食品微波加熱論文

1、福建中醫(yī)藥大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù) 食品加工保藏原理（論文）福建中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院課程論文授課時(shí)間：2016 2017 年度 第 1 學(xué)期課程名稱(chēng)： 食品加工與保藏原理 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 2015級(jí)食品科學(xué)與工程 學(xué) 號(hào)： 3150406024 姓名： 鄭鵬 成 績(jī)： 授課教師： 孔祥佳 2016年 12 月微波殺菌技術(shù)在食品中的運(yùn)用和發(fā)展前景摘 要微波是一種頻率由 300MHz至300GHz的電磁波其波長(zhǎng)為0.0011m，比光波、紅外波的波長(zhǎng)長(zhǎng)，屬高頻波段的電磁波。由于微波具有電磁波的直線傳播、遇金屬發(fā)生反射、能量傳輸?shù)炔▌?dòng)特性以及輻射相位滯后等高頻特性和熱特性，被廣泛運(yùn)用于軍事、通訊、食品、醫(yī)藥、等諸

2、多領(lǐng)域，而在食品殺菌的運(yùn)用中，微波滅菌是一種相對(duì)較新的滅菌方法。微波滅菌是一種廉價(jià)、方便、快捷、安全、高效的滅菌方法。所以關(guān)于微波滅菌效果的研究和探討已有不少。研究表明，微波滅菌在食品領(lǐng)域中具有很好的實(shí)用性，本文就食品中微波滅菌的機(jī)理、效果及應(yīng)用做如下綜述。關(guān)鍵詞：微波殺菌：食品殺菌：微波的滅菌機(jī)理Use and development prospect of Microwave sterilization in foodAbstractMicrowave is a kind of electromagnetic wave from 300 MHZ to 300 GHZ frequency i

3、ts wavelength is 0.001 to 1 m, longer than the wavelength of light wave, infrared wave, high frequency band of the electromagnetic wave. Because the microwave has linear transmission of electromagnetic wave of metal wave characteristics such as reflection, energy transfer and the phase lag of the ra

4、diation properties and thermal characteristics such as high frequency, widely used in military, communications, food, medicine, and other fields, and in the use of food sterilization, microwave sterilization is a relatively new sterilization method. Microwave sterilization is a kind of cheap, conven

5、ient, fast, safe and efficient method of sterilization. So the research on microwave sterilization effect and discusses has quite a few. Research shows that in the field of microwave sterilization in food has the very good practicability, in this paper, the mechanism and effect of microwave steriliz

6、ation in food and application were reviewed as follows.Key words: Microwave sterilization：Food pasteurization：Microwave sterilization mechanism11 微波的性質(zhì)及產(chǎn)生方法微波是一種頻率高、波長(zhǎng)短的電磁波，按其波長(zhǎng)范圍一般劃分為三個(gè)波段：分米波、厘米波 與毫米波。波長(zhǎng)范圍為lm到lmm，其對(duì)應(yīng)頻率從300MHz到300GHz。為了避免對(duì)雷達(dá)、通訊、 導(dǎo)航等微波設(shè)備的干擾，目前很多國(guó)家采用工業(yè)、科研、醫(yī)療專(zhuān)用頻率，其中最常用的是2450MHz 與915MHz

7、，一般使用連續(xù)波。用于消毒方面的微波頻率，國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定為2450+_50MHz與 915_+25MHz。微波是由磁控管震蕩電路產(chǎn)生的，磁控管將直流電能直接變成微波震蕩輸出。磁控管通電工作時(shí)，陽(yáng)極與陰極空間稱(chēng)為作用空間，在作用空間內(nèi)，激起了一個(gè)個(gè)繞縱軸旋轉(zhuǎn)的高頻電磁波；同時(shí)在作用空間內(nèi)，電子在直流電場(chǎng)與磁場(chǎng)所組成的止交場(chǎng)的作用下，形成了輪輻狀的電子云，圍繞著陰極旋轉(zhuǎn)。磁控管的結(jié)構(gòu)尺寸有滿足了使輪輻狀電子云與高頻電磁波同步旋轉(zhuǎn)的條件。這樣，每當(dāng)電子云的“輪輻”經(jīng)過(guò)諧振腔的腔口時(shí)，電子都恰遇高頻場(chǎng)向拒斥場(chǎng)的阻力而減慢運(yùn)動(dòng) 速度，從而電子把從直流電場(chǎng)獲得的能量不斷地傳送給高頻磁場(chǎng)，使微波振蕩得以建立起

