含水果颗粒液态食品物料通电加热特性及影响因素研究

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通电加热又叫欧姆加热(Ohmic Heating)、电阻抗加热(Resistance Heating)、焦耳加热(Joule Heating)、直接电阻加热(Direct Resistance Heating)、纯电阻加热(Electro-pure processing)和电力加热(Electro heating)。早在19世纪初就提出了通电加热的概念,并逐渐有了利用电能加热物料的研究报道。20世纪初,美国研制出用于牛奶杀菌的通电加热装置,但因没有合适的惰性电极材料而失败。90年代,英国的APVBaker公司开发出研究型的通电加热装置,于是英国、法国、日本和美国相继将其用于食品的开发研究。随着食品加工技术的发展和生活水平的提高,人们要求最大限度地保留食品的色、香、味及营养成分。传统的食品加热技术在某些场合往往满足不了这种需要,而通电加热技术由于其具有物料升温快、加热均匀、无污染、易操作、热能利用率高、加工食品质量好等优点,近年来逐渐引起国内外食品科学工作者的关注。目前,通电加热技术在美国正用于低酸性或高酸性食品的开发研究;在日本用于研制含草莓的酸牛奶、鱼糜制品及豆腐的加工等。在国内,自1996年以来,中国农业大学中日食品研究中心在我国率先对通电加热技术进行了应用基础研究,目前已将该技术应用于豆浆加热、豆腐制作、淀粉糊化、肉解冻和豆渣的节能干燥等领域研究。从目前国内外的研究发展情况来看,通电加热最具有潜力的应用领域是含颗粒流体食品的无菌加工。通电加热技术具有很大发展潜力,但也存在许多问题需要进一步研究和探讨:(1)加热速度的控制是食品通电加热技术实用化的难关之一;(2)对于非均质的固液两相食品原料,各部分电阻不同,在通电时内部电流能否均匀地分布,成为影响加工品质的关键;(3)含颗粒食品的密度过大或过小难以保障加热效果;(4)对含水果颗粒液态食品物料通电加热特性及影响因素的研究不够系统、细致和深入,尤其含水果颗粒亲水性胶体溶液通电加热特性及影响因素的研究,国内外未见报道;(5)有关通电加热对含水果颗粒液态食品物料理化性质的影响研究,国内外资料也少见报道;(6)对水果颗粒在液态食品物料通电加热中温度变化规律的研究较少,有必要进一步研究。食品通电加热是一种新型的加热杀菌和加工技术,特别是对于粘度较高或带颗粒食品可以进行连续地加热杀菌与加工的一种新方法。通电加热技术与传统杀菌及加工技术有本质的区别。常规的加热杀菌及加工方法是依靠施加热能通过对流、传导或辐射等方式使食品加热,并达到烹调、杀菌和加工的目的。在加热过程中,要使颗粒物料的中心达到所要求的杀菌温度,必须要较长时间的加热,这样不但会增加食品营养成分的损失,而且由于颗粒周围液体的过度加热,又会导致颗粒食品外表的煮烂而影响颗粒的完整性,使产品的商业价值和品质下降。若采用通电加热,则能很好地克服上述的缺陷,因为这种加热方法可以使颗粒的加热速率与液体的加<WP=119>热速率基本上相接近,并可以较快的速率(约1~2℃/S)同时使液体和颗粒加热,因而既缩短加热时间,又可获得高质量的制品。对粘稠含颗粒食品而言,颗粒的尺寸、形状、密度、固液体积比及流体的粘度等因素都会影响颗粒的加热状况和其表面传热系数。这些因素的存在,都增加了含颗粒食品无菌加工技术的难度。通电加热与传统无菌加工技术不同,它是利用食品本身所具有的电不良传导性所产生的电阻来加热食品,使食品不分液体、固体均可受热一致,同时更能保持食品颗粒的完整性,是目前用来加工含颗粒液态食品最被看好的技术之一,其未来研究发展潜力很大。因此,含水果颗粒液态食品物料通电加热特性及影响因素的研究具有重要意义。本文主要的研究内容:研究各种液态食品物料的pH值、电导率、通电加热时间与加热速度及其之间关系和其在通电加热中各点的温度变化规律;研究含水果颗粒果汁(亲水性胶体溶液)的通电加热特性,即通电加热时间、加热速度、电导率及其之间关系和其各点温度变化规律,重点研究水果颗粒的尺寸、种类、浓度、形状、果汁和亲水性胶体溶液中电解质的浓度(柠檬酸含量)、亲水性胶体溶液的浓度和不同加热装置对水果颗粒在液态食品物料通电加热中温度变化规律的影响;研究通电加热对含水果颗粒液态食品物料理化性质的影响,即通电加热前后果汁和颗粒的总糖、总酸、可溶性固形物、浊度、Vc含量、水果颗粒的硬度值与抗压强度值和亲水性胶体溶液粘度的变化。 通过本文研究,得出如下结论:(1)通过对液态食品物料通电加热特性的研究,得出:①电导率是影响食品物料通电加热速度的主要因素,电导率大,温度升高快,加热时间少,加热速度大;液态食品物料的电导率与加热温度是一种线性关系,随着温度升高而按线性规律增大,随着电解质浓度和电导率初始值的增大而增大。②pH值也是影响加热速度的因素,pH值小,酸性强,电导率大,加热时间短,加热速度快。③液态食品物料通电加热中的电导率、加热时间、加热速度和加热中各点的温度变化规律因物料而不同。各种果汁、含盐含酸含蛋白较高的液体食品物料都适合通电加热加工,且加热速度都较大。④马铃薯淀粉胶体溶液通电加热中的电导率与加热温度是一种
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