食品技术原理之第6章ppt课件.ppt

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1、食品加工与保藏原理第六章食品的微波处理技术微波技术的发展历史微波的性质与加热机理微波加热在食品工业中的应用微波加热设备的组成及选用微波的安全使用及防护第一节微波技术的发展历史1940BirminghamU.1945.10.9RaytheonC.第一个专利1947RaytheonC.第一台微波炉1965在美国隧道式炸马铃薯片参见图6-1图6-1世界上第一台微波炉第二节微波的性质与加热机理微波的性质微波是频率非常高的电磁波，又称为超高频波，频率大约从300MHz到300GHz*。之所以称为微波，是因为其波长在10mm~1m，比普通的无线

2、电波波长更微小。*：1GHz=103MHz=109HzISM(IndustryScientific&Medical)食品工业所使用的微波加热设备的频率有915MHz(美国用896MHz)和2450MHz两种，而普通家用微波炉使用的频率则一般为2450MHz。微波常在一定尺寸的波导管内传输。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介电材料(dielectricmaterial)，微波对它们的加热称作介电感应加热(dielectricheating)。参见图6-2、6

3、-3图6-2水分子的极性图6-3微波加热机理示意图微波加热的特性(一)选择性(二)穿透性(一)选择性在微波场中，各电介质吸收微波而产生的热能可用下式表示：式中:P：在单位时间(1s)内，单位体积电介质(1cm3)吸收微波所产生的热能(W·cm-3)f：微波频率(Hz)E：电极间电场强度(V·cm-1)ε：电介质的介电常数δ：电介质的损失角(导电率)参见表6-1tanδ：电介质的有效损耗正切dielectriclossfactor(ε.tanδ)是每种介电材料所固有的性质，称为损耗因数或介电损失电介质介电常数(ε)导电率(tanδ)损

4、耗因数(ε·tanδ)水(3000MHz)770.1511.55冰(-12℃，3000MHz)3.20.000950.00304含水食品0.5~35生豚肉(-15℃，2450MHz)6.81.28.16生牛肉(-15℃，2450MHz)5.00.150.75马铃薯(2450MHz)4.50.20.9碗豆(2450MHz)2.50.20.5菠菜(2450MHz)13.00.56.5小麦粉(含水率8%，4MHz)2.60.030.078木材(硬干材)30.030.09木材(软干材)50.0650.325生橡胶2.3~2.50.0120.

5、0276~0.03塑料0.005~0.1聚乙烯2.30.00050.00115聚氯乙烯3~50.025~0.050.075~0.25聚苯乙烯2.6~3.00.0002~0.00040.00052~0.0012陶瓷器、纸0.1~0.2玻璃0.05表6-1一些电介质的损耗因数微波的选择性加热给微波加热的好处和坏处好处：加热效率高，节约能源，易控制；可用于干燥谷物的杀虫。坏处：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。为了克服微波的选择性加热所带来的加热不均匀，方法主要有以下几点：要了解被加热物体

6、的电容特性；按照半衰深度的大小，将食品进行分割；改进容器，克服棱角效应；流体食品可结合搅拌方法；可结合远红外、热风加热等方式。(二)穿透性假设P0为电介质表面的入射电场，P为某一穿透深度D时的电场，则有如下关系存在：式中：D：微波的穿透深度(m)λ：所用微波的波长(m)ε：被加热物体的的介电常数tanδ：被加热物体的导电率由上两式可知道穿透深度D也是ε和tanδ的函数，受被加热物体性质、温度、状态的影响。参见表6-2P＝P0e-2αD被加热物体名称温度915MHz2450MHz(℃)半衰深度(cm)半衰深度(cm)-12.01500

7、780水14.56.60.955.016.32.395.029.54.8-51.170.018.2牛肉-17.79.87.64.51.1246.0冷冻干燥的牛肉-60.0550.0190.0-17.7180.064.0表6-2一些物质的微波穿透深度微波的穿透性对于微波加热的好处和坏处好处：实现包装后食品的短时杀菌。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。快速解冻。坏处：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。为了克服微波穿透性带来的加热不均匀，主要有以下方法：使

8、微波从各个方向照射被加热物体；参见图6-4承载被加热物体的托盘采用微波穿透性好的材料，并且可以旋转；微波炉炉壁和炉底采用可反射微波的材料；被加热物体的厚度应在半衰深度的2倍左右。微波的穿透性与温度分布微波加热最大的问题就是加热不均匀。