8、來(lái)持續(xù) 穩(wěn)定的微波能量，并作為微波源向外輸出微波能量。傳統(tǒng)的加熱方法通過(guò)熱傳導(dǎo)使熱量從物體表面?zhèn)鞯轿矬w內(nèi)部，使其升溫并達(dá)到熱平衡，因此需要較長(zhǎng)的加熱時(shí)間。 而微波加熱方法則通過(guò)微波場(chǎng)下的極性分子的熱運(yùn)動(dòng)，由熱運(yùn)動(dòng)引起的分子之間 的類(lèi)似摩擦的作用來(lái)加熱，微波加熱的特點(diǎn)是，在食物各點(diǎn)上同時(shí)加熱，加熱較均勻且速度快。12 微波殺菌的熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)微波熱效應(yīng)是指進(jìn)入生物系統(tǒng)的電磁能轉(zhuǎn)化為熱能所引起的生物效應(yīng)，是由分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的效應(yīng)，表現(xiàn)為生物體的溫度逐漸上升。微波由空間直接向生物體輻射，因生物體內(nèi)部含有導(dǎo)電程度 不等的各種體液、極性生物分子、電解質(zhì)離子以及非極性分子等(相當(dāng)于一個(gè)復(fù)雜的電阻電容組合

9、體)，在微波輻射電磁場(chǎng)的作用下，非極性分子被極化成偶極子；這些被極化成的偶極予、極性分子、電解質(zhì)離子等，將由無(wú)規(guī)律的排列變成沿電場(chǎng)方向排列，并隨交變電場(chǎng)方向的變動(dòng)而旋 轉(zhuǎn)，可與周?chē)Ｗ影l(fā)生碰撞、摩擦；微波頻率高，其交變電場(chǎng)的方向變動(dòng)很快，這種取向運(yùn)動(dòng)使偶極子、體內(nèi)帶電膠體顆粒、電解質(zhì)離子與周?chē)橘|(zhì)產(chǎn)生快速振蕩摩擦而產(chǎn)熱。因此微波加熱與其他加熱方式不同，不是從外到內(nèi)傳熱，而是內(nèi)外同時(shí)受熱(劉秀紅，2002)。微波能達(dá)到的地方，吸收介質(zhì)均能吸收微波并很快將微波轉(zhuǎn)化為熱能，致使微生物死亡。關(guān)于微波的非熱效應(yīng)，從現(xiàn)代生物及物理化學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看是很難否定的。在強(qiáng)力的微波電場(chǎng)中，構(gòu)成生物體的各種高分子的可動(dòng)性

10、基團(tuán)、極性基團(tuán)、離子等會(huì)激烈地振動(dòng)，因而可引起蛋白質(zhì)和核酸等生物體組織成分的變性，致使微生物死亡。因此，微波的非熱作用很難和熱作用分開(kāi)討論。最近日本等國(guó)已開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的研究設(shè)備，進(jìn)行了全面的研究，微波殺菌的非熱效應(yīng)得到了確認(rèn)。（2003，涂順明）總之，最新研究認(rèn)為，微波殺菌時(shí)除了熱效應(yīng)外，還有非熱力生物效應(yīng)，具有二者協(xié)同增效的作用，殺死微生物的效果。21 微波對(duì)枯草桿菌和大腸桿菌等菌的殺菌效果 日本的赤星教授等人利用2450MHz的微波（連續(xù)波）對(duì)枯草桿菌芽孢進(jìn)行了致死速度的研究。首先在固定培養(yǎng)基上培養(yǎng)枯草桿菌，待芽孢形成后，將其分散在已滅菌的生理鹽水中，制備好細(xì)菌濃度為3*108/ml 的細(xì)菌

11、原液。另將裝有48ml肉汁的試樣容器分別置于微波諧振腔爐及恒溫油浴槽中，各自利用自身的熱源升到設(shè)定溫度后，分別各加2ml細(xì)菌原液，在同一溫度下對(duì)50ml微生物試樣進(jìn)行加熱處理。結(jié)果證明：微波加熱和普通油浴加熱對(duì)枯草桿菌芽孢的致死速度有明顯的差別。在常壓液體培養(yǎng)基沸點(diǎn)105°C條件下，普通油浴加熱的TDT（熱力致死時(shí)間）為240s，而微波加熱的TDT（105°C）在輸入功率5W下為150s，20W條件下為90s。在微波殺菌中殺菌時(shí)間相同，殺菌溫度越高，儲(chǔ)藏期間微生物生長(zhǎng)越緩慢，菌落總數(shù)越少，這種現(xiàn)象證明了微波殺菌熱效應(yīng)對(duì)細(xì)菌的滅活作用。杭鋒試驗(yàn)研究表明，當(dāng)處理方式相同時(shí)，殺菌

12、溫度決定微波對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺菌效果2。黃明等研究發(fā)現(xiàn)在殺菌時(shí)間為 5 min 和10 min 時(shí)，微波對(duì)枯草桿菌黑色變種芽孢的致死率 95°C 明顯大于 85°C (P<0.05)，但當(dāng)殺菌時(shí)間增加到 20 min 時(shí)，兩溫度下的芽孢致死率差異不顯著(P>0.05)，都接近 100%1 因此，微波加熱殺菌的效果得以進(jìn)一步確認(rèn)。22 微波殺菌在食品中的應(yīng)用 各國(guó)采用微波殺菌的食品有很多，據(jù)報(bào)道有下列各類(lèi)食品；生肉及肉類(lèi)加工制品9，（微波殺菌技術(shù)在鹽水鵝保鮮中的應(yīng)用及對(duì)其腐敗微生物的致死機(jī)理研究，王曉慶） 、奶制品，例如在研究牛奶微波殺菌中可以替代巴氏

