通电加热技术在食品中的应用研究动态

通电加热是利用食品物料本身的电阻抗来产生热量的加热技术,是一种内加热方法。与其他加热方式相比,具有加热快速、均匀的特点。文章介绍了通电加热装置的主要组成,总结了电导率的影响因素,概述了通电加热过程中食品的温度分布模拟,归纳整理出通电加热在热烫、脱水、蒸发、发酵、提取、解冻、灭菌等方面的应用,并对食品通电加热技术的应用前景进行了展望。

数学模拟技术在食品微波加工过程中的应用研究进展

微波处理因其快速加热、简单、方便等特点广泛应用于食品领域。但在优化食品微波处理方面,因其涉及到的参数较多,需要进行多次实验,数学模拟技术的导入使条件优化变得更为简单、方便。数学模拟技术已用于微波加热食品特性的研究并且广泛用于微波食品的开发、微波工业装备的设计等。本文的目的是阐述近年来模拟技术应用于食品微波加工的研究现状。本文介绍了食品微波加工应用的数值模拟软件,并对一些数值模拟的计算依据和计算步骤进行了综述。总结了微波加工食品的验证方法以及不足,归纳整理出数学模拟在食品的微波干燥、杀菌、解冻、辅助冷冻等方面的应用。最后展望了数值模拟在微波加工食品的发展和前景。

微波干燥过程中南极磷虾肉糜的传热传质及形变参数模型

该文以南极磷虾肉糜作为媒介,基于电磁学、多相传输和固体力学变形模型研究了微波干燥仿真模型。通过在软件COMSOL Multiphysics中求解电磁方程、能量和动量守恒以及变形方程得到模拟结果。红外热成像仪用于拍摄样品表面温度分布,光纤传感器用于测定样品点的瞬时温度。经过180 s的间歇微波干燥,空间温度分布、瞬态温度曲线(RMSE=2.11℃)、含水率(干基,RMSE=0.03)和体积比与试验值有良好的一致性,说明仿真微波干燥是可行的。此外,微波模拟干燥过程中将虾肉糜视为形变材料与刚性材料,在温度和含水率方面显示了较明显的差别且前者与试验值更为接近,且未考虑收缩模型的温度和含水率的RMSE分别为9.42℃与0.08。该研究还对液态水和气体的内在渗透性(±50%)以及吸水膨胀系数(±50%)进行了敏感性分析。含水率对液态水的内在渗透性较敏感(RMSE=0.089),对气体的内在渗透性较不敏感(RMSE=0.023),体积比对吸水膨胀系数非常敏感(RMSE=0.053)。

加热方式对南美白对虾和南极磷虾虾肉糜中的游离氨基酸含量的影响

以南美白对虾(Penaeus vannamei)和南极磷虾(Euphausia superba)为研究对象,考察了不同加热方式(微波加热和水浴加热,加热样品中心温度55、65、75、85、95℃)对虾肉糜中游离氨基酸含量的影响。结果表明微波加热比水浴加热更有利于滋味的形成,微波加热可以使虾肉糜得到更高的游离氨基酸含量、必需氨基酸含量和鲜甜味氨基酸含量。微波加热可以使滋味贡献度最大的精氨酸的滋味强度值(TAV)在85℃下就能达到最大值(南美白对虾:20.108±0.556,南极磷虾:9.139±0.191)。从氨基酸的呈味方面来考虑,南美白对虾虾肉糜微波加热75℃条件最佳(风味氨基酸与不良风味氨基酸的比值最高,为2.546),南极磷虾虾肉糜微波加热95℃条件最佳(风味氨基酸与不良风味氨基酸的比值最高,为1.528)。

