微波烘焙

    微波烘焙具有節(jié)省時(shí)間、能量和空間及保護(hù)營(yíng)養(yǎng)成分的優(yōu)點(diǎn)，然而，由于品質(zhì)問題，微波烘焙產(chǎn)品尚未完全被消費(fèi)者所接受。質(zhì)地堅(jiān)韌，老化快，干燥且缺乏色澤和風(fēng)味以及不易形成表殼是微波烘焙產(chǎn)品普遍存在的品質(zhì)問題。微波加熱的機(jī)理和速度(與傳統(tǒng)方法的不同)是影響微波烘焙產(chǎn)品品質(zhì)的主要原因。為獲得與傳統(tǒng)烘焙產(chǎn)品具有同等質(zhì)量的微波烘焙產(chǎn)品，輔助產(chǎn)品的開發(fā)是必要的。近年來，人們對(duì)通過改變產(chǎn)品構(gòu)成和微波爐設(shè)計(jì)的方法來提高微波烘焙產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行了研究。本文首先介紹微波加熱的基本原理;其次，討論微波加熱的優(yōu)缺點(diǎn);然后，介紹微波對(duì)主要烘焙成分的影響;最后，概括總結(jié)具體烘焙產(chǎn)品，如面包、蛋糕和餅干品質(zhì)改善的最新動(dòng)態(tài)。

1、微波烘焙原理

    烘焙是一個(gè)同時(shí)具有傳熱和傳質(zhì)的復(fù)雜過程。在食品烘焙過程中，發(fā)生了大量的物理、化學(xué)及生化變化，它們包括淀粉凝膠化，蛋白質(zhì)變性，二氧化碳從發(fā)酵物中釋放，體積膨脹，水分蒸發(fā)，外殼形成以及褐變反應(yīng)等。

    在傳統(tǒng)烘焙中，熱量主要是通過熱媒對(duì)流和爐壁輻射傳送到產(chǎn)品表面進(jìn)而到達(dá)中心。熱量利用速度和利用率、烤爐內(nèi)的濕度水平和烘焙時(shí)間是影響烘焙產(chǎn)品最終品質(zhì)的重要烘焙條件（Therdthai and Zhou, 2003）。與傳統(tǒng)烘焙不同的是，微波烘焙中食品周圍的空氣是室溫，并沒有被微波加熱，熱量是由于微波對(duì)食品中帶電荷的粒子以及極性分子的交互作用而產(chǎn)生的，產(chǎn)生的熱量通過食品材料傳導(dǎo)。由于熱量在食品內(nèi)部迅速產(chǎn)生，微波爐內(nèi)的加熱速度就非?？?，所以就可能沒有足夠的時(shí)間保證烘焙反應(yīng)充分完成，如在微波烘倍過程中，淀粉的凝膠化，淀粉的酶促變性，面團(tuán)或面糊足夠的膨脹度，外殼形成，褐變以及面團(tuán)或面糊最終形成堅(jiān)硬的表殼結(jié)構(gòu)等。動(dòng)力反應(yīng)，諸如淀粉凝膠化和褐變反應(yīng)不僅取決于溫度，還取決于烘焙時(shí)間，因此，當(dāng)烘焙時(shí)間減少時(shí)，確保凝膠和褐變反應(yīng)充分完成是必要的，否則烘焙產(chǎn)品的品質(zhì)就會(huì)降低。

    對(duì)于生面團(tuán)的微波加熱，已經(jīng)建立了傳熱傳質(zhì)與熱量變化，以及傳濕特性與內(nèi)部產(chǎn)生的熱量之間的一維數(shù)學(xué)模型。在采用對(duì)流烘焙時(shí)，傳質(zhì)是伴隨著蒸發(fā)和濃縮同時(shí)進(jìn)行的。水分在外殼和內(nèi)屑中的運(yùn)動(dòng)可以用菲克原理來描述。在微波烘焙中，水分傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)力是壓力梯度和壓縮作用。許多研究者的研究結(jié)果都表明微波加熱高含水量的食品時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的壓力。微波烘焙與傳統(tǒng)烘焙之間最大的不同在于微波爐不能形成棕褐色表面及外殼，這是由于微波爐內(nèi)的空氣是環(huán)境溫度而不同于傳統(tǒng)烤箱中的空氣是被加熱的，因此，在微波爐中烘焙的食品表面達(dá)不到褐變反應(yīng)所需要的溫度。

    介電特性和熱特性是影響食品微波加熱的物理性質(zhì)。介電恃睦是指介電常數(shù)和損耗因數(shù)，而熱特性是指熱傳導(dǎo)率和比熱容。介電常數(shù)是衡量材料貯存微波能能力大小的尺度，而介電損耗因數(shù)是衡量材料將微波能轉(zhuǎn)化為熱能的能力大小的尺度。食品的介電特性取決于食品成分、溫度和頻率(Calay et al.，1995 )。對(duì)烘焙產(chǎn)品以及烘焙產(chǎn)品主要成分的介電特性及熱特性加以研究，將有助于更好地了解食品微波烘焙過程的加熱模式。

