食品電物性在食品加工中的應(yīng)用

1、食品電物性在食品加工中的應(yīng)用研究食品電物性的意義研究食品電物性的意義電物理加工方法能滿足食品加工中對(duì)食品資源充分利用電物理加工方法能滿足食品加工中對(duì)食品資源充分利用的要求，同時(shí)也能減少加工中營(yíng)養(yǎng)損失，并保持生物物的要求，同時(shí)也能減少加工中營(yíng)養(yǎng)損失，并保持生物物質(zhì)活性。使用電場(chǎng)或電磁場(chǎng)有可能對(duì)構(gòu)成食品的最小單質(zhì)活性。使用電場(chǎng)或電磁場(chǎng)有可能對(duì)構(gòu)成食品的最小單位進(jìn)行最富效果的加工處理。電磁場(chǎng)的生物效應(yīng)在生鮮位進(jìn)行最富效果的加工處理。電磁場(chǎng)的生物效應(yīng)在生鮮食品的儲(chǔ)藏保鮮方面顯示了巨大的潛力。由于化石燃料食品的儲(chǔ)藏保鮮方面顯示了巨大的潛力。由于化石燃料能源的不可再生性，電力在食品工業(yè)能耗中占有的比例能源

2、的不可再生性，電力在食品工業(yè)能耗中占有的比例將越來(lái)越大。將越來(lái)越大。電物理特性的檢測(cè)對(duì)食品加工自動(dòng)化、品質(zhì)控制精確化電物理特性的檢測(cè)對(duì)食品加工自動(dòng)化、品質(zhì)控制精確化方面提供了重要手段。方面提供了重要手段。 對(duì)食品電物性的利用，除了對(duì)食品品質(zhì)的無(wú)損對(duì)食品電物性的利用，除了對(duì)食品品質(zhì)的無(wú)損檢測(cè)或品質(zhì)分析外，還可用于對(duì)食品的加工處理，檢測(cè)或品質(zhì)分析外，還可用于對(duì)食品的加工處理，包括靜電場(chǎng)處理、動(dòng)電處理、通電處理、高頻電場(chǎng)包括靜電場(chǎng)處理、動(dòng)電處理、通電處理、高頻電場(chǎng)處理、微波處理、紅外線處理等。處理、微波處理、紅外線處理等。靜電場(chǎng)處理靜電場(chǎng)處理靜電熏制原理：在靜電場(chǎng)內(nèi)讓熏煙霧粒子向各種靜電熏制原理：在

3、靜電場(chǎng)內(nèi)讓熏煙霧粒子向各種食品表面或內(nèi)部滲透，達(dá)到快速均勻熏制的目的。食品表面或內(nèi)部滲透，達(dá)到快速均勻熏制的目的。肉制品的熏制不僅可以改善制品的風(fēng)味，還可以肉制品的熏制不僅可以改善制品的風(fēng)味，還可以有效防止氧化和霉變。有效防止氧化和霉變。優(yōu)點(diǎn)：高效，優(yōu)點(diǎn)：高效，25 min25 min缺點(diǎn)：不能起到通常煙熏那樣的干燥效果，還要缺點(diǎn)：不能起到通常煙熏那樣的干燥效果，還要配以微波或遠(yuǎn)紅外處理。配以微波或遠(yuǎn)紅外處理。電滲透脫水電滲透脫水n原理：蛋白質(zhì)原理：蛋白質(zhì)電位和周?chē)x子氣氛的存在，使電位和周?chē)x子氣氛的存在，使固液界面產(chǎn)生雙電層粒子分布現(xiàn)象，即液體帶有固液界面產(chǎn)生雙電層粒子分布現(xiàn)象，即液體帶有

4、與蛋白質(zhì)膠粒等量而符號(hào)相反的過(guò)剩電荷。當(dāng)有與蛋白質(zhì)膠粒等量而符號(hào)相反的過(guò)剩電荷。當(dāng)有靜電場(chǎng)存在時(shí)，液體受自身所帶電荷影響而運(yùn)動(dòng)靜電場(chǎng)存在時(shí)，液體受自身所帶電荷影響而運(yùn)動(dòng)。通電加熱通電加熱重要性：食品的均勻加熱是工程上的一大難題。重要性：食品的均勻加熱是工程上的一大難題。微波加熱存在透入深度的問(wèn)題。微波加熱存在透入深度的問(wèn)題。適用性：不適用于不導(dǎo)電、極低水分或干燥狀態(tài)適用性：不適用于不導(dǎo)電、極低水分或干燥狀態(tài)的食品。的食品。原理：歐姆加熱原理：歐姆加熱注意：直流電會(huì)引起食品組分的電解變質(zhì)，還會(huì)注意：直流電會(huì)引起食品組分的電解變質(zhì)，還會(huì)使電極發(fā)生電解腐蝕，造成食品重金屬離子污染，使電極發(fā)生電解腐蝕