通电加热过程中凡纳滨对虾虾肉糜的游离氨基酸和核苷酸含量变化研究

为研究通电加热过程中不同加热温度(40、55、65、75、85和95℃)对凡纳滨对虾虾肉糜中主要非挥发性滋味成分的影响,采用氨基酸自动分析仪和高效液相色谱仪分别检测了虾肉糜中的游离氨基酸和核苷酸及其关联产物含量,并采用味道强度值(TAV)确定其中主要的呈味物质及贡献程度,最后通过味精当量(EUC)分析鲜味氨基酸和呈味核苷酸之间的协同作用,并对其鲜味进行评价。结果表明,与鲜虾相比,通电热处理的虾肉糜中游离氨基酸总量均有不同程度的减少。随着温度的升高,鲜味氨基酸、甜味氨基酸和苦味氨基酸的含量均呈现先减少后增加的趋势,且在65℃达到最小值(鲜味氨基酸、甜味氨基酸和苦味氨基酸的总TAV值分别为0.86、4.40、4.46)。通电加热并不影响ATP的降解途径只是会改变核苷酸及其关联产物的相对含量,尤其是促进Ado的产生。甘氨酸、精氨酸、谷氨酸、AMP和IMP在不同加热温度下其TAV几乎都大于1,是虾肉糜滋味的主要贡献者。味精当量以谷氨酸钠质量计,40℃最能促进虾肉糜鲜味的产生(EUC值为5.54 g MSG/100 g),在85℃处虾肉糜风味损失最小(EUC值为4.02 g MSG/100 g)。

考虑频率波动的微波加热数值模拟模型

家用微波炉内磁控管的频率会有波动,且难以测定。为考查微波频率波动对样品温度分布的影响,获得更加精确的仿真结果,研究假设家用微波炉的频率以2.45 GHz为中心波动,并对不同波动范围的频率(2.44~2.46 GHz,2.43~2.47 GHz,2.41~2.49 GHz)与单个频率(2.45 GHz)的基于有限元模型的仿真结果与实验结果进行了比较分析。实验对象是放置于微波炉内加热60 s的土豆泥。对于不同的频率范围分布,每隔0.005 GHz计算一次电磁功率密度,并根据余弦分布对它们进行加权平均,最后将电磁功率作为热源加热土豆泥。模拟结果分别与用热成像仪和光纤热电偶测定的土豆泥表面温度分布和各部位瞬时温度的实验值进行比较。结果显示频率波动范围在2.44~2.46 GHz预测的温度场与实验值有较好的一致性;而在2.41~2.49 GHz范围内,温度分布的均匀性最好。该模型也可为指导微波食品的开发提供理论依据。

脂肪酸含量对植物油介电特性的影响

为了提供植物油在微波和射频等介电加热技术和通电加热技术中的应用基础数据,考察脂肪酸含量对植物油介电特性的影响,分别利用LCR阻抗测试仪和网络分析仪(同轴探针法)测量了4种植物油(橄榄油、自制橄榄油、橄榄调和油、大豆油)和5种脂肪酸(棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸)在低频段(1 000 Hz^2 MHz)和高频段(300~10 000 MHz)的介电特性。结果表明:低频下,植物油的介电常数比较稳定,其均值为(1.56±0.02),介电损耗随着频率的增加而下降,其中0.7 MHz时橄榄油具有最大的介电常数(1.67±0.00)和介电损耗(7.31±0.02);高频下,植物油的介电特性随着频率的上升而缓慢下降,4种植物油之间的介电特性的差异不显著(p>0.05);低频下,在植物油中加入油酸后,植物油的介电常数和介电损耗呈现先上升后下降的趋势,而添加亚油酸呈现相反的趋势。添加脂肪酸会加快油脂的氧化反应。

介电解冻过程中食品介电特性变化的研究进展

解冻是冻结的逆过程,是影响冷冻食品最终品质的重要因素之一。介电解冻因其解冻时间短、节能高效等优点逐渐成为冷冻食品加工的首选方法。综述了介电解冻技术,介绍了介电特性,探讨了介电解冻过程中食品介电特性的变化,并对介电解冻过程中存在的现有问题和日后研究发展方向提出了新的认识和见解。