2、微波烘焙工藝與設(shè)備

    微波烘焙在工業(yè)中的應(yīng)用是有限的。DCA食品企業(yè)開發(fā)了一種商業(yè)用面團(tuán)醒發(fā)成型工序。在這套工序中，傳統(tǒng)的面團(tuán)貯存器被直線微波輸送裝置所取代。這套醒發(fā)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：縮短了醒發(fā)時(shí)間，便于過程控制，產(chǎn)品質(zhì)量高，醒發(fā)均勻和設(shè)備衛(wèi)生。該系統(tǒng)在2450MHZ頻率下運(yùn)行，曾在美國(guó)、英國(guó)以及歐洲大陸使用，但現(xiàn)在已經(jīng)沒有這種醒發(fā)系統(tǒng)了。

    在20世紀(jì)90年代初期，APV Baker開發(fā)了一種用于后烘焙的微波傳統(tǒng)烤爐，以替代無線電射頻（ RF）加熱（Bengtsson,  2001 ）。雖然P.F加熱具有降低水分活度的優(yōu)點(diǎn)，但微波設(shè)備是更緊湊、更靈活、更先進(jìn)的技術(shù)。因此，在烘焙及后烘焙加工領(lǐng)域，有微波和其他加熱方法結(jié)合代替RF加熱的趨勢(shì)。有報(bào)道稱在英國(guó)已有896 MHz頻率下工作的微波爐，用于烘焙生產(chǎn)面包屑。

    APV使用多媒爐，包括微波選項(xiàng)，作為加熱方法烘焙餅干，這種多媒聯(lián)合烘焙在烤箱內(nèi)聯(lián)合使用傳統(tǒng)加熱和微波，它不僅有助于獲得傳統(tǒng)烘焙方法的高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)還具有微波技術(shù)所擁有的烘焙時(shí)間短和利于過程控制的優(yōu)點(diǎn)。在烘焙的初始階段，利用微波能夠較準(zhǔn)確地控制餅干的組織結(jié)構(gòu)，并可以及時(shí)調(diào)整最終的包裝堆棧高度。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:烘焙加工中對(duì)風(fēng)味、顏色和質(zhì)地有突出的保持力，生產(chǎn)能力高，有效地解決了檢驗(yàn)和控制系統(tǒng)中應(yīng)對(duì)瞬時(shí)變化的問題。 

    1999年，通用電器公司（Louisville,KT,USA）生產(chǎn)了一種聯(lián)合利用微波加熱和鹵光燈加熱的Advantium'}"'烤爐，鹵光燈分別設(shè)置在爐的頂部和底部（圖7.I）。鹵光燈一微波聯(lián)合爐兼有鹵光燈加熱所產(chǎn)生的棕褐芭及松脆的優(yōu)點(diǎn)和微波加熱節(jié)省時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。鹵光燈所產(chǎn)生的近紅外輻射用來獲得產(chǎn)品表面的棕褐色并防止表面戮濕。

3、微波烘焙的優(yōu)缺點(diǎn)

    與傳統(tǒng)的烘焙加工方法相比，微波烘焙產(chǎn)品的溫度上升速度快得多，因此，總的烘焙時(shí)間縮短，因而也就節(jié)省了能量。微波烘焙的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，終端產(chǎn)品比傳統(tǒng)烘焙方法加工的產(chǎn)品含有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。除此之外，微波可以穿透面團(tuán)，使a一淀粉酶失活，這導(dǎo)致了面包屑有豁性（Chamberlain,1973）。而且微波設(shè)備占據(jù)空間小。然而，微波烘焙產(chǎn)品有多方面的質(zhì)量問題。烘焙時(shí)間短是產(chǎn)生許多問題的主要原因，因?yàn)檎麄€(gè)烘焙反應(yīng)需要較長(zhǎng)的時(shí)間完成。在傳統(tǒng)烘焙中，較長(zhǎng)的烘焙時(shí)間可以保證正常的理化變化順利完成，而短時(shí)的微波烘焙卻不總能使這些反應(yīng)全部完成（Hegen-bert,1992）。微波烘焙產(chǎn)品品質(zhì)較差的其他原因是：傳統(tǒng)加熱與微波加熱機(jī)理的不同以及產(chǎn)品內(nèi)部各組分之間在微波能作用下特殊的相互作用（Goebel et al.1984）。據(jù)報(bào)道，微波烘焙面包品質(zhì)較差的原因是：微波導(dǎo)致了面筋變化，并迅速產(chǎn)生了氣體和蒸汽，從而使淀粉沒有充分的凝膠化而造成的，（Yin and Walker,1995）?？捎^察到的微波烘焙產(chǎn)品的品質(zhì)缺陷主要是:堅(jiān)實(shí)而又粗糙的質(zhì)地，老化快，產(chǎn)品表面顏色差而又無表殼，產(chǎn)品干燥（Sumnu, 20Q1）。質(zhì)地堅(jiān)實(shí)且粗糙是由于微波導(dǎo)致面筋變化，高直鏈淀粉在供焙過程中析出以及淀粉凝膠化不足造成的。在微波加熱過程中，特別是在像烘烤產(chǎn)品那樣低水分含量的媒介中，可以觀察到因翻拍不均而導(dǎo)致的與傳統(tǒng)方法截然不同的淀粉轉(zhuǎn)化模式。結(jié)果就形成了粗糙的質(zhì)地及垂翻拍碎屑（allie ,1988）。至于微波烘焙產(chǎn)品為什么快速老化目前尚不清楚。與傳統(tǒng)供緒方法相比，在微波烘焙過程中，高直鏈淀粉的析出可能是微波再加熱面包（Hig}o }-`, ehi, 1987）和微波烘焙蛋糕（Seyhun, 2002）迅速老化的原因。大量的水分流失導(dǎo)致徽波供焙產(chǎn)品比傳統(tǒng)烘焙產(chǎn)品更干燥，研究表明微波烘焙面包和蛋糕比傳統(tǒng)烘焙方法供烤的失水更多（Sumnu et al.，1999;Seyhun et al.，2003;Keskin et al.，2004a）。徽彼內(nèi)部加熱在產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生了很大的壓力梯度，這加速了水分從食品內(nèi)部向表面移動(dòng)（}tta, 1990）。

