CN102986756A

CN102986756A - 一种用于调理食品的微波与真空油炸一体化装置及高效油炸方法

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Publication number: CN102986756A
Application number: CN2012105186421A
Authority: CN
Inventors: 张慜; 祝银银; 王玉川; 张卫明; 郑正足; 石永文
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2032-12-06
Also published as: CN102986756B

Abstract

一种用于调理食品的微波与真空油炸一体化装置及高效油炸方法，属于食品快速油炸脱水干燥装置领域。本发明由微波加热腔体、微波发生器、微波真空油炸容器、储油罐、油泵、吊篮、吊篮转动装置、冷凝器及控制面板所构成。吊篮用于盛放物料。微波发生器是高精度变频微波发生器，圆周垂直螺旋均匀分布，采用侧部扩展波导馈入。微波真空油炸容器是物料油炸的容器，油泵与真空油炸容器相连，以脉冲式喷动方式实现物料均匀加热。油炸结束煎炸油抽回储油罐，吊篮转动装置实现真空脱油。本发明可实现高效快速、节能的目的，降低生产成本，为达到类似搅拌的效果，采用脉冲式喷动方式，使油炸更均匀，能达到非常好的油炸品质。物料在真空油炸下保留原有产品的风味、色泽以及营养成分。

Description

一种用于调理食品的微波与真空油炸一体化装置及高效油炸方法

技术领域

本发明涉及一种用于调理食品的微波与真空油炸一体化装置及高效油炸方法，属于食品的快速油炸脱水干燥装置领域。

背景技术

真空油炸是在二十世纪六十年代末和七十年代初发展起来的一项食品加工技术，其将真空技术和油炸技术结合技术，使物料处于负压状态，这种相对缺氧的条件下进行食品加工，可以减少或避免氧化反应所带来的危害。真空油炸能保持食物原有的色泽、香味和营养成分，产品在低温下水分会受热蒸发而喷出，从而形成食物酥松多孔的结构和松脆的口感，且含油率较低。

微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。微波比其它用于辐射加热的电磁波，如红外线、远红外等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波加热（烘烤、膨化、干燥、油炸）已广泛应用于果蔬。谷物食品的开发。微波加热主要特点是立体、节点加热特性，具有热量传递快，加热时间短的突出优点。同时，微波穿透食品物料内部直接作用于水分子，使物料内部瞬间受热，导致物料内部水分的迅速汽化和迁移，并形成无数微孔通道，产生多孔性的结构，并阻止产品的干缩，从而极大的提高产品的脆性。

最早关于真空油炸专利文献的报道开始于1972年的美国专利（US3635772），该文献提出了原始的封闭式油炸模式。随后日本专利（Nos.183048/1983和92718/1985）介绍的真空油炸设备在技术上做了很大的改进，原料在真空条件下油炸和脱油。1993年，美国专利US5182982提出了连续型真空油炸设备，简化了进料和出料工序，防止产品在油炸锅内的沉积，改进了产品质量，提高了生产效率。1995年我国成功研制出YZG-5型低温真空加压浸渍油炸机械，使我国的果蔬脆片的生产向着连续化、自动化、密闭式、脂肪含量自动监控等方面发展。以上设备采用电源或是导热油间接加热，耗能大，油炸时间长。

北京星印机械有限公司（专利号：94248611.0）提出一项新型真空油炸机的发明专利，该设备提高单机生产率，缩短了生产周期。其提点是油炸主罐内设有蒸汽夹套，蒸汽夹套又是由外加套和内夹套构成，以蒸汽作为热源，相比较电热真空、压力油炸机而言，耗能少了很多。而本专利采用微波发生器作为加热源，节能，同时加热效率高。

陶红（专利号：201020657780.4）公开了全自动真空油炸机，该装置设有两个真空油炸室，即油预热室和真空油炸室。油预热室上设有多个电加热管，该油预热室与真空油炸室及设备冷却装置相连接，其中还设有热电偶探头。但本专利的不同之处采用的微波发生器作为加热源，能够迅速地升高油温，降低能耗，节约成本。

