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有機(jī)食品的干燥殺菌技術(shù)
閱讀：1872發(fā)布時(shí)間：2017-6-7
從化學(xué)成分的角度，把食品稱(chēng)做“有機(jī)食品”的說(shuō)法是沒(méi)有意義的 。所以，這里所說(shuō)的“有機(jī)”不是化學(xué)上的概念——分子中含碳元素——而是指采取一種有機(jī)的耕作和加工方式。有機(jī)食品是指按照這種方式生產(chǎn)和加工的；產(chǎn)品符合或國(guó)家有機(jī)食品要求和標(biāo)準(zhǔn)；并通過(guò)國(guó)家有機(jī)食品認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證的一切農(nóng)副產(chǎn)品及其加工品，包括糧食、食用油、菌類(lèi)、蔬菜、水果、瓜果，干果，奶制品、禽畜產(chǎn)品、蜂蜜、水產(chǎn)品、調(diào)料等。
有機(jī)食品的主要特點(diǎn)來(lái)自于生態(tài)良好的有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系.有機(jī)食品的生產(chǎn)和加工，不使用化學(xué)農(nóng)藥、化肥、化學(xué)防腐劑等合成物質(zhì)，也不用從物質(zhì)的化學(xué)成分來(lái)分析，所有食品都是由含碳化合物組成的有機(jī)物質(zhì)，都是有機(jī)的食品，沒(méi)有非有機(jī)的食品，因此基因工程生物及其產(chǎn)物，因此，有機(jī)食品是一類(lèi)真正來(lái)自于自然、富營(yíng)養(yǎng)、高品質(zhì)和安全環(huán)保的生態(tài)食品。
有機(jī)食品微波殺菌干燥設(shè)備：
1.微波殺菌機(jī)理
微波殺菌主要使食品中的微生物在微波熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)的作用下，使其內(nèi)部的蛋白質(zhì)和生理活性物質(zhì)發(fā)生變異或破壞，從而導(dǎo)致生物體生長(zhǎng)發(fā)育異常，直至殺滅。
1.1微波殺菌的熱效應(yīng)理論
微波是一種電磁波，可產(chǎn)生高頻電場(chǎng)。當(dāng)微波進(jìn)入介質(zhì)內(nèi)部時(shí)，介質(zhì)內(nèi)部的極性分子，如水、蛋白質(zhì)及核酸等隨著電磁場(chǎng)的頻率不斷改變極性方向，使分子來(lái)回劇烈轉(zhuǎn)動(dòng)，相互摩擦產(chǎn)生熱。由于電磁場(chǎng)頻率很高(如常用的微波爐頻率為2450MHz，相當(dāng)于使水分子在1s內(nèi)發(fā)生180度來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)2415億次)，導(dǎo)致介質(zhì)溫度急劇升高，微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸等極性分子變性，從而達(dá)到殺菌效果。
1.2微波殺菌的非熱效應(yīng)理論
細(xì)菌、酵母菌等微生物都是由水、蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪和無(wú)機(jī)物等復(fù)雜化合物構(gòu)成的一種凝聚態(tài)物質(zhì)。其中水是生物細(xì)胞的主要成分，含量為75%～85%，細(xì)菌的各種生理活動(dòng)都有水參加，如細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖過(guò)程，對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，細(xì)胞質(zhì)的擴(kuò)散、滲透及吸附等。在一定微波場(chǎng)的作用下，食品中的菌體也會(huì)因自身水分的極化而同時(shí)吸收微波能升溫。由于它們是凝聚態(tài)介質(zhì)，分子間的強(qiáng)作用力加強(qiáng)了微波能的能量轉(zhuǎn)化，從而使體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)同時(shí)受到無(wú)極性熱運(yùn)動(dòng)和極性轉(zhuǎn)變兩方面的作用，使其空間結(jié)構(gòu)變化或破壞而導(dǎo)致變性。蛋白質(zhì)變性后，其溶解度、粘度、膨脹性、滲透性及穩(wěn)定性都會(huì)發(fā)生明顯變化， 從而使細(xì)胞失去生物活性。
