Radiobølger i matproduksjon

Innhold

Stort potensial

Mikrobølgeovner er vi vant med, men radiobølger forbinder vel de fleste med «fordums» radioapparater. Men bruk av radiobølger, i frekvensområdet mellom 10 og 50 Mhz, er en teknologi med stort potensial for å varme opp mat.

Allerede for mer enn femti år siden ble radiobølger brukt til å tine fryst mat, og til konservering av kjøtt. I Norge brukes radiobølger i flere bedrifter for å tine råvarer som skal brukes i matproduksjon. Internasjonalt brukes det mer, også til oppvarming. Det er vanlig å bruke oppvarming med radiobølgefrekvens (RF) til både tørking, baking og tining.

Til pasteurisering (kort oppvarming for å drepe bakterier) brukes dette foreløpig forholdsvis lite, men her vil gevinstene være betydelige om man lykkes. I tradisjonelle pasteuriseringsprosesser, med mettet damp eller varmtvann under trykk, øker temperaturen i produktet langsomt og ujevnt. Dette resulterer ofte i overoppheting av de ytre lagene av maten, noe som gir kvalitetstap.

Hvorfor bruke radiobølger?

Oppvarming med radiobølger har store fordeler. Ettersom produktene oppvarmes innenfra, blir oppvarmingen mye mer energieffektiv, og i de fleste tilfeller går det også mye raskere å varme opp maten med radiobølger enn med tradisjonelle oppvarmingsmetoder, slik som koking og steking.

RF-teknologiens evne til raskt å overføre energi direkte til produktet minimerer varmebelastingen og dermed gjør den at produktet beholder de gode egenskapene sine bedre.

Dessuten krever RF-utstyr mindre plass sammenlignet med maskiner basert på konvensjonell oppvarmingsteknologi. Disse har lange oppvarmingstider og krever store produktvolum under behandling til enhver tid. Fordi prosessen ikke avgir noen varme til omgivelsene, er RF-oppvarming mer effektiv, økonomisk og miljøvennlig.

Den viktigste utfordringen for utvikling og introduksjon av nye RF-prosesser, er å unngå ujevn oppvarming som følge av at produktene varierer i størrelse, fasong og andre egenskaper.

Hvordan fungerer det?

Radiobølgene er elektromagnetiske, og kan varme opp matvarer ved å utsette dem for et elektrisk felt. Metoden kan brukes på de fleste matvarer, siden de er såkalt «dielektriske». Det betyr at de inneholder polare molekyler som er positivt og negativt ladet, slik som vannmolekylene.

Når slike matvarer plasseres i et elektrisk felt, justerer polare molekyler seg med feltet og roterer kontinuerlig for å justere seg med feltet når det veksler. Friksjon oppstår mellom molekylene, og slik omdannes elektromagnetisk energi til varme som øker temperaturen på maten. Oppløste ladete partikler (ioner) i matvarer bidrar også, når ionene beveger seg frem og tilbake i maten og skaper friksjon og varme.

Mens mikrobølger i hovedsak genererer varme gjennom dipoleffekten til vann, er det i større grad ione-bevegelse som forårsaker oppvarmingen fra radiobølger.

Hva er forskjellen på radiobølger og mikrobølger?

Både radiobølger og mikrobølger er godt egnet til å varme opp mat. Men radiobølgeoppvarming har flere fordeler fremfor mikrobølgeovn.

RF-oppvarming er enklere enn mikrobølger ved at oppvarmingen foregår i et elektrisk felt mellom to elektroder som går i en retning, i motsetning til i en mikrobølgeovn hvor energifeltet er mye mer ujevnt fordelt. Konstruksjon av store RF-varmesystemer er derfor enklere, og teknologien er velegnet for bruk på kontinuerlige prosesser, hvor produktene varmes opp mens de går på et transportbånd gjennom en «tunell».

I RF-prosessering brukes lavere frekvenser enn i en mikrobølgeovn, noe som resulterer i lengre inntrengingsdybder. Dette gjør det mulig å behandle matvarer med større dimensjoner. Dessuten gir radiobølger jevnere feltfordeling enn mikrobølger, og som et resultat av dette, er den litt mer effektiv.

Forskning på radiobølgeteknologi til matproduksjon

Vi matforskere i Nofima har i flere år undersøkt hvordan radiobølgeteknologi kan brukes til å temperere frosne produkter som del av en tineprosess. Nå vil vi også undersøke muligheten for å bruke teknologien til å varmebehandle mat, og studere hvilke kvalitetsfortrinn det kan gi. Vi vil bidra til å utvikle nye prosesser for RF-behandling av matvarer.

Pågående forskning på hvordan man bedre kan ta i bruk radiobølgeteknologi handler først og fremst om å måle dielektriske egenskaper, kvalitetsfortrinn, matvaresikkerhet og fremskritt innen matematisk modellering. Det gjøres stadig nye framskritt, men det er fortsatt utfordringer knyttet til ujevn oppvarming.

I forskningen bruker vi en spesialutviklet radiobølgeovn, hvor vi kan variere alle de viktigste parameterne for oppvarming, i første omgang spenningen og avstanden mellom elektrodene. Dessuten kan vi kontrollere temperatur og lufthastighet i kammeret for å unngå varmetap og fuktighet.