分变成蒸汽，从而使食品物料组织膨化。相对于挤压膨化、油炸膨化而言，微波膨化技术加热速度快，食品受热时间短，不易造成食品某些不必要的化学反应，且不增加食品的油脂，较好地保留了制品原有的风味，使膨化食品内星多孔状。因此微波膨化在食品工业中具有十分广阔的应用前景。微波膨化食品的加工应用主要有3个方面：淀粉膨化食品加工(如玉米、大米、小米)、蛋白质食品膨化(如大豆、肉类等)和果蔬物料膨化。

原理
微波膨化技术利用电磁能的辐射传导，微波能透射到物料内部被水分所吸收同时瞬时转化为热能，产生分子剧烈振动，获得动能，实现水分的汽化。物料内外同时升温，物料表面因水分蒸发而相对湿度较低，温度梯度方向由外向内，温度梯度方向、热量传导方向和水蒸气迁移方向一致，水分蒸发速度快，有利于内部蒸汽的产生和积累，使内部水分迅速升温汽化、增压，产生瞬间强大的径向推动力，推动内部蒸汽直接排出体外，与压力差同向的温度差强化了蒸汽的直接排出，产生蒸汽的“泵送效应”，当内部蒸汽压力达到或超过细胞的结构张力时，会使细胞膨胀，进而带动物料的整体膨化，形成疏松均匀的微孔结构。膨化物料主要依靠物料的物化特性而形成一定的质构，以利于包裹水蒸气和积累压力。另外，也依赖于其介电特性吸收微波能有效地转化为热能的特性。
微波膨化技术的特点
(1)能量转换效率高，加热速度快。微波炉本身不发热，而是微波能量穿透物料，使物料内极性分子相互摩擦而产生内部热量，使被加工物料内部的液体瞬间升温汽化、增压膨胀，并依靠气体的膨胀力使组分中高分子物质结构发生变化，而成为具有网状组织结构特征、定型的多微孔状物质。
(2)微波膨化的同时，伴随杀菌效应。微波杀菌是在微波的热效应和非热效应的双重作用下进行的，相比常规的温度杀菌能在较低的温度和很短的时间内获得满意的杀菌效果。
(3)微波设备使用操作方便。微波功率和传送带速度均可无级调节，不存在热惯性，可即开即停，简单易控，改善生产环境。微波设备无余热辐射、无粉声、无噪音、无污染，易于实现食品卫生的检测标准。
(4)微波的膨化效果明显。微波的快速加热效果，使物料内部水分子快速汽化，达到膨化的目的。
(5)微波的杀菌温度低，物料的营养成分损失少。一般的微波杀菌温度在80℃左右，处理时间为3～5min，且能最大限度地保持其营养成分，并且不影响原有风味。它是果蔬食品深加工，获得绿色食品的良好手段。
微波食品加工设备
由于被加热物品是各种各样的．所以微波加热器的类型也多种多样．主要类型有：箱式微波加热器、隧道式箱型加热器、波导型微波加热器以及表面波加热器和辐射型加热器等，在这里简单介绍两种常用设备。
箱式微波加热器
箱式微波加热器是微波加热应用中较为广泛的一种加热器。国内外已普及应用于食品烹调方面的微波炉。就是一种典型的箱式加热器。由于其对加工块状物体比较适宜，因此这种加热器已广泛应用于试验品快速加热、食品的快速烹调以及快速消毒等。箱式微波加热器的基本结构主要由腔体、微波系统、转盘、搅拌器炉门、观察窗、排湿孔等组成。
隧道式箱型加热器
隧道式箱型加热器是把几个箱式微波加热器串接在一起，可对被加工物品进行连续传输加热，又称为腔型加热器。为防止进出口处微波泄漏，必须装置微波漏能抑制器和吸收材料。隧道式加热器主要南微波加热箱、微波源、能量输送波导、漏能抑制器、排湿装置、传输机构等组成。其加工特点是：速度快、效率高、质量好。
微波膨化工艺流程
微波膨化淀粉食品的生产工艺流程
膨化食品一般都是以淀粉作为主要原料。微波膨化克服了传统油炸膨化造成产品含油量高等弊端，具有节能、环保等优点，对高新技术在食品中的应用及提高工厂经济效益都具有十分重要的意义。其基本生产工艺流程如下所示：
