食品加工论文发表:《食品通电加热技术的特点及其装置》

<p>食品加工论文发表:《食品通电加热技术的特点及其装置》</P> <p>Abstract: Ohmic heating is different to traditional heating methods .It has obvious superiority to heating fluid food.Introduced the principles, merits, <A href="http://www.51lunwen.org/master_degree.html" target=_blank>帮写硕士论文</A>machines of ohmic heating and the use condition of ohmic heating in food industry. <p> </P> <p>Key word:ohmic heating; electric conductance;sterilization. <p> </P> <p>人类自公元前49万年前学会使用火之后,“火炙”[1]就成为人类原始的食物加工手段,可以想象,熟练的使用火给生活带来的方便和舒适.直至今日,食品的加热和冷却等热处理仍是食品加工中的重要环节[2].食品的加热按其导热方式可以分为两类:一类是依靠物料表面将热介质、热量逐层传入物料内部使之升温,称为表面热传导加热,即间接加热法,其加热介质可为热空气、蒸汽,水、也包括远红外辐射(热源)等;另一类是直接利用电能加热方法———电物理加热手段,它包括通电加热(electrical heating)、微波加热(Microwave heating)、感应加热(Induction heating)、脉冲电场加热(Pulsed electric fields heating)、射频加热(radio frequence heating)、超紫外光加热(Ultraviolet light heating)等.这两类加热方式及其热传导特性迥然不同[3].<BR>食品的通电加热作为一种新型的食品加工手段,近年来在食品加工领域中越来越受到广泛的关注.通常将物体通入直流电流时,物体产生的发热现象称为焦耳热.当利用交流电流时,尤其是利用高频交流电源进行加热时,由于发热因子(因素)并不限于焦耳热,因此这里将物料中通电加热时发热的现象广义称为通电加热. <p> </P> <p>1．食品通电加热技术的原理及国内外研究现状<BR>食品通电加热又称欧姆加热(Ohmic heating)、电阻加热(Electrical resistance heating).其原理是将与导电材料的两端面相接触的电极通电时,如将这种运载电的物质称为电的载体的话,则在金属这样的导电物质中,自由电子便是这种电的载体,在食品的高分子物质中,正、负离子则是电的载体.高分子有机物,由于包含分子末端在内的结构上的不均一、构相上的不均一及结晶区域的存在等原因,起因于高次结构上的不均一以及含有杂质,这些都是难以避免的.因此,妨碍高分子物质中电载体移动的阻力使载体移动的动能转化为热能.<BR>应用电源装置在出口电压电流的控制上,为了得到充分的发热量P,必须选择将材料的电阻控制在欧姆数到数千欧姆的范围内,但是,因为几乎所有的食品和食品材料都含有水分和电解质,所以有上述范围内的电传导率.如果外部附加的电源频率提高的话,代替由实际离子移动引起的发热减少,而由分极分子的振动引起的发热占主要地位.与附加直流或者是低频率的电压情况相比较,能够抑制电极的腐蚀.妨碍载体的移动或者是振动引起的抵抗,选择为电阻的话,交流通电加热的发热能P可用与直流电场的情况相同的欧姆法则进行计算.不用考虑由频率变化引起而产生的发热量(升温速度),实际的通电加热是用通电的频率变化而产生材料的升温速度的差异[5].<BR>早在19世纪末起就出现了利用通电加热来处理流体食品的加工技术.20世纪初将牛奶通过两个平行而具有不同电位的电极之间实现了低温杀菌.当时在美国有6个州具有商业化的牛奶加工厂利用通电加热来灭菌,但是由于没有适当的惰性电极材料和有效的电气设计及系统控制方式来降低电极腐蚀和电化学作用,随后的几年便销声匿迹了.当人们经进一步研究,发现对微生物杀灭作用是热效应的结果,而不是电流本身[6].<BR>随着人们对通电加热技术的深入研究,其加热的优越性逐步得到认识.