從生物物理學(xué)角度來(lái)看，組成微生物的蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子和作為極性分子的水在高頻率、強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度的微波場(chǎng)中將被極化，并隨著微波場(chǎng)極性的迅速改變而引起蛋白質(zhì)等極性分子集團(tuán)電性質(zhì)變化。它們同樣能將微波能轉(zhuǎn)換成熱能而使自身溫度升高，電性、能量的變化將引起蛋白質(zhì)等生物大分子變性。
從能量角度考慮，盡管微波量子能量不能破壞生物體內(nèi)的共價(jià)鍵，但對(duì)氫鍵、范德化力、疏水相互作用、鹽鍵等賴(lài)以維持核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵具有一定的破壞作用，這些次級(jí)鍵是維持核酸、蛋白質(zhì)空間構(gòu)象，生物膜結(jié)構(gòu)的作用力。這些次級(jí)鍵一旦遭到破壞，將危及生物大分子的空間結(jié)構(gòu)，影響其正常生理功能。
從細(xì)胞生物學(xué)角度分析，微波對(duì)微生物(以細(xì)菌為例)也具有生物學(xué)效應(yīng)。
一是細(xì)菌的細(xì)胞壁的主要成分不是纖維素，而是肽聚糖(N-乙酰葡萄糖胺與N-乙酰胞壁酸通過(guò)α-1，4糖苷鍵連接而成)。特別是革蘭氏陰性菌細(xì)菌壁內(nèi)蛋白質(zhì)含量較高，在微波場(chǎng)中，細(xì)胞壁發(fā)生機(jī)械性損傷，使細(xì)胞質(zhì)外漏，影響其正常生理活動(dòng)。
二是細(xì)菌的細(xì)胞膜是由膦脂和蛋白質(zhì)組成的具有選擇性的半透性膜，它是細(xì)菌細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息交換的場(chǎng)所。細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)外存在著離子濃度梯度差，如細(xì)胞內(nèi)是高K+、低Na+，而外界環(huán)境則是高Na+，低K+，這種離子梯度是由分布在細(xì)胞膜上的Na+，K+泵逆濃度梯度主動(dòng)運(yùn)輸來(lái)維持的，其它的離子如Ca2+，細(xì)胞內(nèi)外也存在著明顯的離子濃度梯度差，由Ca2+泵來(lái)維持。這些生物離子泵在高頻率的微波場(chǎng)中，將不能正常發(fā)揮其生理功能。按照細(xì)胞離子通道學(xué)說(shuō)，細(xì)胞與外界進(jìn)行一系列復(fù)雜的生理過(guò)程是依靠細(xì)胞膜內(nèi)外電位差控制的，即膜電位的改變能激活(開(kāi)放)或關(guān)閉與外界的通道，若細(xì)胞正常膜電位狀態(tài)遭到破壞，必然會(huì)影響其正常生理活動(dòng)，以致危及細(xì)菌的存活。
三是細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的酶，在高頻率、強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度的微波場(chǎng)中，其功能可能紊亂或失活，特別是那些以金屬離子為輔助因子的金屬酶在微波場(chǎng)的作用下，金屬離子所處的環(huán)境可能發(fā)生變化，影響這些酶的活性。四是細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有核膜和細(xì)胞核，只有擬核區(qū)。在擬核區(qū)內(nèi)，其遺傳物質(zhì)的載體——染色體是裸露的環(huán)狀DNA，沒(méi)有或結(jié)合極少量組蛋白，其DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中A=T，CµG堿基對(duì)間的氫鍵易受到微波的沖擊而破壞。
2.微波對(duì)食品的殺菌作用
國(guó)外利用微波殺菌已應(yīng)用于食品工業(yè)生產(chǎn)，如日本的磨菇小包裝,，荷蘭和美國(guó)的熟食品蔬菜、飲料小包裝，匈牙利的方便食品，都經(jīng)過(guò)微波殺菌后在市場(chǎng)上流通。國(guó)內(nèi)用微波對(duì)食品殺菌也有了初步研究。有研究者對(duì)啤酒采用中高功率殺菌后，菌落總數(shù)小于14個(gè)/mL， 大腸菌群未檢出，都符合國(guó)標(biāo)GB 4927-85(菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)分別小于50和3個(gè)/mL)。有人用微波照射月餅，研究對(duì)霉菌的殺滅作用。
