新型加熱技術在食品加工中的應用及其研究進展

蔡明玨

關鍵詞：加熱技術;食品;肉制品

熱處理作為加工肉制品最關鍵的工序之一，可按照加熱方法分成直接加熱和間接加熱。目前，國內外的肉制品加工普遍使用間接加熱法，因為間接加熱法存在熱表面效應，而被直接加熱的食用物料質量會明顯下降，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，盡量保留食用物質的基本營養成分以及色、香、味，加強對熱量的有效利用。

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，食品行業從業者不斷進行產品升級，并對各種加工工藝進行優化和調整，以便為人們提供優質食品。在加工過程中，食品的部分成分可能會發生變化，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，有關食品加工的各類負面報道層出不窮，導致人們產生了加工食品不安全的錯誤認知，實際上經過加工的食品往往具有營養物質更容易被人體吸收的優勢，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價值[1]。

2微波加熱技術

微波加熱技術是比較有代表性的食物升溫工藝之一，可以對食物原料進行干燥和殺菌處理，但主要使用水分子振蕩進行升溫，優點就是具備穿透性和均勻性，而且升溫速率特別快，是傳統加熱技術升溫速率的10～20倍。微波加熱器的優點非常突出，選擇性發熱、高頻升溫、透過力強、熱穩定性好等都是比較常見的優勢，因此具有突出的應用價值。根據實際情況來看，微波加熱技術對食品營養成分的影響并不大，經研究發現，其對不同營養成分的影響有一定差異。首先是對蛋白質的影響，食品原材料中的部分蛋白質為極性分子，經過微波加熱處理以后，部分蛋白質分子會變性，可通過降溫等方式降低微波加熱對蛋白質的影響。其次是對脂肪的影響，微波主要對偶極分子產生作用，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，微波加熱技術已經在油脂萃取加工中得到廣泛應用，整體的萃取效率比較高。最后是對碳水化合物的影響，與蛋白質相似，在微波加熱過程中，食品中的碳水化合物同樣會發生熱變化，影響更甚于傳統加熱工藝。究其原因，微波加熱效率比傳統加熱效率更高，碳水化合物很容易發生美拉德反應、糖焦化、淀粉糊化等，在利用微波加熱技術時，需要著重考慮糖類物質褐變問題。

3電磁感應加熱技術

3.1技術原理

電磁傳感器發熱的工作機理：將含鐵容器置于由電子線路板組成部分產生的交變磁場中，容器的表層會切斷磁力線，當磁力線切割容器時，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則的運動，鐵分子相互撞擊、摩擦產生熱量，進而實現了加熱食品材料的功效?，F在家庭和工業中所用的電磁爐、電磁灶都使用了這種電磁加熱技術。

3.2技術特點

食物加溫工藝技術是能源消耗最大的技術之一，蒸汽等傳統的機械加溫方法功率大、效能低，逐漸被新型的加溫工藝技術替代，而電磁感應加溫工藝技術則具備生產效率高、自動化能力強、安全系數高、加工效率高、成本低等優勢。由于含鐵質容器材料本身產生的熱能，熱量轉換率最大可達到95%。利用電磁加溫工藝技術，在帶式傳輸帶上加溫扁平狀產物可節約50%的能量，而加溫液態產品可節約20%的能量。在電磁殺青過程中，升溫效率為50%～60%，熱功率也較傳統的殺青技藝降低了40%。例如，采用電磁感應加熱技術在柑橘中萃取果膠，感應加熱時間較水浴加熱時間明顯縮短，生產的果膠產品質量也更高，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技術應用現狀