近十年来,在欧美日等发达国家,通电加热技术得到广泛的重视和开发,并逐步走向实用化,如广泛应用于餐饮服务业尤其是用于法兰克福香肠(frankfurters)或热狗(hot dog),或者是应用在军队膳食以及太空旅行中的食物加热,以及应用于食品的解冻等方面.但这些都是批式的食品加热应用,未被普遍应用于工业化食品的生产与制造.随着新材料的发明和电极(如钛电极、铂电极)的问世,以及绝缘装置制造技术的改造,加上控制系统的优化设计,于1980年由英国电气研究发展中心开发设计,而由英国电气委员会取得这项连续式电阻加热器的专利,在1983年将此技术转让给英国APVBaker公司制造用于含颗粒流体食品的加热杀菌连续式商业生产型通电加热器[7].<BR>通电加热技术在美国、英国和日本正处于推广应用以及新型设备的开发研究阶段,到目前为止,世界上试验型和商业型系统装置共三十多套,这些系统装置在日本、美国、欧洲等国家运转,主要生产品质高且附加值高的常温流通的或冷冻冷藏流通的调理食品.此项技术的应用和发展以日本最为成功,主要用于生产如整粒草莓或其他水果经通电加热杀菌后以无菌大包装供应于含颗粒的酸乳酪(yogurt)等产品的加工,以及高品位清酒、果汁、地产啤酒的杀菌[8].美国的雀巢公司(Nestle)也建立了一套300 kW的通电加热系统用于Chef-Mate品牌的调理食品,产品品质相当不错,主要仍以大型包装供应于餐饮市场[9].现在通电加热对加热浓缩、高黏度、含蛋白质的食品处理有明显的优点.如番茄酱(tomato paste)、软干酪(cheese spreads)、婴儿食品(baby food)、水果汁(fruit juices)、耐贮存牛奶(shelf-stable milk),布丁(puddings)、全蛋和液蛋(liquid egg)等食品经过通电加热快速、均匀、有效的加热,它们的感官性状几乎不发生变化[10].目前看来通电加热在含颗粒流体食品的无菌加工系统中,是最被看好且最具潜力的应用方式.除此之外,对大块固体食品的加热与解冻应用仍具有很大的研究发展空间[11].<BR>在我国,通电<A href="http://www.51lunwen.org/ktbgfw/2011/1123/lw201111232054573161.html" target=_blank>加热</A>技术才处于起步阶段,刚刚在有关书籍中作为新技术做过介绍,研究报告极少,在食品加工方面只有豆浆通电加热的研究,而对固体食品研究尚无资料. <p> </P> <p>2.　食品通电<A href="http://www.51lunwen.org/ktbgfw/2011/1123/lw201111232054573161.html" target=_blank>加热</A>技术的特点<BR>连续流体的通电<A href="http://www.51lunwen.org/ktbgfw/2011/1123/lw201111232054573161.html" target=_blank>加热</A>技术和商业设备发展已接近成熟阶段,根据目前的使用情况来看,与传统的加热手段相比,具有以下特点<BR>(1)物料在整个体积内自身产生热量,升温速度快,加热均匀,特别是对于固液混合物,热量可在食品的固体中产生,不必依靠通过液体的热传导来传递;可实现固体和液体的同时升温.与传统加热相比,可避免液体部分的过热,营养成分损失减少,产品质量高[12].<BR>(2)与微波加热相比,没有加热穿透深度的问题,适于大块固体食品的加热与解冻.<BR>(3)不需要传热面,就不存在结垢而影响传热的问题,食品可以在连续液流状态下加热.<BR>(4)通电<A href="http://www.51lunwen.org/ktbgfw/2011/1123/lw201111232054573161.html" target=_blank>加热</A>的电能转化率高,大于90%,比微波加热或远红外加热等更能充分的利用电力资源.<BR>(5)加热均匀,不须搅拌,是易碎食品的理想加工方法.<BR>(6)整个系统操作时无噪音、无污染,改善了环境,且维修费用低.<BR>(7)操作控制简单,且可快速启动和关闭.<BR>(8)不能直接用于绝缘体食品的加热:如共价键、非离子型流体,如脂肪、油、醇和糖浆;以及非金属固体,如骨头、纤维素;晶体结构如冰等[13,14]. <p> </P> <p>