加熱技術在食品加工中應用淺議

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摘要：隨著人們對健康的重視和生活水平的提升，加工食品以保留其原色、原味和食用營養(yǎng)成分的活性而受到人們重視。食品加工企業(yè)將更多的新工藝、新方法運用到食品加工中，特別是各種傳統(tǒng)工藝的綜合利用，對食品行業(yè)的發(fā)展具有促進作用。食物加熱工藝的優(yōu)化與發(fā)展，可以更好地適應人類對食物的需要，給人類帶來了更好吃、更營養(yǎng)、更安全的食物，而過去的加熱方式目前已經(jīng)不再具備通用性，也無法保證食物安全，甚至可能會造成營養(yǎng)物質(zhì)嚴重缺乏。針對食物加熱的技術特性和目的等，闡述了多種加熱技術在食品領域的實際運用情況和研究進展，通過剖析多種加熱方法的基本原理和對食物營養(yǎng)成分的破壞程度，研究不同加熱方法的技術特性與優(yōu)缺點，并針對各種食用物質(zhì)特性，尋找最適合的加熱方法，為今后的研發(fā)和使用提供了依據(jù)。

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(nèi)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(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)者不斷進行產(chǎn)品升級，并對各種加工工藝進行優(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，有關食品加工的各類負面報道層出不窮，導致人們產(chǎn)生了加工食品不安全的錯誤認知，實際上經(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(yōu)點就是具備穿透性和均勻性，而且升溫速率特別快，是傳統(tǒng)加熱技術升溫速率的10~20倍。微波加熱器的優(yōu)點非常突出，選擇性發(fā)熱、高頻升溫、透過力強、熱穩(wěn)定性好等都是比較常見的優(yōu)勢，因此具有突出的應用價值。根據(jù)實際情況來看，微波加熱技術對食品營養(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，微波加熱技術已經(jīng)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(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、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(zhì)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(fā)熱的工作機理：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(guī)則的運動，鐵分子相互撞擊、摩擦產(chǎn)生熱量，進而實現(xiàn)了加熱食品材料的功效?，F(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。

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(tǒng)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(chǎn)效率高、自動化能力強、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(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(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技術應用現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，當其產(chǎn)生的熱速率下降后，煎炸油的質(zhì)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(fā)現(xiàn)，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(xiàn)出先增大、后減小的態(tài)勢，同時表明了電氣加溫對3種油脂的影響，均低于常規(guī)加溫所產(chǎn)生的負面影響。據(jù)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(huán)境。但是，抗氧化的具體物理或化學機理還沒有被完全發(fā)現(xiàn)。利用電磁感應升溫的鯽魚湯，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(jīng)過感官評價后發(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(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%，但升溫時間縮短了2/3，且加溫時沒有形成高熱環(huán)境，可在一定程度上節(jié)省能源，實現(xiàn)節(jié)能減耗的目的。電磁殺青技術能夠減少制造費用，降低生產(chǎn)成本，增強生產(chǎn)實力，為茶葉加工與制造公司創(chuàng)造大量經(jīng)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(yī)學、軍工等方面都有廣泛應用，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到內(nèi)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(zhì)，能源轉化效率更高，與傳統(tǒng)的發(fā)熱方式相比，優(yōu)勢如下：近紅外線具備較強的熱穿透力，在材料內(nèi)部也可以同時實現(xiàn)升溫；遠紅外加熱技術不需要傳熱介質(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技術應用現(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(zhì)量，因此，通過滅活多酚氧化酶改善產(chǎn)品質(zhì)量，對延長貯存時間十分必要。隨著科技的發(fā)展，國內(nèi)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(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，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)也在相應下降，材料整體上就形成了一個溫度差，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(lián)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(nèi)部會受到細菌影響而腐爛變質(zhì)。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(nèi)的蛋白質(zhì)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(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技術的不足

紅外線加熱技術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(zhì)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(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結語

我國社會主義市場經(jīng)濟的高速發(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)價值等，而傳統(tǒng)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(tǒng)食物加工工藝進行不斷優(yōu)化，具有一定的實用價值。

[參考文獻]

[1]張宇皓.微波場下液態(tài)食品的螺旋連續(xù)加熱研究[D].無錫：江南大學，2021.

[2]許志誠，還傳明，李園園，等.射頻加熱技術在烹飪領域的應用研究[J].美食研究，2021（2）：54-61.

[3]陳美玉.基于水分遷移及肌原纖維蛋白特性研究真空低溫加熱對牛肉品質(zhì)的影響[D].杭州：浙江大學，2021.

作者:蔡明玨 單位:湖南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院