新型加熱技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用及其研究進(jìn)展

蔡明玨

關(guān)鍵詞：加熱技術(shù);食品;肉制品

熱處理作為加工肉制品最關(guān)鍵的工序之一，可按照加熱方法分成直接加熱和間接加熱。目前，國內(nèi)外的肉制品加工普遍使用間接加熱法，因?yàn)殚g接加熱法存在熱表面效應(yīng)，而被直接加熱的食用物料質(zhì)量會明顯下降，且熱量利用效率也較低。因此，人們迫切要求在食物熱加工過程中，盡量保留食用物質(zhì)的基本營養(yǎng)成分以及色、香、味，加強(qiáng)對熱量的有效利用。

1食品加工概述

為了迎合人們對食物安全、健康、美味的新需求，食品行業(yè)從業(yè)者不斷進(jìn)行產(chǎn)品升級，并對各種加工工藝進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以便為人們提供優(yōu)質(zhì)食品。在加工過程中，食品的部分成分可能會發(fā)生變化，這種變化可能是積極的，也可能是消極的，加工方法不同，造成的影響也不同。近年來，有關(guān)食品加工的各類負(fù)面報(bào)道層出不窮，導(dǎo)致人們產(chǎn)生了加工食品不安全的錯(cuò)誤認(rèn)知，實(shí)際上經(jīng)過加工的食品往往具有營養(yǎng)物質(zhì)更容易被人體吸收的優(yōu)勢，因此，選擇合適的食品加工工藝能夠從根本上提升食品的安全性和營養(yǎng)價(jià)值[1]。

2微波加熱技術(shù)

微波加熱技術(shù)是比較有代表性的食物升溫工藝之一，可以對食物原料進(jìn)行干燥和殺菌處理，但主要使用水分子振蕩進(jìn)行升溫，優(yōu)點(diǎn)就是具備穿透性和均勻性，而且升溫速率特別快，是傳統(tǒng)加熱技術(shù)升溫速率的10～20倍。微波加熱器的優(yōu)點(diǎn)非常突出，選擇性發(fā)熱、高頻升溫、透過力強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好等都是比較常見的優(yōu)勢，因此具有突出的應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)實(shí)際情況來看，微波加熱技術(shù)對食品營養(yǎng)成分的影響并不大，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，其對不同營養(yǎng)成分的影響有一定差異。首先是對蛋白質(zhì)的影響，食品原材料中的部分蛋白質(zhì)為極性分子，經(jīng)過微波加熱處理以后，部分蛋白質(zhì)分子會變性，可通過降溫等方式降低微波加熱對蛋白質(zhì)的影響。其次是對脂肪的影響，微波主要對偶極分子產(chǎn)生作用，食品中的脂肪屬于非極性化合物，通過微波加熱，并不會改變脂肪成分。目前，微波加熱技術(shù)已經(jīng)在油脂萃取加工中得到廣泛應(yīng)用，整體的萃取效率比較高。最后是對碳水化合物的影響，與蛋白質(zhì)相似，在微波加熱過程中，食品中的碳水化合物同樣會發(fā)生熱變化，影響更甚于傳統(tǒng)加熱工藝。究其原因，微波加熱效率比傳統(tǒng)加熱效率更高，碳水化合物很容易發(fā)生美拉德反應(yīng)、糖焦化、淀粉糊化等，在利用微波加熱技術(shù)時(shí)，需要著重考慮糖類物質(zhì)褐變問題。

3電磁感應(yīng)加熱技術(shù)

3.1技術(shù)原理

電磁傳感器發(fā)熱的工作機(jī)理：將含鐵容器置于由電子線路板組成部分產(chǎn)生的交變磁場中，容器的表層會切斷磁力線，當(dāng)磁力線切割容器時(shí)，容器材料底面會形成大量的小旋渦流，渦流會促使容器材料底面的鐵分子之間形成高速不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，鐵分子相互撞擊、摩擦產(chǎn)生熱量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了加熱食品材料的功效。現(xiàn)在家庭和工業(yè)中所用的電磁爐、電磁灶都使用了這種電磁加熱技術(shù)。

3.2技術(shù)特點(diǎn)