5、，造成食品重金屬離子污染，因此一般用交流電。因此一般用交流電。遠(yuǎn)紅外線加熱遠(yuǎn)紅外線加熱近紅外的波長(zhǎng)近紅外的波長(zhǎng)0.781.4 0.781.4 m m；中紅外的波長(zhǎng)；中紅外的波長(zhǎng)1.43 1.43 m m；遠(yuǎn)紅外；遠(yuǎn)紅外3 3 m1mmm1mm。原理：食品材料電磁波吸收峰值多集中在原理：食品材料電磁波吸收峰值多集中在220 220 m m 的遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)范圍。的遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)范圍。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 加熱時(shí)不必有熱源或傳熱介質(zhì)，不受氣加熱時(shí)不必有熱源或傳熱介質(zhì)，不受氣流影響，速度快流影響，速度快; ;促進(jìn)食品的成熟促進(jìn)食品的成熟; ;能量低，不會(huì)能量低，不會(huì)引起物質(zhì)的化學(xué)變化引起物質(zhì)的化學(xué)變化缺陷：輻射深度

6、淺缺陷：輻射深度淺12mm12mm。電脈沖殺菌電脈沖殺菌脈沖電場(chǎng)脈沖電場(chǎng)(pulsed electric field, PEF)(pulsed electric field, PEF)：對(duì)流經(jīng)兩電：對(duì)流經(jīng)兩電極間的液態(tài)或半液態(tài)物料施加一定頻率的高電壓短脈沖極間的液態(tài)或半液態(tài)物料施加一定頻率的高電壓短脈沖放電，使物料中微生物死滅的處理技術(shù)。放電，使物料中微生物死滅的處理技術(shù)。原理：破壞微生物的細(xì)胞膜，電崩解理論、電穿孔理論。原理：破壞微生物的細(xì)胞膜，電崩解理論、電穿孔理論。優(yōu)勢(shì)：殺菌時(shí)對(duì)象升溫小；殺菌時(shí)間短，產(chǎn)生的熱量少；優(yōu)勢(shì)：殺菌時(shí)對(duì)象升溫??；殺菌時(shí)間短，產(chǎn)生的熱量少；節(jié)能。節(jié)能。應(yīng)用：對(duì)熱敏

7、感的液態(tài)食品，如果汁、牛乳、蛋液、啤應(yīng)用：對(duì)熱敏感的液態(tài)食品，如果汁、牛乳、蛋液、啤酒酒缺陷：殺菌效果差異大，不穩(wěn)定；殺菌不徹底；設(shè)備實(shí)缺陷：殺菌效果差異大，不穩(wěn)定；殺菌不徹底；設(shè)備實(shí)際應(yīng)用困難。際應(yīng)用困難。微波加熱微波加熱v原理：原理：水分子是微波域內(nèi)極化運(yùn)動(dòng)產(chǎn)熱的主要物質(zhì)。在交變電場(chǎng)中偶極子的水分子會(huì)隨著電磁場(chǎng)方向的變化而轉(zhuǎn)動(dòng)。 電場(chǎng)頻率增加，運(yùn)動(dòng)加快，產(chǎn)生更多的摩擦熱。v一般家用微波頻率（2450MHz）加熱，就意味著使水分子在1S內(nèi)發(fā)生180來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)24.5億次。 微波加熱的特性：1 微波加熱的即時(shí)性用微波加熱介質(zhì)物料時(shí)，加熱非常迅速。只要有微波輻射，物料即刻得到加熱。反之，物料就得不

8、到微波能量而立即停止加熱，它能使物料在瞬間得 到或失去熱量來(lái)源，表現(xiàn)出對(duì)物料加熱的無(wú)惰性。2 微波加熱的整體性 微波是一種穿透力強(qiáng)的電磁波，如頻率為915MHz的電磁波，其波長(zhǎng)為32cm，它能穿透物體的內(nèi)部，向被加熱材料內(nèi)部輻射微波電磁場(chǎng)，推動(dòng)其極化水分子的劇烈運(yùn)動(dòng)，使分子相互碰撞、摩擦而生熱因此其加熱過(guò)程在整個(gè)物體內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，升溫迅速，溫度均勻，溫度梯度小，是一種“體熱源”，大大縮短了常規(guī)加熱中熱傳導(dǎo)的時(shí)間除了特別大的物體外，一般可以做到表里一起均勻加熱這符合工業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)和自動(dòng)化控制的要求3 微波加熱的選擇性并非所有材料都能用微波加熱，不同材料由于其自身的介電特性不同，其對(duì)微波的反應(yīng)也不相

9、同。我們可以利用微波加熱的選擇性對(duì)混合物料中的各組分或零件的不同部位進(jìn)行選擇性加熱。對(duì)玻璃、陶瓷、塑料幾乎全部穿透較少吸收，對(duì)生物體、水及含水材料具有良好吸收性能并可產(chǎn)生熱能轉(zhuǎn)換。4 微波加熱能量利用的高效性微波進(jìn)行加熱時(shí)，介質(zhì)材料能吸收微波轉(zhuǎn)化為熱能，而設(shè)備殼體只能反射而不能吸收微波(或極少吸收微波)。再加上微波加熱是內(nèi)部“體熱源”，它不需要高溫介質(zhì)來(lái)傳熱，因此絕大部分微波能量被介質(zhì)物料吸收并轉(zhuǎn)化為升溫所需要的熱量，這就形成了微波能量利用高效率的特性。與常規(guī)電加熱方式相比，它一般可以節(jié)電30一50。5 微波加熱安全、衛(wèi)生、無(wú)污染，具有很強(qiáng)的殺菌能力微波加熱所用能源為電能，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。用微

