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电解化加热技艺和它在食品产业里的践行

来源:   2012年05月04日 09:13   1624
  Foodjx导读:欧姆加热欧姆加热又称通电加热、电阻加热等,作为一种新型的食品加工手段,在食品加工领域中受到越来越多的关注。其加热原理主要是利用50Hz或60Hz的低频交流电提供电流,在所加热的食品内部产生能量。它不存在微波加热的穿透深度的问题,尤其适用于粘度高和带颗粒(d<25mm)的食品的连续加热,在食品加工中,欧姆加热可用于食品物料的烫漂、解冻、蒸发脱水、发酵和巴式杀菌。
  
  1882年Flower首先研制了用于加工肉和鱼的装置,1897年Jones发明了用于液体杀菌的欧姆加热装置,1914年Beattie发明了3600~4200V、2~2.3A的交流电系统用于婴儿奶粉的加工。但作为成功的商业技术是20世纪20年代发展起来的,主要用于牛奶的杀菌消毒。50年代,欧姆加热技术开始用于餐饮服务业。Kohn设计出用于加工法兰克福香肠的加工加热装置,其做法是将2对活动的长钉状的电极插入香肠的两端,然后通以电流来加热。
  
  Schade用15kV、0.25MHz的电流去烫漂浸在电解液中的脱皮土豆,在3min内可使土豆温度升高到80℃;Mizrashi把玉米穗浸在电解液中通以380V的电流,3min可使所有的过氧化酶失活,而用沸水烫漂需要17min.解冻是食品加工中的一个重要操作单元,早在1963年Sanders发明了用于带骨青鱼和鳕鱼片的解冻的通电加热装置,在70年代又发明了用于解冻对虾、红烧肉的通电加热解冻设备等。Rao等曾报道过通电加热解冻与传统的解冻方法相比较,解冻时间节约40%~50%甚至更高。这些装置的共同特点是:将食品放在两电极之间,并使之与电极良好接触以免在电极上冒火花,然后给电极通电就可实现解冻。1983年Neven等解决了电极与物料的接触问题,用欧姆加热解冻浸在介质中的圆柱形肉块比在20℃恒温水浴中解冻速率提高了3倍,在保证产品质量的同时,还节约了操作成本,减少了污水排放量。1984年英国APV公司设计制造了连续式商业生产型欧姆加热器,应用于含颗粒流体食品的加热杀菌。1993年植村邦彦研究了日本酱的欧姆加热杀菌,1999年Wang等人研究了含苹果颗粒流体的欧姆加热。1999年Lima等人〔5〕研究了欧姆加热中频率对热风干燥和果汁产率的影响。
  
  2001年Zuber等人〔6〕人用欧姆加热对花椰菜进行了加工和灭菌研究。2000年Roger等人〔7〕研制出了一种测定杀菌致死率的通电加热装置,利用质子共振频率(PRF)技术可以迅速准确地绘制颗粒食品物料的温度图谱。在国内,自1996年以来,中国农业大学中日食品研究中心在我国对欧姆加热技术进行了应用基础研究。李修渠等人〔8〕通过建立解冻槽内的模拟电路模型,分析了肉在通电加热解冻过程中电能利用率、肉内产热量、肉两侧间电压的变化情况;冯晚平等人〔9〕利用自行设计组装多波形可变频率欧姆加热试验系统及加热容器,研究了冷冻牛肉在3种不同波形和不同频率下的解冻过程中波形、频率对其电导率σ-温度T图形以及加热速率的影响。
  
  远红外线加热红外线是指波长0.78~1000m之间的电磁波。根据波长又把它分为近红外线(0.78~1.4m)、中间红外线(1.4~3m)和远红外线(3μm~lmm)。远红外线近年来在食品加工中应用得十分广泛,主要用于食品物料的加热处理。
  
  远红外线加热是一种以辐射为主的加热过程,是利用加热元件所发出来的红外线照射到被加热物体上,其热能以电磁波的形式被物体分子均匀吸收,从而引起物质分子的激烈共振,达到加热干燥的目的。热辐射效率zui大的理想物体称为黑体。普通食品加工所使用的加热温度范围大都在300~500K,这一温度范围内,黑体或近似黑体的物质辐射能量密度zui大波长正是在2.5~20μm的远红外线波长范围,因此远红外线有较高的辐射效率。另一方面水中羟基O-H键伸缩振动的固有频率与波长2.7μm的电磁波相同,所以当接受远红外线辐射时,水和其他含有羟基的食物成分与远红外线发生共振,引起物料温度上升,从而使物料得以加热。远红外线的波长较长,对物料的穿透性强,且远红外线的光子能量级小,一般只产生热效应,不会引起物质的化学变化,对食品的营养成分和色泽不会造成影响,远红外线被物料吸收的程度也不受物料色泽的影响,由于能量的转换使物质内外同时变热,因而具有热效率高、加热质量好、节约能源等优点。所以使用远红外线热加工食品,物料受热均匀,加工品质优良。
  
  前景展望电物理加热技术具有加热均匀、无污染、易操作、热能利用率高、食品加工质量好等优点,加工出来的食品能zui大限度地保留其色、香、味及营养成分。只要掌握其加工特性、控制好影响因素并使其达到*的组合,就能加工出高品质的产品。食品电物理加热技术的理论研究和产品开发技术应用在我国刚刚起步,需要各行业齐心协力共同努力,来推动其在我国的发展与应用。随着生活水平的提高,人们对高质量、高营养产品的需要会越来越高,电力的发展也将推动通电加热技术的推广应用。
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