Verdt å vite om mikrobølger i matproduksjon
Mange bruker mikrobølger til å varme opp maten raskt på kjøkkenet hjemme. På samme måte bruker også matindustrien mikrobølger til rask behandling av matvarer før de kommer i butikken. Rask oppvarming bevarer kvalitet og næringsinnhold i maten.
Hvorfor behandle råvarer og matprodukter med mikrobølger?
Mat og drikke som skal ut i butikkene må ofte behandles for å ivareta krav til mattrygghet og holdbarhet.
Fordelene ved å bruke mikrobølger til prosessering i matproduksjon er blant annet:
- Raskere varmebehandling og tørking
- Bevarer næringsinnholdet bedre på grunn av kort varmebehandlingstid
- Øker holdbarheten, og dermed reduseres matsvinn
- Bruker mindre strøm enn en del andre metoder for varmebehandling
- Sparer vann ved pasteurisering
Hvordan fungerer prosessering med mikrobølger?
Det er vanninnholdet i matvaren som gjør at mikrobølger kan varme opp maten så raskt og skånsomt. Mikrobølgeovner virker ved at mikrobølger som sendes inn i matvaren får vannmolekylene til å vibrere, og disse molekylene varmes dermed raskt opp i produktet, og bidrar til at varmen overføres videre inn og rundt i maten.
Til forskjell fra koking og steking, hvor varmen overføres til matvaren fra utsiden og innover mot kjernen og hvor overflaten alltid vil være eksponert for den høyeste varmebelastningen, kan mikrobølgene varme opp produktet raskt fra «innsiden», noe som er skånsomt for maten.
Hvordan mikrobølger påvirker holdbarhet og mattrygghet
Det er mulig å forlenge holdbarheten på emballerte matvarer ved å varme dem opp og kjøle dem ned igjen. Ved kraftig varmebehandling og egnet emballasje kan man produsere steril mat med årelang holdbarhet ved romtemperatur, men også mildere varmebehandling kombinert med kjølelagring kan øke produktholdbarheten med flere uker.
Det finnes mye lett tilgjengelig kunnskap om effekten av å varmebehandle mat som også gjelder for mikrobølger, men mikrobølger skiller seg ut på tre måter:
- Det er ikke nødvendig å bruke mye vann for å koke noe med mikrobølger, siden matvarene koker fra innsiden og ut. Koking i kjele med vann fører til at blant annet vannløselige vitaminer tapes til kokevannet. Derfor bevares næringsstoffene bedre ved bruk av mikrobølger.
- Den svært hurtige oppvarmingen gjør det mulig å varmebehandle i løpet av kort tid ved høy temperatur. Ved pasteurisering eller sterilisering av grønnsaker er dette spesielt gunstig fordi flere viktige næringsstoffer bevares best med en kort varmebehandling.
- Men: Temperaturfordelingen i matvaren kan være vanskelig å forutsi i en mikrobølgeprosess. Omsetning av mikrobølgeenergi til varme avhenger av produktets geometri, temperatur og innhold av blant annet vann og fett. Overoppheting i kanter og hjørner kan dessuten føre til at produktet blir brent.
På noen steder i produktet kan temperaturen bli lavere enn planlagt, slik at bakterier som skal inaktiveres ved pasteurisering likevel kan overleve. Dette kan kompenseres for med sikkerhetsmarginer, for eksempel å varmebehandle lengre, men da tapes noen av fordelene med mikrobølgene.
Mye av forskningen på dette området har derfor handlet om å kunne forutsi temperaturene som utvikles med bedre nøyaktighet.
Hva bruker matindustrien mikrobølger til?
De vanligste bruksområdene for mikrobølger i matindustrien i dag er til konservering av mat (pasteurisering, sterilisering og tørking), temperering og tining, og i kombinasjon med andre teknologier til ulike formål, slik som vakuumtørking, forbehandling før hydrolyse o.l.
Pasteurisering og sterilisering med mikrobølger
En rekke mat- og drikkevarer pasteuriseres før de kommer i salg. Det betyr at de varmes opp til en gitt temperatur over en gitt tid, før de kjøles ned igjen. Dette inaktiverer enzymer og sykdomsfremkallende bakterier, og gjør at produktet er holdbart lenge nok til at det kan distribueres og selges i butikk.
Når denne varmebehandlingen gjøres med mikrobølger, har det flere fordeler. Blant annet kan maten emballeres før den varmes opp, da mikrobølgene kan trenge gjennom plastemballasje. Dette gjør det mulig å pasteurisere og sterilisere maten vesentlig raskere og med jevnere varme enn ved tradisjonell oppvarming. Varmebelastningen på matvaren blir mye mindre, og dermed beholdes mer av kvalitet og næringsinnhold. Mikrobølgeoppvarming regnes derfor som en skånsom varmebehandlingsmetode.
Pumpbare mat- og drikkevarer
Matvarer som kan pumpes, slik som jus og melk, kan pasteuriseres med mikrobølger gjennom et lukket system. Etter oppvarming blir drikken pumpet gjennom en kjøler før den fylles i flaske eller kartong i et lukket kammer som er sterilisert. Fordelen er hurtig oppvarming uten at drikken behøver å være i kontakt med en overflate som er mye varmere, slik som i tradisjonelle systemer. Slike systemer leveres som regel som komplette linjer.
Emballerte produkter
Det leveres også komplette produksjonslinjer for pasteurisering eller sterilisering av emballerte produkter med mikrobølger. Det vanligste er tunneler. I motsening til autoklaver, som tradisjonelt brukes til varmebehandling, kan tunneler brukes til kontinuerlig produksjon. Og man står mye friere i forhold til valg av emballasje; for eksempel kan nyutviklede fiberbaserte skåler tas i bruk, ettersom utsiden ikke utsettes for vann eller damp.
