MICROWAVE의 가열원리와 식품가공조리에 있어서 이용 특성을 기술하시오.
Microwave 가열
마이크로파를 응용한 대표적인 조리기기가 전자레인지인데 마이크로파는 TV 방송과 통신에 이용되는 UHF, SHF 등과 같이 초단파 이상을 말하며 공업적으로 이용할 수 있는 마이크로파 주파수 범위는 (300)∼300,000㎒이나 식품가열에 허용된 주파수는 915㎒와 2,450㎒이다. 마이크로파 가열은 유전가열의 일종으로 마이크로파를 사용해서 식품내부에 복사열을 발생시키는 원리이다. 즉 식품이 마이크로파 영역에서 마이크로파(또는 마이크로 에너지)를 반사, 흡수, 통과하므로서 열을 발생시킨다. 좀더 자세히 설명하면 식품을 2,450㎒의 마이크로파의 전계(電界)에 놓을 경우 식품구성분자는 분극을 일으키고 유극성의 분자는 전계에 재비치할려고 하고 심한 회전운동이 일어나면서 진동하는 분자끼리의 마찰로 내부에 열이 발생하여 온도가 올라가게 된다.
Microwave 가열의 특징
① 보통 식품은 열전도성이 나빠 내부로 열이 전달되는 속도가 늦고 표면과 내부의 온도차가 있어 균일하게 되는데 많은 시간이 소요된다. 그러나 마이크로파 가열은 급속한 가열이고 균일하게 가열시킬수 있다.
② 마이크로파 가열은 식품중량의 감소를 크게 한다. 식품의 중량감소는 수분의 증발 때문인데 유의하지 않으면 식미가 나빠지고 경화현상 등이 일어난다.
③ 다른 열원에서는 표면이 타거나 눌거나 하지만 마이크로파 가열은 표면이 타거나 눌지 않으며 연기가 노오지 않으므로 조리환경이 깨끗하다.
④ 식품을 용기에 넣은 채 가열하므로 식품모양이 변하지 않게 가열할 수 있다. 따라서 이것을 재가열이나 해동 등에 넓게 이용한다.
⑤ 편리하고 효율이 좋은 가열방식이다
전파를 발진하여 가열하는 방법으로 가열에 필요로 하는 에너지가 즉시 얻어질 수 있고, 운전조건 및 장치의 설계에 따라서 사용전력의 70%이상이 열로 변환된다.
⑥ 비금속 포장재내에 있는 물체도 가열할 수 있으며 미생물에 의한 변패 가능성이 적다.
Microwave의 활용
마이크로파 가열이 응용되는 분야로는 블랜칭, 진공건조, 열풍건조(감자칲 마무리 건조), 진공동결건조, 과일주스 등의 농축, 살균 및 멸균, 동결식품의 해동, 전자레인지 및 오븐, 전분 및 단백질 식품의 팽화건조 가공, 분무건조 및 가열을 필요로 하는 거의 모든 공정을 들 수 있다.
- 진공동결건조
① 일반적인 접촉열 에너지에 의해 동결건조시킨 경우에는 승화에 의해 다공질이 되며 열의 전도가 크게 감소하나, 마이크로파 가열로 대체하면 porous 한 곳까지 쉽게 승화열을 공급시킬 수가 있다.
② 내부까지의 열침투 속도가 빠르기 때문에 내부와 외부가 균일하게 건조되며 특히 마무리 건조에 유리하다.
③ 건조압축식품을 제조하는 경우 마이크로파 가열을 적용하면 내부와 외부의 수분 분포가 균일하게 조절되어 건조되기 때문에 공정을 단축시킬수 있다.
④ 마이크로파 가열에 소비되는 에너지 비용은 스팀을 이용한 경우의 10∼20배, 전기를 이용한 경우의 3∼4배가 소비되나 실제 건조시간이 단축되기 때문에 총건조비용은 오히려 감소된다.
- 살균
① 내부발열에 의한 균일가열로 전체가열시간이 짧으며, 식품의 내외부가 거의 동등한 살균효과가 얻어진다.
② 가압상태에서는 100℃ 이상의 가열이 가능하기 때문에 고온, 단시간에 살균효과를 얻을 수 있다.
③ 액상물질은 물론 10∼40만 cps정도의 고점도 물질까지 살균이 가능하고 전체의 살균시간이 짧아 맛, 향, 색 그리고 열에 민감한 물질의 품질 유지에 적합한 가열시스템이다.
- 브랜칭
① 열탕 블랜칭이나 스팀 블랜칭에 비해 가용성 성분의 용출이 적다.
② 색, 아스코빈산, 토코페롤, 향 및 조직의 유지효과가 크다.
③ 플라스틱 필름에 포장한 채로 블랜칭이 가능하며, 세포벽 주위의 protoplasmic material을 coagulating시키는 효과가 잇다.
- 해동
① 종래의 해동방법에 비하여 최대빙결정생성대를 통과하는 시간이 짧아 drip 생성이나 품질의 열화가 적고 균일한 가열이 이루어진다.
② 플라스틱 필름등에 포장된 채로도 해동이 가능하여 위생적인 처리가 가능하다.
③ 가열해동에서와 같이 식품내부까지 열을 전달하기 위해 표면을 과도하게 가열할 필요가 없으므로 과열에 의한 식품외부의 열손상과 연화등을 방지할 수 있어 고품질의 식품을 생산할 수 있다.
④ 산업 용수의 절약과 폐수 발생량의 감소 등도 기대할 수 있다.