滕连治（专利号：20112008075.6）公开了一种真空油炸脱水设备，该设备由自动化控制系统通过动力装置运行，其特征在于外循环加热系统由负压液体循环泵、过滤器、列管换热器和管道、阀门组成，采用列管换热器加热，由于冷热流体温度不同，列管换热器的壳体和管束受热不同，其膨胀程度也不同，如两者温差较大，管子会扭弯，从管板上脱落，甚至毁坏换热器。所以，列管式换热器必须从结构上考虑热膨胀的影响，采取各种补偿的办法，消除或减小热应力，耐久性不如本专利的微波发生器，不必考虑冷热流体温差的问题，且微波对介质材料是瞬时加热升温，升温速度快。另一方面，微波的输出功率随时可调，油温可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。

向延树（专利号：201120044551.X）公开了三室真空低温油炸机结构，设有两个油炸室，每一个油炸室上都设有破真空装置与离心脱油电机，两个油炸室与真空系统、储油室相连。其设备使用的食用油在加热后，连续进行二次油炸工作，缩短了食用油的氧化过程，延长了食用油的使用寿命，两个油炸室可以连续生产，提高了油炸机的工作效率。但是该设备结构不够紧凑。

立盈科技古人有限公司（专利号：200420005515.2）公开了上掀式微波油炸机，其包含有一顶面具有开口的油炸炉，内部具有可提供油炸物放置的加热室；一可照射微波在油炸炉加热室的微波产生装置，其为一可盖合在油炸炉顶面开口上的罩体，该装置具有加速油炸的效果，改善油炸品质。而本专利采用在真空状态下油炸，很好地保留了产品的品质，且含油率较低。

湖南农业大学硕士学位论文《利用微波油炸技术降低马铃薯片含油量的工艺研究》中，为使微波加工的马铃薯片具备油炸食品的风味，在烘烤前用定量的油脂喷涂在薯片表面，这样在微波处理过程中可以产生“油炸”环境，并通过对涂油量的控制降低成品的含油量，从而解决油炸马铃薯片的低脂化合榨油老化的问题。采用这种方法可以虽解决了含油量高的问题，但是在微波烘烤前对马铃薯切片的涂油和裹料工序是采用人工搅拌混合的，在现实生产中会加大工作强度，不利于提高生产功率。

Ram Yamsaengsung（2011）在研究真空油炸对香蕉结构变化的影响中，描述了真空油炸设备（Model ET32030, Nash, Trumbull, CT），该装置包括控制箱、热电偶、油炸锅、冷凝器、液环真空泵，离心机等，油炸锅采用的是不锈钢材料，直径为400 mm，高度为300 mm，厚度是6 mm，离心机的转速可以达到450 r/min，可以显著地降低油脂含量。但是该设备使用的是气体燃烧来提供热量，不适合实际生产，同时，不仅提高成本，而且还会对增加CO₂,的排放，对人们的生存环境带来负面的影响。

Isil Barutcu (2009)在研究微波油炸以及不同种类面粉对糊状涂膜微观结构的影响中，使用的油炸设备是微波炉(Arcelik, Istanbul, Turkey)。油炸时采用带有斜边的玻璃容器以防止油喷出，并在室温条件下，利用365 W (70%)的功率将油温升高到180±1°C，此设备不适合工业化生产，且常压油炸产品的脂肪含量高，常常不被消费者喜爱，而且产品的大量营养物质被大量损耗。

Paulo F.(2008)研究了真空油炸高品质的果蔬小吃产品，其采用的真空油炸设备中的加热元件位于油炸锅的底部，加热过程温度升高不均匀，会导致产品品质不均匀。而本专利使用是三个微波源作为加热源，不仅能均匀加热，而且能节约能源降低成本。

发明内容

本发明的目的是提供以微波发生器作为加热源在真空状态下油炸，实现物料高效、均匀、低成本脱水，同时保留物料原本的色泽，风味和营养成分且产品含油量低的装置及方法。

本发明的技术方案：一种用于调理食品的微波与真空油炸一体化的装置，包括：1、微波加热腔体，2、微波发生器（含扩展波导），3、微波真空油炸容器（聚四氟材料），4、食用油，5、储油罐，6、油泵，7、吊篮转动装置，8、物料，9、吊篮（聚四氟材料），10、冷凝器，11、水环式真空泵，12、控制面板所组成。