淀粉、水→调浆→糊化→制坯→汽蒸→冷却→切片成型→干燥→微波膨化→包装→食品
将谷物类、薯类、玉米淀粉加水糊化后，加入各种必要的食品添加剂，成型，然后进行预干燥，再用微波加热，膨化制作成各种食品，如薯类和玉米食品等的膨化，方便面、米饼等。
微波膨化蛋白质食品的生产工艺流程
一般的膨化食品都是以淀粉作为主要原料。对于以植物和动物蛋白为主要原料膨化的报道较少，主要因为蛋白质物料利用常规的膨化技术难以达到较好的膨化效果。利用微波的快速加热和内部加热的特点，如果蛋白质物料处理得当，具有合适的组织结构，也可以得到膨化的效果，这是一种新型的膨化技术。微波膨化鱼食品的基本生产工艺流程如下所示：
鱼→清洗和清理→速冻→切片→漂洗去腥→调味→预干燥→微波膨化→包装→食品
微波膨化果蔬食品的生产工艺流程
微波膨化方式加工果蔬脆片不增加食品的油脂含量，较好地保留了产品原有的风味，同时还具有杀菌、利于保持食品营养素、省时节能等特点。其生产工艺流程如下所示：
原料挑选→清洗去皮核→护色→切分→预干燥→微波膨化→包装→食品
食品性质对微波加热效果的影响
几何性质
食品的形状是影响微波加热的关键因素之一，形状越规则，受热越均匀。最有利于微波聚焦的理想形状是球形。微波的穿透能力是有限的，随着物料直径的加大，微波要达到中心的距离就会增大，中心部位就可能得不到微波能，而只能通过由外部向内部的传导来加热。
屏蔽物
一般情况下，被加工的物料的形状是不规则的，这在利用微波加工时就要采用屏蔽。屏蔽是指在食品的特定部位采用金属反射微波能，借以降低此部位的加热速率。铝是屏蔽最常用的材料，主要是因为它容易获得，而且容易包裹在要屏蔽的部位。
遮掩物
遮掩是指相邻两个物料连接处存在屏蔽作用，遮掩是相互的。只有在食品材料分开放置(不相接)的情况下才能得到最佳加热效果。
位置关系
不同种类食品的加热性能不同，其加热的速度也不同。不同种类的食品同时加工时，由于它们的加热性能不同，如果位置不对，就会使加热速度慢的食品受热不够，而加热速度快的食品受热过度。在加工时应将加热速度快的物料放在中间，加热慢的物料放在边上。
密度
通常情况下，密度和水分之间有一明显的关系，密度小的物料含水量小，密度大的物料含水量大。含水量大的物料加热所需要的热量大于含水量小的物料，热传导与密度有一定的关系。但对含水量较小、密度较小的物料来说，热传导的作用不太明显，而密度大的物料受热传导的影响则较大。
比热容
物料的比热容是单位质量物料温度升高或降低1℃时所吸收或放出的热量。物料的比热容与其水分含量有密切关系，含水量较高的物质比热容一般较大。此外，有些物料的介电损耗系数相当低，但由于其比热容小，在微波场中仍能被很好地加热。
热传导
热传导是温差一定时某种材料传递热的能力。由于穿透深度的关系，大块物料的中心往往加热不足，这就要靠热传导加以弥补。热传导受温差控制，即使是以热穿透为主的微波加工，微波加工时间较长时，热传导的作用就更加重要。如果没有热的传导，那么在微波加热的食品将出现温度差，就会减缓微波加热的速率。
水分含量
水分含量对原料(特别是食品半成品)吸收微波能量有重要的影响。通常原料中的水分含量越高，介电常数越大，越容易被加热。
盐含量
在微波场中，正负离子对微波能也有强烈的吸收作用，这对加了盐的食品原料特别重要。盐含量越高，穿透深度越小，从而产生表面强烈加热和中心加热不足的现象，但一般食品原料的含盐量都在正常范围内，食盐等盐类的含量对加热的影响不大。
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