結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)條件下，經(jīng)微波照射30s， 溫度僅升高5414℃，根本達(dá)不到霉菌的熱致死點(diǎn)(一般霉菌的熱致死點(diǎn)為6215℃)但對(duì)霉菌的殺滅率已達(dá)70%，這說(shuō)明微波殺菌除熱效應(yīng)外，應(yīng)有非熱效應(yīng)存在，許多文獻(xiàn)都支持上述觀點(diǎn)，其他研究者在實(shí)驗(yàn)中也證實(shí)了上述結(jié)論，經(jīng)微波照射2min，對(duì)曲霉的殺滅率達(dá)100%，對(duì)青霉的殺滅率達(dá)99199%，同時(shí)微波具有作用時(shí)間短,，升溫快和殺菌效果好的優(yōu)點(diǎn)。
有研究者用微波設(shè)備對(duì)魚(yú)丸、魚(yú)片、熏魚(yú)、醬油、香腸、牛肉干、火腿、及糕點(diǎn)等數(shù)十種物料進(jìn)行廣泛地試驗(yàn)，并根據(jù)食品的介電常數(shù)、含水量，確定其殺菌時(shí)間、功率密度等工藝參數(shù)，得到了食品物料的介電機(jī)理及在微波場(chǎng)中升溫的理論模型，證實(shí)了微波對(duì)食品滅菌具有一定的非熱作用。
后來(lái)，其它研究者還發(fā)現(xiàn)，醬油經(jīng)微波處理后，可以抑制霉菌的生長(zhǎng)及殺滅腸道致病菌， 但對(duì)氨基酸態(tài)氮無(wú)破壞作用。此外，用微波對(duì)牛奶殺菌消毒后，細(xì)菌和大腸桿菌數(shù)*達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，不僅營(yíng)養(yǎng)成份保持不變，而且脂肪球直徑變小，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，有利于人體消化和吸收。
食品包裝用紙消毒的常規(guī)方法為化學(xué)或物理方法，但會(huì)損傷紙的品質(zhì)，尤其是化學(xué)方法， 因其會(huì)產(chǎn)生臭味而降低紙的使用價(jià)值。而紫外線(xiàn)殺菌，僅能殺滅包裝紙表面的大部分細(xì)菌， 效果也不理想。有研究者用微波對(duì)質(zhì)量3kg、體積為15cm×12cm×25cm的冰棍紙和60g糖紙殺菌，僅用5s即能殺滅包括紙面表層的試驗(yàn)微生物，無(wú)菌實(shí)驗(yàn)也證明效果是好的。
3.微波對(duì)食品的保鮮作用
國(guó)外對(duì)食品使用防腐劑有嚴(yán)格要求，微波殺菌的顯著效果可以使食品不添加防腐劑而延長(zhǎng)保鮮期。例如，瑞典、德國(guó)和丹麥均使用微波對(duì)切片面包殺菌防霉保鮮的工業(yè)化生產(chǎn)，其保鮮期由原來(lái)的3～4d延長(zhǎng)到30～60d 。意大利的OMAC公司的袋裝生面條微波殺菌防霉裝置，每小時(shí)加工量為500kg，能很好地解決生面條的保鮮問(wèn)題。
1988年荷蘭的三角洲每日公司將盒裝魚(yú)等肉食品用微波處理后在0～4℃下可保存6個(gè)星期，原味不變,新鮮如初。
國(guó)內(nèi)，研究利用微波保鮮食品也有了一定的進(jìn)展。吳暉等人研究了微波處理對(duì)豆腐保鮮期的影響。結(jié)果表明，豆腐經(jīng)微波處理315min，在25℃下可保鮮3d，而對(duì)照樣組僅保鮮015d王盛良等人將普通市售月餅用微波照射后于28℃恒溫箱中培養(yǎng)觀察其霉變情況，同時(shí)設(shè)置實(shí)驗(yàn)對(duì)照組。結(jié)果，對(duì)照組第6天開(kāi)始霉變，第12天全部霉變，而試驗(yàn)組至第40天未見(jiàn)長(zhǎng)霉，隨后放置室溫繼續(xù)觀察40天，仍完好如初。
有研究者將保鮮難度較大水產(chǎn)品和牛奶進(jìn)行微波殺菌，結(jié)果表明，在包裝材料和封口工藝符合一定技術(shù)要求的條件下，保藏期可以根據(jù)不同的要求確定為10日、1個(gè)月、3個(gè)月、6個(gè)月四個(gè)檔次。在同樣保藏條件下，保鮮期是不經(jīng)微波處理的幾十倍長(zhǎng)，而且色香味和營(yíng)養(yǎng)成分保存方面都比一般熱力殺菌食品好。
此外，用微波處理蜂王漿、口服液和香菇，不僅可延長(zhǎng)保存期，而且可有效保存其中的生物活性物質(zhì)。這是傳統(tǒng)加熱法所不能比擬的。
任何一種干燥方式都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，相對(duì)于常規(guī)加熱干燥方式，微波干燥設(shè)備一直有著*的優(yōu)勢(shì)，但這種干燥方式是否也有缺點(diǎn)呢?