食物加溫工藝技術(shù)是能源消耗最大的技術(shù)之一，蒸汽等傳統(tǒng)的機(jī)械加溫方法功率大、效能低，逐漸被新型的加溫工藝技術(shù)替代，而電磁感應(yīng)加溫工藝技術(shù)則具備生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化能力強(qiáng)、安全系數(shù)高、加工效率高、成本低等優(yōu)勢。由于含鐵質(zhì)容器材料本身產(chǎn)生的熱能，熱量轉(zhuǎn)換率最大可達(dá)到95%。利用電磁加溫工藝技術(shù)，在帶式傳輸帶上加溫扁平狀產(chǎn)物可節(jié)約50%的能量，而加溫液態(tài)產(chǎn)品可節(jié)約20%的能量。在電磁殺青過程中，升溫效率為50%～60%，熱功率也較傳統(tǒng)的殺青技藝降低了40%。例如，采用電磁感應(yīng)加熱技術(shù)在柑橘中萃取果膠，感應(yīng)加熱時(shí)間較水浴加熱時(shí)間明顯縮短，生產(chǎn)的果膠產(chǎn)品質(zhì)量也更高，且利用這兩種方法所獲得的果膠理化特性也基本相同[2]。

3.3技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

電磁感應(yīng)升溫技術(shù)在延長煎炸油的使用壽命上已取得了國家專利，通過測定游離脂肪酸、醛的濃度后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其產(chǎn)生的熱速率下降后，煎炸油的質(zhì)量得以改善，進(jìn)而延長了煎炸油的使用時(shí)間。對大豆油、花生油、小麥油實(shí)行電氣加溫后發(fā)現(xiàn)，酸價(jià)、過氧化值都隨著加溫時(shí)間的延長而增加，丙二醛值也呈現(xiàn)出先增大、后減小的態(tài)勢，同時(shí)表明了電氣加溫對3種油脂的影響，均低于常規(guī)加溫所產(chǎn)生的負(fù)面影響。據(jù)測算，感應(yīng)加溫能夠在油炸過程中供給大量電子，進(jìn)而建立一種減緩脂肪氧化的環(huán)境。但是，抗氧化的具體物理或化學(xué)機(jī)理還沒有被完全發(fā)現(xiàn)。利用電磁感應(yīng)升溫的鯽魚湯，在電磁升溫過程中，蛋白質(zhì)濃度逐漸增加，且全部氨基酸、必需氨基酸和呈味氨基酸濃度都在不斷增加。其中，必需氨基酸占全部氨基酸的比例顯著增加，且指數(shù)值不斷增大，魚湯蛋白質(zhì)的營養(yǎng)越來越均衡。電磁發(fā)熱科技也在茶樹殺青技術(shù)方面獲得應(yīng)用，并取得了較好的成效。采用電磁加熱技術(shù)對茶樹實(shí)行殺青處理的過程中，經(jīng)過感官評價(jià)后發(fā)現(xiàn)，電磁殺青明顯改善了茶樹的質(zhì)量，而經(jīng)過電磁殺青處理后的成品茶，顏色青翠、香味清高、風(fēng)味鮮爽。這是因?yàn)殡姶旁跉⑶噙^程中對高溫呈分段控制，且加溫速率較快，對時(shí)間的掌控準(zhǔn)確，可以快速破壞酶活力，減少葉綠素的損失，使茶香味得以充分揮發(fā)，較好地保證了茶葉中茶多酚、葉綠素、氨基酸等成分的濃度，進(jìn)而加深了茶的顏色，使香味更加醇厚。電磁殺青是高效的電加熱器節(jié)能技術(shù)產(chǎn)物，在同等條件下，與傳統(tǒng)電阻型加熱器相比，可節(jié)電40%有余，總熱效率超過60%，但升溫時(shí)間縮短了2/3，且加溫時(shí)沒有形成高熱環(huán)境，可在一定程度上節(jié)省能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗的目的。電磁殺青技術(shù)能夠減少制造費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)生產(chǎn)實(shí)力，為茶葉加工與制造公司創(chuàng)造大量經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，得到可觀的社會效益。

4紅外加熱技術(shù)

4.1技術(shù)特點(diǎn)

紅外線是太陽能光源中的一種不可見光線，在通信、測量、醫(yī)學(xué)、軍工等方面都有廣泛應(yīng)用，且具有較高的熱穩(wěn)定性。光波爐是基于紅外線發(fā)熱原理生產(chǎn)的，由于產(chǎn)熱快、制冷也迅速，并且不用挑鍋具，應(yīng)用范圍可拓展至所有平底鍋具。紅外線發(fā)熱成為一種輻射發(fā)熱科技，能夠直接透過食品材料表層達(dá)到內(nèi)部，加快了紅外線的升溫速度，但同時(shí)由于近紅外波不能快速加熱空氣和介質(zhì)，能源轉(zhuǎn)化效率更高，與傳統(tǒng)的發(fā)熱方式相比，優(yōu)勢如下：近紅外線具備較強(qiáng)的熱穿透力，在材料內(nèi)部也可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)升溫;遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)不需要傳熱介質(zhì)，因此熱效率更高;近紅外能夠局部升溫，因此可以節(jié)省大量能源;紅外加熱器溫度容易掌控，且升溫速度很快;紅外加熱器無氣體污染，穩(wěn)定性較高。

