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第五章物理技术处理食品新进展教学目的和要求主要内容微波技术超声技术高压技术第一节微波技术微波加热特点加热速度快加热均匀性好加热易于瞬时控制一、微波技术发展历史二、微波加热原理微波:非电离辐射。当微波在传输过程中遇到不同的材料时,会产生反射、吸收和穿透现象。介电物质:性能介于导体和绝缘体之间,具有吸收、穿透和反射微波的性能。(一)微波的加热机理食品工业中所使用的微波设备主要是利用微波的热效应。食品中的水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物等都属于电介质,微波对它们的加热称作介电感应加热(dielectricheating)。偶极子:被加热的介电物质通常由许多一端带正电、一端带负电的分子组成,这类分子称之为偶极子。无电场作用下,偶极子在介质中做杂乱无规则运动。(二)产热机制离子极化介电物质在直流电场作用下,偶极分子重新排列,由杂乱无规则排列的偶极子变成有一定取向的有规则的偶极子的过程。偶极子转向(三)微波对介质穿透作用半功率穿透深度(D1/2):微波功率透入材料后,功率衰减到表面值的一半的距离。注:穿透深度还与温度有一定关系。低温和低频(λ长)时在食品有较大的穿透深度。介电材料不同,因它们的介电常数及介电损耗不同,故微波对它们的穿透能力(深度)也不同。介电材料的含水量及微波的频率不同,微波对介电材料的穿透能力(深度)不同。(四)影响微波加热因素影响微波加热因素有:微波特性(微波频率、电场强度)物料的微波吸收功率和温度升高物料性质(介电常数、密度、比热容、介电损耗角正切)1、微波频率从加热角度看,频率越高,加热速率快。但频率越高,微波波长越短,穿透深度越小。频率还会影响介质损耗系数,频率越高,介质损耗系数越大。2、电场强度电场强度是与微波加热器功率相关连的指标。功率大,电场强度大,加热速度快。食品加工中,加热操作需根据加工要求来进行。加热速率不一定越快越好。微波加热器有功率调节旋钮,以适应不同的加工要求。微波加热操作可迅速加热和无惰性的随输出功率的改变而变化,满足食品不同加工阶段不同的加热要求。3、物料的微波吸收功率和温度升高物料吸收微波的能力主要由介电常数,介质损耗角正切来决定,另外与电场强度和微波工作频率有关。介电常数----阻止微波能量穿过的能力量度。介质损耗角正切----介质消耗微波能量的效率。介质的固有介电特性(介电损耗因子ε):εrtanδ食品材料的介电特性不同,其对微波的吸收特性就不同。适宜的介电损耗因子10-2ε54、物料介电性质--介电强度,介电损耗不同介质有不同的介电常数和介质损耗角正切。水的介电常数和介质损耗角正切比一般介质大。因此,在一般物料中,含水量越大,其介质损耗也越大,升温越快。----微波自平衡作用物料的介电性质还与微波频率有关。介电常数与频率的关系不是很大,但在高频时的介质损耗系数要比在915MHz时的小许多(P247表5-2)。5、物料的密度物料密度越大,升温越慢。物料密度不仅影响微波对物体的加热,而且还影响物料的介电性质。物料密度提高,介电常数以近似线性关系趋于增加。6、物料的比热容比热容小的物质温度升高的速度快三、微波加热系统的组成及频率的选用微波应用系统常用的材料微波频率的选择:目前用于工业微波加热的频率主要有915MHz和2450MHz。915MHz具有较大穿透深度,获得较大的功率微波选择性加热特点:优点:1.加热效率高,节约能源,易控制2.可用于较干燥的谷物杀灭害虫缺点:微波的选择性加热是造成微波加热不均匀(runawayheating)的主要原因之一微波穿透性特点:优点:1.实现包装后食品的短时杀菌。2.加热时间短,干燥速度快,而且对有些食品还能起到特有的膨化效果。3.快速解冻。缺点:微波加热的穿透性是造成微波加热不均匀(runawayheating)的另一个主要原因之一。优点:加热、干燥速度快,所需时间短加热效率高加热过程具有自动平衡性能*物料加热均匀、产品质量高设备操作简单,适应性强,且占地面积小,工作环境良好缺点:微波加热最主要的缺点是电能消耗大。微波技术在食品工业中的必威体育精装版发展用于食品的解冻和软化用于食品的烹调及预加工用于食品物料的干燥(包括真空干燥、冷冻干燥)用于食品的杀菌消毒与灭酶用于焙烤与烘烤微波萃取用于食品物料的去壳去
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