13、殺菌的微波殺菌工藝：微波功率7 kw、牛奶質(zhì)量5.4kg、殺菌時(shí)問(wèn)117s。測(cè)得該工藝所得牛奶終溫為61，檢測(cè)在該溫度下經(jīng)不同時(shí)間水浴熱殺菌后牛奶中菌落總數(shù)， 結(jié)果表明39 min時(shí)菌落總數(shù)殘留量與微波殺菌后相等。將這兩種方法對(duì)牛奶中主要營(yíng)養(yǎng)成分、 色澤、濁度進(jìn)行比較，結(jié)果表明微波殺菌后蛋白質(zhì)、乳糖、維生素C等營(yíng)養(yǎng)成分及色澤、濁度等均與原料奶未出現(xiàn)明顯差別。牛奶經(jīng)熱殺菌后，維生素C含量、濁度有很大變化，蛋白 質(zhì)、乳糖含量也比微波殺菌后含量偏低，色澤也差于微波殺菌牛奶的6。（牛奶微波殺菌工藝研究與設(shè)計(jì)，高曉臣）、調(diào)料品類(lèi)，例如，使用微波處理對(duì)黑胡椒辛辣味的胡椒堿含量影響較小，相比低功率較長(zhǎng)時(shí)間處

14、理黑胡，高功率短時(shí)間處理對(duì)胡椒精油的損失更少。采用氣相色譜質(zhì)譜法(GCMS)對(duì)微波處理后黑胡椒中的香氣成分進(jìn)行分析，微波處理對(duì)黑胡椒香氣有一定的影響，微波高功率短時(shí)處理對(duì)黑胡椒香氣成分的保留優(yōu)于低功率長(zhǎng)時(shí)間處理7。（黑胡椒中霉菌菌群分析及控制技術(shù)的研究，陳瑩）、水產(chǎn)糜類(lèi)制品、面包糕點(diǎn)類(lèi)等。此外還有采用微波對(duì)谷物、淀粉、玉米粉等產(chǎn)品進(jìn)行殺菌防霉、防蟲(chóng)、提高保存性和利用率的諸多報(bào)道，例如，淀粉生產(chǎn)廢水微波滅菌工藝，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，獲得最佳滅菌工藝條件為：廢水 100 mL 置于 250 mL 三角瓶中、微波功率 500 W 輻照時(shí)間 3 min，隨后根據(jù)廢水資源化需求加入5%葡萄糖，微波二次輻照3 mi

15、n。經(jīng)過(guò)上述處理，可將廢水培養(yǎng)基完全滅菌。在此條件下處理的廢水培養(yǎng)基的總糖、還原糖及蛋白質(zhì)的損失率分別為 3.11%、3.04%和 16.29%，低于經(jīng)高壓蒸汽滅菌法處理后的損失率8。（淀粉廢水資源化處理中微波滅菌工藝及機(jī)理研究，張 悅）微波加熱不需要熱的傳導(dǎo)，可使食品內(nèi)部直接產(chǎn)熱，因此在食品加工中應(yīng)用時(shí)，能顯著縮短加工時(shí)間，保證殺菌效果，延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期。下圖 1-1所示為各種食品經(jīng)微波照射后與對(duì)樣的比較結(jié)果，圖中清楚的顯示，經(jīng)微波照射后的產(chǎn)品，保質(zhì)期得到很大的提高，充分證明了微波殺菌的效果。圖表 1-13.1 微波殺菌的前景和總結(jié)微波殺菌技術(shù)與傳統(tǒng)食品殺菌方式相比已有了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用也日

16、漸廣泛。它是一種現(xiàn)代高新技術(shù)，利用微波對(duì)食品進(jìn)行殺菌處理，有著很多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)進(jìn)一步研究使其更加成熟、可靠、節(jié)能、安全。由于脈沖微波殺菌主要是利用非熱效應(yīng)，因此應(yīng)大力加強(qiáng)對(duì)脈沖微波殺菌的非熱生物效應(yīng)機(jī)理以及其應(yīng)用的研究，探索脈沖微波低溫殺菌更高的工藝技術(shù)和設(shè)備，研制性能優(yōu)越全滿的脈沖微波殺菌設(shè)備。隨著研究的進(jìn)展和深入，微波殺菌技術(shù)一定能夠給食品加工業(yè)帶來(lái)新發(fā)展和轉(zhuǎn)變。參考文獻(xiàn)1 黃明, 黃峰, 周興虎,等. 微波處理對(duì)枯草桿菌芽孢致死效果研究 J. 食品科學(xué), 2010 (9): 27-29.2 杭鋒, 陳衛(wèi), 陳帥, 等. 微波致死大腸桿菌和金黃色葡萄球菌影響因子的研究 J. 食品與機(jī)械, 200