   烘焙產(chǎn)品的褐變反應(yīng)是由于產(chǎn)品中含氮或蛋白質(zhì)的糖類物質(zhì)形成類似蛋白黑素類化合物的結(jié)果，褐變反應(yīng)大約在i60℃開始（Matz,1960）。當(dāng)果糖、麥芽糖和葡萄糖被加熱到171℃時(shí)，分子結(jié)合成一種被稱作怡糖的有色物質(zhì)。在微波烘焙中，食品相當(dāng)?shù)偷谋砻鏈囟群铜h(huán)境溫度無法使褐變反應(yīng)發(fā)生。此外，在微波爐中，從食物中蒸發(fā)的水分子直接和產(chǎn)品周圍的冷空氣作用而冷凝，這阻止了褐變和脆化反應(yīng)（Schiffmann ,1994）。在此情況下，面制品經(jīng)過烘焙后，并非烤制成我們所期望的松脆而具有褐色的產(chǎn)品，而是戮濕的產(chǎn)品。當(dāng)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)，它們變得干燥易碎卻沒有褐色。褐色表面是通過高溫脫水過程而導(dǎo)致的美拉德反應(yīng)和糖的焦化而獲得的（Burea et aL，1987 ）。此外，處理時(shí)間對(duì)于這些褐變反應(yīng)完成也是必要的。褐變反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)速度常數(shù)隨著溫度的升高（Ibarz et al.，2000）和水分含量的降低（Moyano et al.，2002）而增加。微波烘焙產(chǎn)品同樣也缺乏褐變反應(yīng)所產(chǎn)生的香味。微波烘焙蛋糕的香味分布圖表明，其香味與奶油面糊相似，缺乏傳統(tǒng)烘焙產(chǎn)品所具有的堅(jiān)果、褐變及怡糖等許多類型的香氣成分（Whorton and Reineccius , 1990）。在微波烘焙過程中，個(gè)別香味成分通過蒸餾而損失掉，有些香味成分被淀粉和蛋白質(zhì)束縛或化學(xué)降解。外殼也對(duì)香味的流失有屏障作用（Elasson and L.arsson , 1993），由于微波烘焙產(chǎn)品沒有外殼，香味很容易從產(chǎn)品中釋放出來。通過改變配方設(shè)計(jì)可以降低混合物的揮發(fā)性，從而在微波烘焙過程中將香味損失降到最低。這可以通過添加油相或增加含油量來實(shí)現(xiàn)（Yaylayan and Roberts ,2001）。香味物質(zhì)可膠囊化以降低香氣成分的揮發(fā)（Whorton and Reineecius ,  1990）。在微波烘焙蛋糕的過程中，不希望保留的風(fēng)味，像面粉和雞蛋味，卻得到強(qiáng)化?？梢酝ㄟ^添加香味劑來掩蓋這些不良風(fēng)味，以獲得和傳統(tǒng)烘焙蛋糕相似的風(fēng)味。

    由于用微波爐烘焙的產(chǎn)品具有較差的品質(zhì)，提高其產(chǎn)品質(zhì)量則成為了食品工藝師們的一個(gè)挑戰(zhàn)。因此，充分了解微波對(duì)烘焙產(chǎn)品主要成分，如淀粉、面筋等的影響，將對(duì)改善這些產(chǎn)品的質(zhì)量起到非常重要的作用。

4、微波與烘焙食品主要成分的交互作用

    微波與食品材料的交互作用很大程度上取決于食品材料的介電性。為了正確理解微波烘焙過程中的加熱模式，了解食品材料的介電性是咔分必要的。水是最重要的偶極子組分，而鹽、脂肪和蛋白質(zhì)也充當(dāng)介電成分（Decerean and Petersen, 1986; Mudgett,986）。

主要產(chǎn)品推薦： 烘干機(jī)  干燥機(jī)  殺菌機(jī)  微波設(shè)備