電磁感應升溫技術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、醛的濃度后發現，當其產生的熱速率下降后，煎炸油的質量得以改善，進而延長了煎炸油的使用時間。對大豆油、花生油、小麥油實行電氣加溫后發現，酸價、過氧化值都隨著加溫時間的延長而增加，丙二醛值也呈現出先增大、后減小的態勢，同時表明了電氣加溫對3種油脂的影響，均低于常規加溫所產生的負面影響。據測算，感應加溫能夠在油炸過程中供給大量電子，進而建立一種減緩脂肪氧化的環境。但是，抗氧化的具體物理或化學機理還沒有被完全發現。利用電磁感應升溫的鯽魚湯，在電磁升溫過程中，蛋白質濃度逐漸增加，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，且指數值不斷增大，魚湯蛋白質的營養越來越均衡。電磁發熱科技也在茶樹殺青技術方面獲得應用，并取得了較好的成效。采用電磁加熱技術對茶樹實行殺青處理的過程中，經過感官評價后發現，電磁殺青明顯改善了茶樹的質量，而經過電磁殺青處理后的成品茶，顏色青翠、香味清高、風味鮮爽。這是因為電磁在殺青過程中對高溫呈分段控制，且加溫速率較快，對時間的掌控準確，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，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能技術產物，在同等條件下，與傳統電阻型加熱器相比，可節電40%有余，總熱效率超過60%，但升溫時間縮短了2/3，且加溫時沒有形成高熱環境，可在一定程度上節省能源，實現節能減耗的目的。電磁殺青技術能夠減少制造費用，降低生產成本，增強生產實力，為茶葉加工與制造公司創造大量經濟效益的同時，得到可觀的社會效益。

4紅外加熱技術

4.1技術特點

紅外線是太陽能光源中的一種不可見光線，在通信、測量、醫學、軍工等方面都有廣泛應用，且具有較高的熱穩定性。光波爐是基于紅外線發熱原理生產的，由于產熱快、制冷也迅速，并且不用挑鍋具，應用范圍可拓展至所有平底鍋具。紅外線發熱成為一種輻射發熱科技，能夠直接透過食品材料表層達到內部，加快了紅外線的升溫速度，但同時由于近紅外波不能快速加熱空氣和介質，能源轉化效率更高，與傳統的發熱方式相比，優勢如下：近紅外線具備較強的熱穿透力，在材料內部也可以同時實現升溫;遠紅外加熱技術不需要傳熱介質，因此熱效率更高;近紅外能夠局部升溫，因此可以節省大量能源;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，穩定性較高。

4.2技術應用現狀

現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，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間也較長。多酚氧化酶會導致水果褐變，進而影響其外觀質量，因此，通過滅活多酚氧化酶改善產品質量，對延長貯存時間十分必要。隨著科技的發展，國內外大批專家學者也對紅外線加溫科技開展了深入研究，對樹莓實施了紅外干燥，認為干燥溫度對風干速度有明顯影響，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品顏色、花青素及其抗氧化活性的保持[3]。在紅外加熱時，由于材料內部熱量在表面持續積聚，溫度也在不斷上升，而材料表層的溫度隨著水分的持續揮發也在相應下降，材料整體上就形成了一個溫度差，高溫由內向外持續蔓延，使水分由內向外加速擴散，也就是材料干燥速度加快。另外，對紫甘藍進行了紅外干燥，認為干燥速度與氣溫有直接聯系，與實際干旱時間、距離和風力因素關系不大。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。紅外干燥技術不僅在水果的干燥中應用廣泛，在消毒領域也較常使用，并且消毒功效突出。食物在長期貯存過程中，內部會受到細菌影響而腐爛變質。紅外線加熱技術比殺菌劑、防腐劑等更安全可靠，紫外線也能使食物內的蛋白質受熱凝結，細菌代謝遭到抑制致死。利用紅外線加熱技術對即食熱狗表面進行消毒后發現，處理后的熱狗質量并未顯著改變，但可以起到很好的消毒作用。

4.3技術的不足

紅外線加熱技術由于使用了紅外線輻射器件產生的紅外線，被加熱物質在吸收紅外線后直接轉變成熱量，但食品各部分對紅外線的吸收程度不同，導致在相同紅外線波段下，各種食用物質的受熱程度不同。同時，由于該技術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，升溫所需時間較長，對升溫效率有一定的負面影響。紅外線加熱技術現在大多用于干燥和消毒，在食品物料加熱方面使用較少。

5結語

我國社會主義市場經濟的高速發展，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價值等，而傳統的食物加工工藝顯然已無法適應人們對食物的新要求。因此，充分利用熱膜分離技術、微波加熱技術、冷凍干燥技術和超高壓技術等新型食物加工工藝，對多種多樣的食物原料進行有效加工以及在已有基礎上對傳統食物加工工藝進行不斷優化，具有一定的實用價值。