微波加热腔体1为圆形，圆周垂直螺旋均匀分布设置有微波发生器2；

微波加热腔体1内设置微波真空油炸容器3，食用油4置于微波真空油炸容器3内，吊篮9置于食用油4中，物料8放于吊篮9中，吊篮转动装置7安装在微波加热腔体1顶上，由吊篮转动装置7连接吊篮9，并带动吊篮9转动；

微波真空油炸容器3底部有管道和油泵6连接，油泵6通过管道与储油罐5连接，储油罐5通过管道与微波真空油炸容器3的上侧部连接，由此组成食用油循环管路；

微波加热腔体1上侧部有管道和冷凝器10相接，该管道中间设有放空管，冷凝器10底部与水环式真空泵11连接，形成真空油炸状态；

控制面板12用于进行控制：控制微波发生器提供微波真空油炸容器所需的微波，控制水环式真空泵提供微波真空油炸容器所需的真空度，通过油泵调节微波真空油炸容器的油浴温度、以及调节油炸时间。

根据试验设备的要求，微波加热腔体1采用圆形微波真空加热箱，结构紧凑。为了使加热更均匀，采用了方圆过渡扩展波导，不仅使微波馈口的功率密度得到有效降低，同时由于辐射面扩大，更提高了加热的均匀性。

微波发生器2是高精度变频微波发生器，其微波频率：2450±50 MHz，微波功率：100-3000 W线性连续可调，驻波比：ρ<2，微波馈入方式：采用侧部扩展波导馈入，使得油温上升迅速，从而减少能耗，提高工作效率。微波发生器2圆周垂直螺旋均匀分布，使各方面均能得到均匀加热，同时为了避免各馈口间相互干扰。

吊篮9和微波真空油炸容器3均采用聚四氟材料制作，确保耐温特性和微波特性。

考虑到装料及取料的方便性，设计了可升降、旋转的微波加热腔体1，当取料时，可将顶盖向上顶开，并向两侧旋转，可完全将顶盖从微波加热腔体上移开；同时微波加热腔体1上，设计了照明和观察窗，方便清晰地观察试验过程，同时对观察窗进行高效防泄漏处理，确保微波“零泄漏”，避免观察时微波对人眼睛的伤害。

含扩展波导的微波发生器2是高精度变频微波发生器，以圆周垂直螺旋的方式均匀分布在微波加热腔体中，其微波频率：2450±50 MHz，微波功率：100-3000 W线性连续可调，驻波比：ρ<2，微波馈入方式：采用侧部扩展波导馈入，使得油温上升迅速，从而减少能耗，提高工作效率。

微波真空油炸容器3和吊篮9均采用聚四氟材料制作，确保耐温特性和微波特性。

为了能达到较好的搅拌效果，而又不破坏试验材料，不增加试验材料的破碎率，采用油泵6，以脉冲式喷动的方式，实现物料的均匀加热。

吊篮转动装置7，配置速度连续可调的脱油及搅拌系统，调整范围30-300 r/min；托盘系统动力传动采用抗流结构，确保微波性能；转盘电机采用优质减速机，最高转速为300 r/min。

冷凝器10将水蒸气冷凝，便于油水分离。

为了能准确监测油炸过程中的油温，采用了不受微波干扰的光纤测温方式，使温度更准确，使试验数据更有说服力。

所述装置用于调理食品物料高效真空油炸的方法：将冻结后的食品物料装入吊篮9后，开启油泵6将储油罐5中的食用油抽到微波真空油炸容器3中，打开微波发生器2，调节微波频率：2450±50 MHz，微波功率：100-3000 W，使得油温迅速上升到100℃，关闭油泵6，开启水环式真空泵11，使得真空压力达到0.098MPa，油炸终点可以由微波加热腔体1上观察窗观察试验过程，当油脂内不再有气泡向外溢出时即为油炸终点。油炸结束后，开启油泵6，将食用油抽回储油罐5后，开启吊篮转动装置7，调节转速为300 r/min，离心时间为5-8 min，离心结合后开启大气开关阀门，取出调理食品油炸产品。

