Microgolfovens zijn omwille van hun gemak en mogelijkheden een vaste waarde in huishoudens. Maar kunnen zij ook iets betekenen voor de voedingsindustrie? De toepassingsmogelijkheden van microgolven in de voedingsindustrie zijn veel minder gekend waardoor er vandaag weinig gebruik van wordt gemaakt.
Werkingsprincipe van microgolven
Microgolven zijn hoogfrequente elektromagnetische golven. Elektromagnetische golven bestaan uit een wisselend elektrisch veld met loodrecht daarop een wisselend magnetisch veld. Beide variëren zodanig in de tijd dat energie getransporteerd wordt. In industriële microgolfinstallaties hebben microgolven een frequentie (aantal trillingen per seconde van de golf) van 2450MHz of 915MHz. De keuze voor één van beide is afhankelijk van het voedingsproduct en de toepassing. Als een product in het wisselend veld wordt geplaatst zullen dipoolmoleculen (moleculen waarbij de zwaartepunten van de positieve en de negatieve lading niet samenvallen), zoals water of zout, in het product de bewegingen van het wisselend veld (wisselt 109 keer per seconde) proberen te volgen. Door deze beweging ontstaan interne wrijvingen in het product en als gevolg daarvan is er warmteontwikkeling. De warmte wordt dus niet aan het product overgedragen, zoals bij convectie en conductie, maar in het product zelf opgewekt. Naast water en zout zijn ook de vetmoleculen in het voedsel effectief voor het omzetten van de stralingsenergie in warmte.
De indringdiepte van microgolven wordt bepaald door de temperatuur, de samenstelling en de structuur van het levensmiddel en blijft meestal beperkt tot 1 à 2 cm. De buitenste laag en de kern van het product worden dan opgewarmd door geleiding.
Voor- en nadelen van microgolven
Met microgolven wordt niet de lucht rond het product, maar het product zelf opgewarmd. Dit brengt een aantal grote voordelen met zich mee. In de eerste plaats betekent dit een veel snellere en energie efficiënte opwarming van het product, waardoor het productieproces aanzienlijk verkort kan worden. Een korter productieproces laat een hogere productiecapaciteit toe. Ook de opstarttijd is bij het gebruik van een microgolfoven veel korter aangezien niet moet worden voorverwarmd zoals in een klassieke oven. De snelheid van opwarmen kan resulteren in een betere nutritionele kwaliteit van het voedingsmiddel. Microgolfovens zijn eenvoudig in onderhoud en vereisen verhoudingsgewijs minder vloeroppervlakte vergeleken met traditionele systemen. Microgolven zijn ook volkomen veilig voor het product en voor de gebruiker van de installatie (geen lekstraling).
Toch zijn er ook een aantal uitdagingen, inherent aan microgolven. Zo kan ongelijkmatige opwarming optreden wat ongewenste hot en cold spots kan veroorzaken. Om een egale opwarming te bekomen worden golfroerders in de ovens geplaatst en is het voedingsmiddel bij voorkeur in beweging (bijvoorbeeld door gebruik van trilbanden in een in line microgolfoven of door gebruik van een trommel in een batch microgolfoven).
Industriële toepassingsmogelijkheden
Door in te zetten op schaalgrootte en op oplossingen om op industrieel niveau tot een homogene opwarming van producten te komen vindt de technologie steeds meer ingang en toepassingsmogelijkheden in de voedingsindustrie. Intussen is de investeringskost voor de aankoop van een industriële microgolfinstallatie ook afgenomen.
Er werden reeds commerciële installaties gebouwd voor het snel en efficiënt tempereren van vlees, vis, groenten, fruit en boter. Typische druppelverliezen en gewichtsverliezen zoals bij de traditionele tempereer technieken worden hierbij vermeden.
Met microgolven kunnen op industriële schaal vele voedingsproducten (groenten, fruit, kruiden, paddenstoelen, reststromen, …) worden gedroogd. Indien een optimaal behoud van geur, kleur, smaak en (micro)nutriënten gewenst is, gebeurt dit het best in een batch systeem dat onder vacuüm wordt geplaatst. Producten die op deze manier zijn gedroogd zijn een goed en goedkoper alternatief voor gevriesdroogde producten.
Inspelend op de groeiende vraag van de consument naar veilige en lang houdbare voedingsproducten zonder conserveringsmiddelen, worden microgolven al op industriële schaal gebruikt om verpakte voedingsmiddelen (zoals verpakte kant-en-klaar maaltijden of maaltijdcomponenten en allerhande desserts) in een zeer beperkte tijd van enkele minuten te pasteuriseren of te steriliseren.
Het voorgaren van allerhande voedingsproducten met microgolven kan productieprocessen aanzienlijk verkorten en op deze manier de capaciteit van klassieke ovens vergroten.
Het op grote schaal regenereren van maaltijden of maaltijdcomponenten inspelend op de keuze wensen van de klant (bijvoorbeeld in ziekenhuizen) behoort tot de mogelijkheden.
Soorten installaties en combinaties
Afhankelijk van het product en de toepassingsmogelijkheid kan er worden geopteerd voor een batch of lijn microgolfoven. De grootte en het vermogen van beide types kan worden afgestemd op de gewenste capaciteit. Lijn microgolfovens zijn modulair van aard (bijvoorbeeld verschillende units van 100kW).
Figuur: Schematische voorstelling van een industriële in line microgolfinstallatie. a) 1 in line oven unit b) modulair ovensysteem bestaande uit 4 units.
Batch installaties lenen zich gemakkelijker tot het onder vacuüm plaatsen van het ovengedeelte. Op deze manier kunnen producten bijvoorbeeld bij een veel lagere temperatuur worden gedroogd wat ten goede komt aan het behoud van geur, kleur, smaak en sommige micronutriënten.
Voor het opwarmen of regenereren van maaltijden of maaltijdcomponenten is het combineren van microgolven met hete lucht interessant.
Het combineren met infraroodstraling kan dan weer interessant zijn voor het bekomen van een krokant eindproduct.
MicroWavePilot
Hogeschool VIVES beschikt op haar campus in Roeselare over een batch microgolfoven met een vermogen van 3kW voor onderzoeksdoeleinden. Naast exacte trapsgewijze instelling van het vermogen kan vocht worden afgezogen en een regelbaar vacuüm worden aangelegd. Gewichtsverlies, oppervlaktetemperatuur, geabsorbeerde en gereflecteerde energie kunnen continu worden opgevolgd.
Figuur: batch microgolfoven hogeschool VIVES
Recent werd een investeringsprojectaanvraag van Flanders’ Food goedgekeurd voor de aankoop van een inline microgolfoven. Ook dit toestel zal in Roeselare komen te staan en deel uitmaken van een MicroWavePilot. Beide toestellen stellen bedrijven in staat om, onder begeleiding en op pilootschaal na te gaan welke opportuniteiten microgolftechnologie kan bieden voor hun producten en processen. De MicroWavePilot zal midden 2021 volledig operationeel zijn.
Wil je meer weten?
Neem dan contact op met Yves De Bleecker, Hogeschool VIVES, yves.debleecker@vives.be, 0497 37 90 32