Men det finnes også utfordinger. En utfordring er at det utvikles et trykk inne i emballasjen under oppvarmingen. Blir trykket for stort, sprekker begrene.
Dette løses i dag på flere ulike måter, for eksempel ved å kombinere mikrobølgebehandlingen med overtrykk og trykksluser som holder utbulingen av emballasjen i sjakk. En annen mulighet er å bruke skåler med ventil eller hull på overplastfilmen. Det er også mulig å styre effekten for å unngå for høyt innvendig trykk i emballasjen.
Les mer: Emballasje til bruk ved mikrobølger
Tørking med mikrobølger
Det går raskere å tørke matvarer med mikrobølger enn ved tradisjonell tørking. Mikrobølgene varmer opp kun vannet som skal fordampes fra produktet, slik at varmen i minst mulig grad påvirker produktet.
Så lenge det er vann igjen i produktet vil ikke temperaturen stige høyere enn kokepunktet på 100 °C. Mikrobølgetørking kan derfor skje svært energiøkonomisk og skånsomt.
Matvarer som skal ned til et svært lavt vanninnhold kan likevel bli overhetet, og til og med ta fyr dersom det brukes for kraftig effekt. Siste del av tørkingen bør derfor skje med lufttørking.
Dersom det er viktig for produktkvaliteten å ikke nå for høy temperatur kan kokepunktet senkes med et vakuum. Mikrobølgene fungerer da på samme måte som tidligere nevnt, men ved lavere temperatur.
Tining av frosne matvarer
Tining og temperering er det matindustrien oftest bruker mikrobølger til. Et typisk eksempel er fiskeblokker ved -30 °C som skal bearbeides. Mikrobølgene brukes til å øke temperaturen i fiskeblokkene raskt til mellom -10 og -5 °C. Dette er tilstrekkelig til at blokken kan kuttes eller brytes opp for videre tining og bearbeiding.
Forbehandling med mikrobølger
Mikrobølgene påvirker kjemiske bindinger. Som forklart for pasteurisering er ikke effekten så sterk at bakterier blir inaktivert, men for produkter som skal løses opp eller omdannes ved for eksempel hydrolyse, kan mikrobølgene korte ned behandlingstiden vesentlig.
Hvor trygt er det å spise mat som er varmet med mikrobølger?
Det er ufarlig å bruke mikrobølgeovn. Når ovnen skrus av, skrus også mikrobølgefeltene helt av. De bidrar til å varme maten, og ikke noe annet.
Da mikrobølgeovnen kom på hjemmemarkedet var strålingsfaren, eller risikoen for lekkasje av mikrobølge-energi, mye debattert. En husholdningsovn avgir imidlertid langt mindre effekt enn en mobiltelefon, og de bruker samme frekvens.
Det har også vært spørsmål om matvarene inneholder stråling etter mikrobølgeoppvarming. Det gjør de ikke. Mikrobølger er ikke-ioniserende, så det er ikke noe som blir igjen i maten.
Det som imidlertid kan være verdt å tenke på, er at bruk på full styrke for lenge, kan føre til at maten blir brent – og brent mat bør man unngå å spise.
Les mer: Mikrobølgers effekt på mattrygghet og holdbarhet
Hvor bærekraftig er det å bruke mikrobølger i matproduksjon?
Den største miljøgevinsten med å bruke mikrobølger til pasteurisering og sterilisering er at det er kun matvaren som varmes opp av mikrobølgene. En behøver altså ikke å varme opp utstyret, prosessvann, damp eller lignede for å overføre varmen til produktet.
- Ved tradisjonell autoklavering kan så mye som 40 % av varmen gå til oppvarming av utstyr og prosessvann, men dette vil variere.
- Der mikrobølger har vært brukt til tørking har energibesparelsen vært i området 30 til 40% sammenlignet med lufttørkere.
Energikilden til mikrobølgeutstyr er elektrisitet. Dette er til forskjell fra maskiner som bruker damp (autoklaver, pasteurer). Den hurtige oppvarmingen gjør også at utstyret har kort driftstid i forhold til produksjonsvolum. Produktene og magnetronene i mikrobølgeutstyret må likevel kjøles ned, og hvor godt denne varmen utnyttes har betydning for energiforbruket.
Som annen pasteurisering og sterilisering kan produktene få svært lang holdbarhet, slik at det potensielt blir lite matsvinn sammenlignet med ferskvare. Steriliserte produkter kan oppbevares i romtemperatur uten å bruke energi på kjøling under distribusjon og lagring.
Ikke alle typer emballasjematerialer kan kombineres med mikrobølger. Til gjengjeld er det ikke nødvendig å bruke materiale som er vannbestandig på utsiden, slik at mulighetene for å finne mer miljøvennlige materialer enn plast er til stede.
Forskning på mikrobølger i matproduksjon
Nofima har lang erfaring med forskning og utvikling av mikrobølgeløsninger for matproduksjon. Her er noen aktuelle prosjekter som blant annet tar for seg mikrobølger:
Utvalgte vitenskapelige publikasjoner:
Lær mer!
Vil du vite mer om
- fysikken bak mikrobølgeoppvarming og hvordan utstyret er bygd opp
- hva slags emballasje man kan bruke til mikrobølgebehandling
- råd for markedskommunikasjon av mikrobølgebehandlet mat
- forskning på hvordan mikrobølgebehandling påvirker en rekke matvarer
bør du sjekke ut innovativefoodprocessing.no.