冷凍食品射頻解凍技術(shù)研究

冷凍食品射頻解凍技術(shù)研究

射頻加熱解凍是一種新型的冷凍食品解凍方式。其利用食品的介電特性，使食品在射頻腔內(nèi)受熱升溫，達(dá)到解凍的目的。與其他解凍方式相比，射頻加熱解凍的解凍速度快，顯著降低了解凍汁液流失率，物料各處同時(shí)產(chǎn)生熱量，射頻解凍后物料內(nèi)的溫度分布更均勻，對(duì)食品的品質(zhì)影響較小，且易于控制。

目前國(guó)內(nèi)外已有功率為30 kW左右，頻率為27.12 MHz的高頻解凍設(shè)備投放到市場(chǎng)，可以迅速大量地對(duì)凍肉或其它凍制品進(jìn)行解凍。并且，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家對(duì)射頻加熱的機(jī)理以及食品內(nèi)部的溫度分布及其變化規(guī)律、射頻加熱的方法等進(jìn)行了廣泛的研究。Rahmi Uyar等（2015）建立反應(yīng)冷凍瘦牛肉在解凍過(guò)程中熱分布模型并驗(yàn)證該模型的有效性，其采用有限單元法在3維區(qū)域內(nèi)測(cè)量基于食品本身熱物性和介電特性的耦合傳熱和電場(chǎng)引起的溫度變化，用具有50 Ω且自由運(yùn)轉(zhuǎn)振蕩器的射頻系統(tǒng)加熱不同的樣品，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建模型，模型測(cè)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致性較好。因此，該數(shù)學(xué)模型可用來(lái)設(shè)計(jì)射頻解凍系統(tǒng)，避免加熱食品時(shí)出現(xiàn)表面局部過(guò)熱的現(xiàn)象。Yvan Llave等（2014）的實(shí)驗(yàn)研究表明，金槍魚(yú)在射頻解凍過(guò)程中的特性變化受其介電性能的影響。13.56 MHz和27.12 MHz兩個(gè)頻率將金槍魚(yú)從-20℃加熱至10℃，用阻抗分析儀和介電性能測(cè)定儀測(cè)定其特性變化，最終確定用13.56 MHZ射頻頻率解凍金槍魚(yú)并對(duì)其過(guò)程進(jìn)行研究。與傳統(tǒng)解凍方法相比，解凍時(shí)間降低了3倍。Farag K等（2011）研究了中試規(guī)模射頻加熱解凍在牛肉及混合物解凍過(guò)程中的應(yīng)用。其將4 kg樣品從-1℃解凍到5℃，對(duì)空氣解凍和射頻解凍進(jìn)行了溫度分布比較。射頻解凍的最優(yōu)條件為解凍牛瘦肉，用400 W非連續(xù)性加熱35 min（開(kāi)啟20 min，關(guān)閉10 min，再開(kāi)啟15 min），平均升溫速率為0.2℃/min；比較而言，傳統(tǒng)空氣解凍需要50 h 20 min，解凍時(shí)間相差近85倍，每種解凍方式溫度分布情況都相對(duì)均勻。CN201510347746.4公開(kāi)了一種凍豬肉的快速解凍方法，采用頻率為27.12 MHz的射頻設(shè)備對(duì)塊狀凍豬肉進(jìn)行快速解凍，其過(guò)程為：將塊狀凍豬肉置于射頻解凍設(shè)備的兩塊金屬極板之間的空間，設(shè)定極板間距，開(kāi)啟射頻電源進(jìn)行解凍，待豬肉塊中心溫度達(dá)到-5～0℃時(shí)停止解凍。該發(fā)明解凍速度快，厚塊狀凍豬肉解凍僅需幾十分鐘，解凍后豬肉中溫度分布均勻，解凍汁液流失率小，污染菌落少。CN201320556715.6公開(kāi)了一種射頻魷魚(yú)解凍生產(chǎn)線，包括射頻安裝架、射頻發(fā)射器、過(guò)水池、傳動(dòng)皮帶、滾軸、皮帶傳送系統(tǒng)、控制面板、魷魚(yú)擋板、皮帶傳送系統(tǒng)安裝架、支撐角鋼一、支撐角鋼二和電機(jī)，其特征是，所述支撐角鋼一設(shè)置在皮帶傳送系統(tǒng)安裝架下方，電機(jī)安裝在皮帶傳送系統(tǒng)安裝架左下方，過(guò)水池設(shè)置在皮帶傳送系統(tǒng)安裝架左邊；射頻發(fā)射器安裝在射頻安裝架上面。CN201410653085.3公開(kāi)了一種提高蝦肉丸凝膠性能的加工方法，該加工方法直接利用冷凍蝦仁為原料，集成運(yùn)用射頻解凍、添加蝦頭蛋白水解物和耐冷乳酸菌低溫輕度發(fā)酵凝膠化等技術(shù)。張林青（2015）通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量食品的介電特性，并且分析不同參數(shù)對(duì)食品介電特性的影響。通過(guò)將電磁理論與傳熱學(xué)相結(jié)合，建立食品在射頻加熱解凍時(shí)耦合場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型。運(yùn)用有限元分析軟件COMSOL建模求解，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。最后，改變相關(guān)參數(shù)，研究不同參數(shù)解凍時(shí)食品內(nèi)部溫度的分布規(guī)律，從而對(duì)射頻加熱解凍系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。王亞盛（2006）基于27.12 MHz射頻自跟蹤平板電容式解凍系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)冷凍鲅魚(yú)的介電常數(shù)模型、實(shí)部和虛部進(jìn)行了分析研究。在分析研究冷凍鲅魚(yú)的解凍時(shí)間、射頻穿透深度的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了射頻解凍的質(zhì)量?jī)?yōu)于微波解凍和一般常用的解凍方法。郭潔玉，趙建偉等（2016）對(duì)凍肉射頻解凍過(guò)程中的溫度變化進(jìn)行了理論模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定了豬肉在27 MHz頻率下在-18～20℃范圍內(nèi)的介電性質(zhì)，采用有限元分析方法建立了靜電場(chǎng)-熱傳導(dǎo)雙向耦合模型，建立了射頻條件、物料性質(zhì)與解凍效果之間的關(guān)系，使軟件模擬預(yù)測(cè)解凍過(guò)程成為可能，為射頻解凍技術(shù)的推廣應(yīng)用提供了便捷的途徑。

理論分析與實(shí)驗(yàn)證明，射頻解凍優(yōu)于一般常用的解凍方法，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

（江南大學(xué)圖書(shū)館 張群）