微波特征優(yōu)點(diǎn)(與常規(guī)加熱方式比較)
穿透輻射，直接整體積加熱物料從內(nèi)部加熱，較低的試驗(yàn)表面溫度(溫度梯度倒置)，瞬間功率/溫度響應(yīng)，在清潔環(huán)境下加熱物料微波透明型物料很難被加熱，不良熱導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)形成大的溫度梯度或?qū)е路蔷鶆蚣訜?br />
可控的能量(場(chǎng))分布瞬時(shí)能量高度集中，優(yōu)化功率—時(shí)間關(guān)系，提高產(chǎn)量及改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，可以遙控操作，過(guò)程自動(dòng)化設(shè)備較為貴重、復(fù)雜，需專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)在臨界溫度以上物料介電損耗迅速增加，快速加熱(比常溫加熱快10~50倍)，快速干燥、排膠等不會(huì)引起開(kāi)裂。降低過(guò)程成本(節(jié)省能耗、時(shí)間、空間、勞動(dòng)力等)加熱過(guò)快會(huì)導(dǎo)致“熱斑”及“熱失控”，試樣溫度難以測(cè)量。濟(jì)南微波設(shè)備
對(duì)物料組分的不同程度耦合，實(shí)現(xiàn)選擇加熱可選擇性地加熱物料內(nèi)部或表面，通過(guò)添加劑或圖層等可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微波透明型物料的燒結(jié)有時(shí)會(huì)與不希望的雜質(zhì)反應(yīng)或與絕熱層相污染。
自動(dòng)控制當(dāng)某一組分加熱完成后，選擇加熱可自行終止難于維持某個(gè)確定溫度。
微波干燥的優(yōu)點(diǎn)固然不可超越，但微波的缺點(diǎn)也確實(shí)給了生產(chǎn)商家和用戶(hù)一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。對(duì)于生產(chǎn)廠(chǎng)家，要嚴(yán)格控制好微波的磁場(chǎng)分布，以保證物料均勻加熱;設(shè)置溫控探頭，來(lái)防止加熱過(guò)程中出現(xiàn)“熱失控”;設(shè)置自動(dòng)控溫裝置，使物料溫度控制在所需溫度段之內(nèi);另外，還要選用合適的設(shè)備材質(zhì)，使物料既不與微波腔體反應(yīng)，又不會(huì)擊穿腔體。對(duì)于用戶(hù)，則需選用純凈的物料，防止微波加熱過(guò)程中出現(xiàn)物料與雜質(zhì)反應(yīng)，造成物料污染;更重要的是選用好的微波廠(chǎng)家，好的微波設(shè)備。
微波優(yōu)點(diǎn)：
(1)節(jié)約能源：常規(guī)熱力殺菌往往在環(huán)境及設(shè)備上存在熱損失，而微波是直接對(duì)食品進(jìn)行作用處理，因而沒(méi)有額外的熱能損耗。相比而言，一般可節(jié)電30-50%。微波干燥殺菌機(jī)
(2)均勻*：常規(guī)熱力殺菌是從物料表面開(kāi)始，然后通過(guò)熱傳導(dǎo)傳至內(nèi)部。存在內(nèi)外溫差。為了保持食品風(fēng)味，縮短處理時(shí)間，往往食品內(nèi)部沒(méi)有達(dá)到足夠溫度而影響殺菌效果。由于微波具有穿透作用，對(duì)食品進(jìn)行整體處理時(shí)，表面和內(nèi)部都同時(shí)受到作用，所以消毒殺菌均勻、*。微波干燥殺菌機(jī)
(3)便于控制：微波食品殺菌處理，設(shè)備能即開(kāi)即用，沒(méi)有常規(guī)熱力殺菌的熱慣性，操作靈活方便，微波功率能從零到額定功率連續(xù)可調(diào)、傳輸速度從零開(kāi)始連續(xù)調(diào)整，便于控制。
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