冷冻食品射频解冻技术研究

冷冻食品射频解冻技术研究

射频加热解冻是一种新型的冷冻食品解冻方式。其利用食品的介电特性，使食品在射频腔内受热升温，达到解冻的目的。与其他解冻方式相比，射频加热解冻的解冻速度快，显著降低了解冻汁液流失率，物料各处同时产生热量，射频解冻后物料内的温度分布更均匀，对食品的品质影响较小，且易于控制。

目前国内外已有功率为30 kW左右，频率为27.12 MHz的高频解冻设备投放到市场，可以迅速大量地对冻肉或其它冻制品进行解冻。并且，国内外科学家对射频加热的机理以及食品内部的温度分布及其变化规律、射频加热的方法等进行了广泛的研究。Rahmi Uyar等（2015）建立反应冷冻瘦牛肉在解冻过程中热分布模型并验证该模型的有效性，其采用有限单元法在3维区域内测量基于食品本身热物性和介电特性的耦合传热和电场引起的温度变化，用具有50 Ω且自由运转振荡器的射频系统加热不同的样品，获取实验数据，构建模型，模型测算结果和实验数据一致性较好。因此，该数学模型可用来设计射频解冻系统，避免加热食品时出现表面局部过热的现象。Yvan Llave等（2014）的实验研究表明，金枪鱼在射频解冻过程中的特性变化受其介电性能的影响。13.56 MHz和27.12 MHz两个频率将金枪鱼从-20℃加热至10℃，用阻抗分析仪和介电性能测定仪测定其特性变化，最终确定用13.56 MHZ射频频率解冻金枪鱼并对其过程进行研究。与传统解冻方法相比，解冻时间降低了3倍。Farag K等（2011）研究了中试规模射频加热解冻在牛肉及混合物解冻过程中的应用。其将4 kg样品从-1℃解冻到5℃，对空气解冻和射频解冻进行了温度分布比较。射频解冻的最优条件为解冻牛瘦肉，用400 W非连续性加热35 min（开启20 min，关闭10 min，再开启15 min），平均升温速率为0.2℃/min；比较而言，传统空气解冻需要50 h 20 min，解冻时间相差近85倍，每种解冻方式温度分布情况都相对均匀。CN201510347746.4公开了一种冻猪肉的快速解冻方法，采用频率为27.12 MHz的射频设备对块状冻猪肉进行快速解冻，其过程为：将块状冻猪肉置于射频解冻设备的两块金属极板之间的空间，设定极板间距，开启射频电源进行解冻，待猪肉块中心温度达到-5～0℃时停止解冻。该发明解冻速度快，厚块状冻猪肉解冻仅需几十分钟，解冻后猪肉中温度分布均匀，解冻汁液流失率小，污染菌落少。CN201320556715.6公开了一种射频鱿鱼解冻生产线，包括射频安装架、射频发射器、过水池、传动皮带、滚轴、皮带传送系统、控制面板、鱿鱼挡板、皮带传送系统安装架、支撑角钢一、支撑角钢二和电机，其特征是，所述支撑角钢一设置在皮带传送系统安装架下方，电机安装在皮带传送系统安装架左下方，过水池设置在皮带传送系统安装架左边；射频发射器安装在射频安装架上面。CN201410653085.3公开了一种提高虾肉丸凝胶性能的加工方法，该加工方法直接利用冷冻虾仁为原料，集成运用射频解冻、添加虾头蛋白水解物和耐冷乳酸菌低温轻度发酵凝胶化等技术。张林青（2015）通过实验测量食品的介电特性，并且分析不同参数对食品介电特性的影响。通过将电磁理论与传热学相结合，建立食品在射频加热解冻时耦合场的数学模型。运用有限元分析软件COMSOL建模求解，并进行试验验证。最后，改变相关参数，研究不同参数解冻时食品内部温度的分布规律，从而对射频加热解冻系统进行优化。王亚盛（2006）基于27.12 MHz射频自跟踪平板电容式解冻系统的电气系统设计特点，对冷冻鲅鱼的介电常数模型、实部和虚部进行了分析研究。在分析研究冷冻鲅鱼的解冻时间、射频穿透深度的基础上，通过实验验证了射频解冻的质量优于微波解冻和一般常用的解冻方法。郭洁玉，赵建伟等（2016）对冻肉射频解冻过程中的温度变化进行了理论模拟和实验测定，测定了猪肉在27 MHz频率下在-18～20℃范围内的介电性质，采用有限元分析方法建立了静电场-热传导双向耦合模型，建立了射频条件、物料性质与解冻效果之间的关系，使软件模拟预测解冻过程成为可能，为射频解冻技术的推广应用提供了便捷的途径。

理论分析与实验证明，射频解冻优于一般常用的解冻方法，具有很好的推广应用价值。

（江南大学图书馆 张群）