食品加工新技术远红外线在食品工业中的应用

第三章远红外线在食品工业中的应用第一节远红外线加热的原理一、物质吸取远红外线的机制和条件１、远红外线的概念远红外线是指波长为2.5-1000µum的电磁波。２、吸取机制与吸取条件构成物质的基本质点是分子、原子和电子。这些质点即使处在基态都在不停地运动着──振动和转动。这些运动都有自己的固定频率。当碰到含有某个频率的红外线辐射时，如果红外线的频率与基本质点的固有频率相等，则会发生与共振学中共振运动相似的状况，质点会吸取红外线，并使运动进一步激化；如果两者的频率相差较大，那么红外线就不会被吸取而可能穿过。基本质点吸取红外线由一种能级跃迁到另一种能级，必须满足玻尔的量子条件，即：Em-En=hvmn式中Em──高能级能量En──低能级能量h──普朗克常数vmn──红外线频率基本质点不含有上式的能级，则不会吸取频率为ｖmn的红外线。３、远红外线的加热原理４、用远红外线加热食品的理由５、用远红外线干燥水分的理由二、物质对远红外线的选择吸取１、物质不是对全部的远红外线都会产生吸取，只对其中满足ｈｖmn=Em-En的远红外线辐射产生吸取,其频率不能满足此式的远红外辐射则会穿过。２、物质分子的吸取能级诸多，各个能级的跃迁能级不等。因此实际的吸取不是单一的，而是复杂的，并拌有多个能级跃迁的吸取过程。不同的物质能级不同，其吸取光谱也不同。图3-3,3-4是几个食品物料在红外区的吸取光谱。三、辐射与吸取的匹配１、选择性辐射──辐射能力按不同波长而变化的特性称作选择性辐射。２、匹配辐射加热──当物料的选择性吸取与辐射源的选择性辐射相一致时，称为匹配辐射加热。３、匹配辐射的标志──只要辐射体的辐射能分布曲线的峰区与物料的主吸取峰区相重叠，并且辐射体在该峰区含有较高的单色辐射率，就能够粗略地认为达成了良好的匹配。四、远红外线加热的特点（P112）１、热辐射率高；２、热损失小；３、容易进行操作控制；４、加热速度快，传热效率高；５、有一定的穿透能力；６、产品质量好；７、热吸取率高。第二节远红外加热的设备的分类有箱式加热炉和隧道式加热炉。第三节远红外加热在食品工业中的应用一、食品远红外干燥用于谷物、面条、中草药的干燥。优点：加热速度快，吸取均匀，加热效率高，化学分解小，原料不易变性，适于热敏性物质的干燥。实例一：菠菜干燥实例二、水产品干燥实例三、面条干燥二、食品远红外焙烤优点：加热速度快，表层加热效果好，因此能够满足焙烤的规定。实例：在酥性饼干的制造中，传统的做法是在80℃下进行第一次干燥，但在该条件下，表面和内部的水分分布不均匀，膨化是产生大小不一的气泡，因此产品咬感较差。而采用远红外干燥，不仅无此现象，并且还可节省１０分钟时间。在第二次干燥时，还可节省2/3的时间。同时可节省62%的厂房面积和19%的燃料费用。三、食品远红外熟成１、远红外熟成的概念运用远红外线辐射食品时，引发食品内部水分及有机物质分子振动，造成蛋白质、碳水化合物等物质的变化，从而达成熟化的效果。２、实例实例一：减少煮蛋时的破壳率传统办法煮蛋的过程及缺点──过程是先将蛋放入２０℃的水中，然后在水浴中加热到８０℃，再用冷水冷却到２０℃。由于蛋与水的温差较大，因此破壳率较高，且造成水中微生物对蛋的污染。远红外线加热的过程及优点──采用干式加热，不需放入水中。加热均匀，熟度一致，不受水中微生物的污染，破壳率由１５％减少到２％，常温下放置１个月不会败坏。实例二：加速酒的陈酿速度普通酒类的陈酿时间要１年至数年，但用远红外线照射，仅需数小时甚至几分钟。实例三：加速腌渍进程四、食品远红外杀菌优点：远红外线加热杀菌不需通过热媒。远红外线直接照射到待杀菌的物品上，传热直接由表面渗入到内部，另外有部分远红外线直接穿透表面，加热内部加热（穿透力比微波稍差）。因此，远红外线不仅能够用于普通粉状和块状食品的加热，并且还可用于坚果食品如咖啡豆、花生和谷物的杀菌及灭霉，以及袋装食品的直接杀菌。（一）谷物和果实的表层杀菌解决惯用于谷物杀菌的办法是：向谷物中通入有毒气体如氧化乙烷、氧化丙烯和溴甲烷等，但毒气会带来安全问题。因此，美国对此工艺作了严格的限制。远红外加热解决谷物和果实表面，不仅可杀灭谷物表面的微生物，尚有助于脱壳，并且无毒，并且尚有助于提高产品的消化性能。（二）谷物和果实的内部解决１、大豆的灭霉解决优点是升温快，工艺达成灭酶的规定，耗能低，赖氨酸损失小。２、豌豆的灭酶解决３、饲料用