本发明的有益效果：

1、节能、效率高、成本低：利用微波发生器作为加热源，瞬时加热升温，且微波的输出功率随时可调，油温可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。

2、产品更加松脆：原本真空油炸的产品很松脆，而微波穿透食品物料内部直接作用于水分子，使物料内部瞬间受热，导致物料内部水分的迅速汽化和迁移，并形成无数微孔通道，产生多孔性的结构，并阻止产品的干缩，从而极大地提高产品的脆性。

3、油炸均匀：为了能达到较好的搅拌效果，而又不破坏试验材料，不增加试验材料的破碎率，采用油脉冲喷动泵，能使物料得到较好的搅拌，以达到均匀加热。

4、精确的测温方式：为了能准确监测油炸过程中的油温，采用了不受微波干扰的光纤测温方式，使温度更准确，使试验数据更有说服力。

附图说明

图1微波-真空油炸一体化装置图，1、微波加热腔体，2、微波发生器（含扩展波导），3、微波真空油炸容器（聚四氟材料），4、食用油，5、储油罐，6、油泵，7、吊篮转动装置，8、物料，9、吊篮（聚四氟材料），10、冷凝器，11、水环式真空泵，12、控制面板。

具体实施方式

下面结合图1对本发明的具体实施方式作进一步详细地描述。

如图1所示，一种微波真空油炸一体化的装置，包括：1、微波加热腔体，2、微波发生器（含方圆波导），3、微波真空油炸容器（聚四氟材料），4、食用油，5、储油罐，6、油泵，7、吊篮转动装置，8、物料，9、吊篮（聚四氟材料），10、冷凝器，11、水环式真空泵，12、控制面板。

本发明采用方圆过渡扩展波导均匀圆周分布，不仅使微波馈口的功率密度得到有效降低，同时由于辐射面扩大，更提高了加热的均匀性，同时垂直极化的方式，避免各馈口间相互干扰。为了达到类似搅拌的效果，采用了脉冲式喷动的方式，使油炸更均匀，能达到非常好的油炸品质，油炸结束后将煎炸油抽回储油罐可实现真空离心脱油，降低产品的油脂含量，满足消费者对低脂油炸食品的需求。该发明具有效率高、投资少、成本低，操纵方便等优点。

实施例1 豌豆的微波真空油炸方法

挑选出籽粒饱满，大小均一，无霉损、无破损、无虫蛀、病害、斑痕、锈斑、黄皮、瘪豆的豌豆250 g在质量浓度为2% Na₂CO₃溶液中浸泡30 min，然后95℃热烫2 min后迅速用流动水冷却，沥干后的豌豆置于-20℃下进行完全冻结。将冻结的豌豆装入吊篮9后，开启油泵6后，将储油罐中的棕榈油抽到微波真空油炸容器3中，打开微波发生器2，调节微波功率为1500 W，使得油温迅速上升到100℃，关闭油泵6。开启水环式真空泵11，使得真空度达到0.098MPa，油炸终点可以由微波加热腔体1上观察窗观察试验过程，当油脂内不再有气泡向外溢出时即为油炸终点。油炸结束后，开启油泵6，将棕榈油抽回储油罐5后，开启吊篮转动装置7，调节转速为300 r/min，离心时间为5-8 min。离心结合后开启大气开关阀门，取出调理豌豆油炸产品。

Claims

1.一种用于调理食品的微波与真空油炸一体化装置，其特征在于由微波加热腔体（1）、含扩展波导的微波发生器（2）、聚四氟材料的微波真空油炸容器（3）、食用油（4）、储油罐（5）、油泵（6）、吊篮转动装置（7）、物料（8）、聚四氟材料的吊篮（9）、冷凝器（10）、水环式真空泵（11）和控制面板（12）所组成；

