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微波滅菌技術在食品行業的應用

2019-06-11

  微波食品殺菌機理: 微波是100MHz~100000MHz波段的電磁波,以微波殺菌的溫度場與電磁場相比較,電磁場是細菌致死的主要因素,特別是在較低溫度時。實驗給人們一種啟示,充分利用變化的電磁場將能獲得一種新的、在較低溫度下殺菌的手段和技術,開創既能殺菌又能保持食品風味和品質的有效殺菌途徑。一般而言電磁場殺菌是指104~1011Hz頻率段的電磁場。電磁場在殺菌過程中表現出來的“非熱因素成為細菌致死的主導因素“打破了常規加熱殺菌的格局,細菌欲生存而需抗爭的對象改為”電磁力“。對於脈衝電磁場殺菌的機理有多種假說。歸納起來,脈衝電磁場的殺菌機理主要表現在以下兩個方麵 :電場作用:分子生物學的研究表明,生物體內的大多數分子和原子是具有極性(等效電偶極子)和磁性(分子電流模型)的,因此外加電磁場必然會對生物產生影響或作用。在外加電磁場的作用下,電偶極子和分子電流會隨著電磁場的方向取向。在靜電磁場中,隻是建立一個新的狀態;但在時變電磁場中,電偶極子和分子電流會隨著電磁場的 變化而振動。顯然,不同強度分布的外加電磁場對不同生物的影響程度是不同的。醫學界在研究中發現細胞體在電磁場中有異常表現,典型的表現是對電磁波的應答現象。這種生物應答現象發生在遠離平衡狀態,生物體對滿足一定條件的電磁場的響應是非線性的,並表現出頻率特異性和功率特異性。效應的能源有時來自生物係統內部,外部電磁場隻是起到觸發作用。細胞是最基本的生命單元,在細胞中,細胞膜是研究得最多的部分。每個細胞膜內外都有一定的電位差,在外加電場的作用下,膜內外的電位差會增大,通透性會增加,細胞發生滲透,繼續適度處理,當電磁場達到一定值(E>E0,H>H0)時,細胞膜就發生不可修複的破裂這種現象稱為電穿孔。同時,由於電磁場是變化的,在極短的時間內,電磁場的頻率、強度都會發生極大的變化,在細胞膜上產生振蕩效應。不可逆的電穿孔和激烈的振蕩效應能使細胞破裂,這種破裂導致細胞結構紊亂,從而達到殺死細胞的目的,進而殺死細菌。電離作用:變化電磁場的介電阻斷性對食品中的微生物具有抑製作用。在外加電磁場的作用下,食品空間中的帶電料子將產生高速運動,撞擊食品分子,使食品分子分解,產生陰、陽離子,同時,電解質電解出陰、陽離子。這些陰、陽離子在強電磁場的作用下極為活躍,穿過本來就已提高通透性的細胞膜,與微生物內的生命物質如蛋白質、RNA作用,因而阻斷了細胞內正常生化反應和新陳代謝的進行。另外,電磁場能夠使水分子的氫氧鍵斷裂,在水中生成過量的超氧陰離子自由基、過氧化氫及自由質子。而過氧化氫有強烈的氧化作用,作用於生物分子,會破壞DNA,導致細胞死亡。液體介質中電離作用產生的臭氧同樣有強烈的氧化作用,能與細胞內物質發生一係列反應。以上兩種作用的聯合構成了殺死細菌體的主要因素。
  微波食品殺菌優點:1、時間短、速度快:常規熱力殺菌是通過熱傳導、對流或輻射等方式將熱量從食品表麵傳至內部,往往需較長時間,內部才能達到殺菌溫度。微波則利用其透射作用,以熱效應和非熱效應的共同作用,使物品內外均勻的、迅速升溫殺滅細菌。處理時間大大縮短,在強功率密度強度下,甚至隻要幾秒~數十秒即達到滿意效果。
  2、低溫殺菌、保持藥品成份:微波熱效應的快速升溫和非熱效應的生化作用,增強了殺菌功能。相比常規熱力殺菌在比較低溫的溫度、較短的時間內就能獲得滅蟲殺菌效果,一般殺菌溫度在75~80℃,處理時間3~5分鍾。微波特有加工方式能保留更多的有效成分,保持原有的色、香、味、形等風味。如采用常規熱力處理蔬菜保留的維生素C在46~50%,微波處理能達到60`90%;常規加熱豬肝維生素A保持在58%,而微波加熱則達84%。 3、節約能源:微波電磁轉換率高,一般在70%以上,優於加熱的電熱效率。加之,微波是直接對食品進行磁熱能量轉換,微波加熱器本身不會被加熱,因而不存在額外的熱功耗,所以節能省電,相比節電30~50%。
  4、殺菌均勻徹底:常規熱力殺菌是從物料表麵開始的,通過熱傳導,由表及裏的漸次加熱,內外存在溫差梯度,造成內外殺菌效果不一致,愈厚問題就愈突出。為保持食品風味,縮短處理時間,就得提高處理溫度換取處理時間的縮短,然而這將使食品表麵的色、香、味、形等品質下降。而微波的穿透性,使表麵與內部同時受熱,保證內外均勻殺菌。