10、波輻射生物體時(shí)，除了產(chǎn)生微波熱效應(yīng)外，微波還能使生物體的生物活性得到抑制或激勵(lì)，即微波的非熱效應(yīng)或生物效應(yīng)。在相同溫度條件下，微波對(duì)細(xì)菌的致死率遠(yuǎn)高于常規(guī)加熱。除此之外，微波加熱還具有加熱質(zhì)量高、營(yíng)養(yǎng)破壞少、加熱設(shè)備緊湊、節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)。微波殺菌的優(yōu)點(diǎn)v1、時(shí)間短、速度快v2、低溫殺菌保持營(yíng)養(yǎng)成份和傳統(tǒng)風(fēng)味v3、節(jié)約能源v4、表面和內(nèi)部都同時(shí)進(jìn)行v5、便于控制v6、設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝先進(jìn)v7、改善勞動(dòng)條件，節(jié)省占地面積微波加熱存在問(wèn)題（一）微波加熱不均勻（一）微波加熱不均勻（1）微波加熱具有選擇性，即使在相同的微波場(chǎng)中，不同的食品材料都存在溫升的差異；（2）微波具有良好的穿透性，在實(shí)際加熱中受反射

11、、穿透、折射、吸收等影響，即使對(duì)同一食品材料各部分產(chǎn)生的熱能可能存在較大的差異；（3）電場(chǎng)的尖角集中性，有的也稱(chēng)菱角效應(yīng)（edge effect）微波作為電波的一種，其電場(chǎng)有尖角集中性，這是造成食品微波加熱不均勻的主要原因。電場(chǎng)會(huì)向有角的地方集中，這些部分就產(chǎn)熱多，升溫快。為了克服菱角效應(yīng)和熱點(diǎn)的不良以下，人們?cè)谌萜魃献髁嗽S多改進(jìn)。例如盡量使用大小合適的圓角容器，環(huán)狀容器。對(duì)有尖角的食品進(jìn)行整形處理。為了克服微波加熱的局限性，把微波與遠(yuǎn)紅外等加熱方法組合在一起的設(shè)備，成了當(dāng)前微波爐開(kāi)發(fā)的新趨勢(shì)。（二）微波對(duì)人體的影響 從微波的作用原理看，人體也會(huì)吸收微波，因此微波的輻射也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定的危害

12、。通常人體受到輻射時(shí)，總是皮膚先感到灼熱，因而可以及時(shí)避讓。然而受微波輻射時(shí)，由于其穿透性，體內(nèi)組織也會(huì)同時(shí)發(fā)熱，而人體內(nèi)神經(jīng)又比較少，所以往往在還未感到灼熱時(shí)，那些耐熱新低的器官已經(jīng)受到損傷。如血管、眼睛和睪丸易受微波侵害，雷達(dá)工作人員常見(jiàn)的病是白內(nèi)障和男性不育。對(duì)微波的使用既要注意安全，但也不需要像對(duì)待放射性那樣過(guò)分緊張。（三）微波殺菌破袋（三）微波殺菌破袋我們?cè)谖⒉⒕僮鬟^(guò)程中，除了注意不能采用金屬容器和鍍鋁或鋁復(fù)合袋，還存在殺菌過(guò)程中密封好的袋子破袋問(wèn)題，不好解決。亦不好采用殺菌后在封口。目前采用微波殺菌可以在包裝前進(jìn)行，也可以在包裝好以后進(jìn)行。包裝好的食品在進(jìn)行微波加熱殺菌時(shí)，由于袋內(nèi)壓力過(guò)高會(huì)脹破包裝袋，因此整個(gè)微波加熱殺菌過(guò)程應(yīng)在壓力下進(jìn)行，或?qū)b置于加壓的玻璃容器中進(jìn)行處理。（四）變色問(wèn)題四）變色問(wèn)題在對(duì)榨菜等產(chǎn)品微波殺菌時(shí)還發(fā)現(xiàn)榨菜產(chǎn)品變色問(wèn)題。 微波加熱技術(shù)的應(yīng)用前景20世紀(jì)90年代以后，由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微波設(shè)備電子器件價(jià)格的下跌及能源比價(jià)的調(diào)整等因素，使得微波加熱設(shè)備及微波加熱的直接成本有了大幅度的下降；全球環(huán)境的不斷惡化，使人們逐步認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的加熱方式不再是一種環(huán)保良好的作業(yè)。這些都為微波加熱的應(yīng)用和發(fā)展提供了良