微波加热腔体（1）为圆形，圆周垂直螺旋均匀分布设置有微波发生器（2）；

微波加热腔体（1）内设置微波真空油炸容器（3），食用油（4）置于微波真空油炸容器（3）内，吊篮（9）置于食用油（4）中，物料（8）放于吊篮（9）中，吊篮转动装置（7）安装在微波加热腔体（1）顶上，由吊篮转动装置（7）连接吊篮（9），并带动吊篮（9）转动；

微波真空油炸容器（3）底部有管道和油泵（6）连接，油泵（6）通过管道与储油罐（5）连接，储油罐（5）通过管道与微波真空油炸容器（3）的上侧部连接，由此组成食用油循环管路；

微波加热腔体（1）上侧部有管道和冷凝器（10）相接，该管道中间设有放空管，冷凝器（10）底部与水环式真空泵（11）连接，形成真空油炸状态；

控制面板（12）用于进行控制：控制微波发生器提供微波真空油炸容器所需的微波，控制水环式真空泵提供微波真空油炸容器所需的真空度，通过油泵调节微波真空油炸容器的油浴温度、以及调节油炸时间。

2.根据权利要求1所述的微波真空油炸一体化的装置，其特征在于：考虑到装料及取料的方便性，设计了可升降、旋转的微波加热腔体（1），当取料时，可将顶盖向上顶开，并向两侧旋转，可完全将顶盖从微波加热腔体上移开；同时微波加热腔体（1）上，设计了照明和观察窗，方便清晰地观察试验过程，同时对观察窗进行高效防泄漏处理，确保微波“零泄漏”，避免观察时微波对人眼睛的伤害。

3.根据权利要求1所述的微波真空油炸一体化的装置，其特征在于：含扩展波导的微波发生器（2）是高精度变频微波发生器，以圆周垂直螺旋的方式均匀分布在微波加热腔体中，其微波频率：2450±50 MHz，微波功率：100-3000 W线性连续可调，驻波比：ρ<2，微波馈入方式：采用侧部扩展波导馈入，使得油温上升迅速，从而减少能耗，提高工作效率。

4.根据权利要求1所述的微波真空油炸一体化的装置，其特征在于：微波真空油炸容器（3）和吊篮（9）均采用聚四氟材料制作，确保耐温特性和微波特性。

5.根据权利要求1所述的微波真空油炸一体化的装置，其特征在于：为了能达到较好的搅拌效果，而又不破坏试验材料，不增加试验材料的破碎率，采用油泵（6），以脉冲式喷动的方式，实现物料的均匀加热。

6.根据权利要求1所述的微波真空油炸一体化的装置，其特征在于：吊篮转动装置（7），配置速度连续可调的脱油及搅拌系统，调整范围30-300 r/min；托盘系统动力传动采用抗流结构，确保微波性能；转盘电机采用优质减速机，最高转速为300 r/min。

7.根据权利要求1所述的微波真空油炸一体化的装置，其特征在于：冷凝器（10）将水蒸气冷凝，便于油水分离。

8.根据权利要求1所述的微波真空油炸一体化的装置，其特征在于：为了能准确监测油炸过程中的油温，采用了不受微波干扰的光纤测温方式，使温度更准确，使试验数据更有说服力。

9.权利要求1所述装置用于调理食品高效油炸的方法，其特征在于：将冻结后的食品物料装入吊篮（9）后，开启油泵（6），将储油罐（5）中的食用油抽到微波真空油炸容器（3）中，打开微波发生器（2），调节微波频率：2450±50 MHz，微波功率：100-3000 W，使得油温迅速上升到100℃，关闭油泵（6），开启水环式真空泵（11），使得真空压力达到0.098MPa，油炸终点由微波加热腔体（1）上观察窗观察试验过程，当油脂内不再有气泡向外溢出时即为油炸终点，油炸结束后，开启油泵（6），将食用油抽回储油罐（5）后，开启吊篮转动装置（7），调节转速为300 r/min，离心时间为5-8 min，离心结合后开启大气开关阀门，取出调理食品油炸产品。