4.2技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)在的肉制品加工工藝中滅酶的主要方式有熱處理法、加入抗氧化劑法和控制劑法等。紅外滅酶最早在1956年應(yīng)用于芹菜和蘋果上，雖然最后沒能獲得成功，但開辟了紅外滅酶的先河。紅外滅酶與照射距離、樣品厚薄相關(guān)，厚度較大的馬鈴薯片酶失活速度緩慢，且消滅90%多酚氧化酶所需要的時(shí)間也較長。多酚氧化酶會導(dǎo)致水果褐變，進(jìn)而影響其外觀質(zhì)量，因此，通過滅活多酚氧化酶改善產(chǎn)品質(zhì)量，對延長貯存時(shí)間十分必要。隨著科技的發(fā)展，國內(nèi)外大批專家學(xué)者也對紅外線加溫科技開展了深入研究，對樹莓實(shí)施了紅外干燥，認(rèn)為干燥溫度對風(fēng)干速度有明顯影響，對輸出功率無明顯影響，但輸出功率對樹莓質(zhì)量及其抗氧化活性有明顯影響，較小的輸出功率則有助于產(chǎn)品顏色、花青素及其抗氧化活性的保持[3]。在紅外加熱時(shí)，由于材料內(nèi)部熱量在表面持續(xù)積聚，溫度也在不斷上升，而材料表層的溫度隨著水分的持續(xù)揮發(fā)也在相應(yīng)下降，材料整體上就形成了一個(gè)溫度差，高溫由內(nèi)向外持續(xù)蔓延，使水分由內(nèi)向外加速擴(kuò)散，也就是材料干燥速度加快。另外，對紫甘藍(lán)進(jìn)行了紅外干燥，認(rèn)為干燥速度與氣溫有直接聯(lián)系，與實(shí)際干旱時(shí)間、距離和風(fēng)力因素關(guān)系不大。研究表明，紅外干燥后的桃渣多酚保持量較大，而且晾干速度也較快，干燥溫度越高，多酚保持量越多。紅外干燥技術(shù)不僅在水果的干燥中應(yīng)用廣泛，在消毒領(lǐng)域也較常使用，并且消毒功效突出。食物在長期貯存過程中，內(nèi)部會受到細(xì)菌影響而腐爛變質(zhì)。紅外線加熱技術(shù)比殺菌劑、防腐劑等更安全可靠，紫外線也能使食物內(nèi)的蛋白質(zhì)受熱凝結(jié)，細(xì)菌代謝遭到抑制致死。利用紅外線加熱技術(shù)對即食熱狗表面進(jìn)行消毒后發(fā)現(xiàn)，處理后的熱狗質(zhì)量并未顯著改變，但可以起到很好的消毒作用。

4.3技術(shù)的不足

紅外線加熱技術(shù)由于使用了紅外線輻射器件產(chǎn)生的紅外線，被加熱物質(zhì)在吸收紅外線后直接轉(zhuǎn)變成熱量，但食品各部分對紅外線的吸收程度不同，導(dǎo)致在相同紅外線波段下，各種食用物質(zhì)的受熱程度不同。同時(shí)，由于該技術(shù)還具有熱能無法傳播且對熱效的利用程度較低的弊端以及紅外線升溫還受到材料厚薄的影響，在材料體積較大、厚度也較大的情況下，升溫所需時(shí)間較長，對升溫效率有一定的負(fù)面影響。紅外線加熱技術(shù)現(xiàn)在大多用于干燥和消毒，在食品物料加熱方面使用較少。

5結(jié)語

我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，徹底改變了人們過去吃不飽、穿不暖的生活狀況，使人們的生活條件大幅改善。在此情況下，人們也開始重視食物安全和營養(yǎng)價(jià)值等，而傳統(tǒng)的食物加工工藝顯然已無法適應(yīng)人們對食物的新要求。因此，充分利用熱膜分離技術(shù)、微波加熱技術(shù)、冷凍干燥技術(shù)和超高壓技術(shù)等新型食物加工工藝，對多種多樣的食物原料進(jìn)行有效加工以及在已有基礎(chǔ)上對傳統(tǒng)食物加工工藝進(jìn)行不斷優(yōu)化，具有一定的實(shí)用價(jià)值。