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单长松┃欧姆加热技术在食品加工中的应用进展(3)

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传统的食品解冻原理是热传导,通过传热介质向食品内部传热,实现食品的解冻。但是,由于传热介质自身的特性,无法在保证食品品质的前提下根据物料的特性控制解冻时间,因此,传统的解冻方法局限性较大。一般情况下,冷冻食品中有5%~10%的水以较高浓度液态溶液的形式存在,为欧姆加热提供了有利条件。欧姆加热解冻的原理是利用冷冻食品物料自身的电导特性,当给物料两段施加电场时,食品物料自身的阻抗会在电流作用下产生热量。与其他电物理解冻方式相比,欧姆加热解冻对物料的厚度、形状等没有限制,食品物料无局部过热现象,且电能利用率较高。

电极是食品欧姆加热装置必不可缺的组成部分,每个欧姆加热装置包含2个或2个以上的电极。电极材料的选择是影响食品欧姆加热效率的重要因素之一。自19世纪初欧姆加热技术被提出之后,电极材料一直是制约其推广的重要因素,随着新型电极材料的出现,不同的导电材料例如铝电极、石墨电极、铂金电极、钛电极、不锈钢电极、镀铂-钛电极、铑-不锈钢复合电极均做过尝试[25]。当用铝作电极时,如果电场的变化频率大于离子的扩散移动速度时,会发生食品物料的分解和电极腐蚀。金属钛的化学性很稳定,不容易被腐蚀,适于作欧姆加热的电极,但是其成本较高,加工性能不好。综合考虑材料的价格、阻值以及对食品质量的影响等因素,不锈钢材料是制作欧姆加热电极的最佳材料,同时,合理的控制电源的频率可以有效减弱电极的腐蚀和蛋白质在电极表面上的粘附问题[16, 26-27]

欧姆加热(ohmic heating,也称为通电加热、纯电阻加热等)、微波加热(microwave heating)、脉冲电场加热(pulsed electric fields heating)、射频加热(radio frequency heating)等均是常见的新型体积加热方法[3]。欧姆加热概念于19世纪初提出,并逐渐利用于处理液态流体食品以及罐头的初步热加工。20世纪初,欧姆加热技术逐渐走向成熟,尤其在罐头食品的热加工、法兰克福香肠和类似食品的热加工和牛奶的低温杀菌工艺方面,并得到初步的商业化推广。但是,受限于当时的科学技术,欧姆加热装置中电极材料的电化学腐蚀问题、温度控制问题和电极表面的食品粘附问题极大的限制了该技术的推广。直到20世纪末,新型电极材料(钛、铂等电极)的出现以及电子技术的发展、欧姆加热控制系统的设计优化,使得欧姆加热技术重新受到人们的重视,欧姆加热技术在食品原材料的解冻及烫漂等方面的应用逐渐被推广[4]。连续式电阻加热器专利的获得及在含颗粒食品的应用极大的促进了欧姆加热技术的商业化发展。欧美日发达国家的欧姆加热技术日趋成熟并被逐步推向实用化,例如广泛应用于法兰克福香肠(frankfurters)或热狗(hotdog)的加工、军队膳食及航空航天中的食物和废弃物的处理等。

4. 1 食品加工中的杀菌

3. 3 加热室结构特征

[37] SWARTZEL K R, PALANIAPPAN S. Method for pasteurizing liquid whole egg products. US5670199[P]. 1997-09-23 [2017-01-15].

图2 欧姆加热电源类型

Application of ohmic heating technology in food processing

[18] AYADI M A, LEULIET J C, CHOPARD F, et al. Experimental study of hydrodynamics in a flat ohmic cell—impact on fouling by dairy products[J]. Journal of Food Engineering,2005,70(4):489-498.

[8] LEIZERSON S, SHIMONI E. Effect of ultrahigh-temperature continuous ohmic heating treatment on fresh orange juice[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2005,53(9):3519.

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