  5、易自動化生產:微波設備操作簡便,沒有熱慣性,能根據生產工藝要求實時調控。整條生產線隻需1~2名操作工。
  6、工藝先進:微波殺菌設備不需要鍋爐、複雜的管道係統、煤場和運輸車輛等,隻需水、電基本條件即可,對廠房無特殊要求。投資少、見效快。
  7、節省占地麵積:微波設備無高溫餘熱,不產生熱輻射,能改善工作環境;而且設備結構緊湊、節省廠房麵積。
  食品滅菌典型應用:微波殺菌在食品工業中的應用早在1976年就已開始,據日本某公司統計用於糕點、米麵等食品殺菌的微波功率容量已占工業微波總量的34%。與此同時,在瑞典、德國、丹麥、意大立等國早已把微波殺菌用於切片麵包的包裝線上,因麵包切片在冷卻過程中,會受空氣中黴菌的汙染,從而大大縮短麵包的保存期。瑞典一家公司安裝一台2450MHz的麵包殺菌機,處理4400磅/小時的麵包片,經微波處理的麵包溫度由20℃上升到80℃,時間僅需1~2分鍾,處理後的麵包片保存期由原來的3~4天延長到30~40天。荷蘭的每日食品公司將微波技術用於對盒裝魚、肉、食品進行保鮮處理,產品均勻加熱到72~75℃後,可在0~4℃冷藏櫃中保存6星期,保證原味不變,新鮮如初,價格與冷凍食品接近。處理量為1500公斤/小時。
  我國從70年代起就開始了微波對中藥材、糧食等各類營養食品的殺菌保鮮研究和應用。在各種袋盒包裝食品、天然營養品的加工過程中,為保持各種營養成分和微生物不被破壞,通常采用真空冷凍幹燥和鈷60射線殺菌工藝,其缺陷是工藝複雜,生產周期長、設備投資大、放射性殘留影響使用範圍,且能耗高,效率低。而微波的穿透性能、不破壞營養成分與低溫殺菌特點,適合此類食品處理。向日葵官网安卓下载用2450MHz 10Kw微波幹燥殺菌機對花粉進行處理。生產實踐表明,比原工藝加工周期短、產品質量好、殺菌溫度低、保持營養成分等優點,效率提高幾十倍,節省電力92.5%(每年節電4萬度),產品已遠銷香港、新加坡、日本等地,目前該設備還廣泛應用於人參、豆奶粉、營養衝劑、藥材……等。
  用20KW微波食品殺菌機可以對袋包裝熏魚、、雞鴨、肉鬆等熟食品的殺菌處理,其生產能力為250kg/h,殺菌效果良好。如廣式叉燒經處理後在28℃溫度下,保存期可延長7天。現該類技術已推廣應用到魚製品、豆製品、肉製品、醬菜、飲料等生產廠家。溫州某公司采用我公司微波設備生產魚片,不僅加熱幹燥,而且進行殺菌滅黴。原采用遠紅外線烘烤魚片,每天產量1.5噸,耗電40Kwh,現微波隻需用電17Kwh,節能50%以上,魚片更顯酥脆可口。且徹底解決了易黴變問題。四川采用微波設備處理麻油豆幹特產,真空包裝後,在常溫下可保存數十天不變質。牛奶生產過程中,消毒殺菌是最重要的工藝,傳統方法是采用高溫短時巴氏殺菌。其缺陷是需要龐大的鍋爐和複雜的管道係統,且能耗高、煤場占地大、勞動強度高,還會帶來環境汙染等問題。使用微波液體殺菌機,對牛奶進行殺菌消毒,10KW微波功率加工能力為125~200kg/h,鮮奶在80℃左右處理數分鍾後,雜菌和大腸肝菌完全達到國家衛生標準要求,不僅營養成分保持不變,而且經微波作用的脂肪球直徑變小,有均質作用,增加了乳汗香味,有利於營養成分的吸收。
  微波應用前景:我公司自九十年代初開始涉足微波應用整機的研究、生產、開發等工作,是集科研、生產、銷售於一體的高科技企業。注冊資金人民幣500萬元,固定資產230萬元。現有微波教授級高工1人、高級工程師15人,中級職稱26人。微波產品的市場占有率列國內本行業三甲之內。微波食品滅菌和微波製藥設備技術領先,並獲多項微波設備製造技術的國家專利。近期我公司通過國際交流,從國外發達國家引進先進的微波工程設計成套技術,大大提高了我公司微波產品檔次,從而也帶動了國內微波工程應用技術水平大幅提高。向日葵官方下载网站APP現已開發出與國際接軌的微波真空幹燥設備、微波滾筒加熱、幹燥設備、微波中草藥提取設備、口服液滅菌設備。其微波設備製造技術處於行業領先地位。目前我公司將發揮技術優勢,願意真誠與食品界有誌人士一道緊密合作,開展微波技術在食品工業的殺菌、保鮮、加熱、熟化等應用研究,改造我國傳統食品加工工藝。迅速將有廣闊前景的微波應用領域推向產業化。

微波滅菌技術在食品行業的應用


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