冷凍食品射頻解凍技術研究

射頻加熱解凍是一種新型的冷凍食品解凍方式。其利用食品的介電特性，使食品在射頻腔內(nèi)受熱升溫，達到解凍的目的。與其他解凍方式相比，射頻加熱解凍的解凍速度快，顯著降低了解凍汁液流失率，物料各處同時產(chǎn)生熱量，射頻解凍后物料內(nèi)的溫度分布更均勻，對食品的品質(zhì)影響較小，且易于控制。

目前國內(nèi)外已有功率為30 kW左右，頻率為27.12 MHz的高頻解凍設備投放到市場，可以迅速大量地對凍肉或其它凍制品進行解凍。并且，國內(nèi)外科學家對射頻加熱的機理以及食品內(nèi)部的溫度分布及其變化規(guī)律、射頻加熱的方法等進行了廣泛的研究。Rahmi Uyar等（2015）建立反應冷凍瘦牛肉在解凍過程中熱分布模型并驗證該模型的有效性，其采用有限單元法在3維區(qū)域內(nèi)測量基于食品本身熱物性和介電特性的耦合傳熱和電場引起的溫度變化，用具有50 Ω且自由運轉(zhuǎn)振蕩器的射頻系統(tǒng)加熱不同的樣品，獲取實驗數(shù)據(jù)，構建模型，模型測算結果和實驗數(shù)據(jù)一致性較好。因此，該數(shù)學模型可用來設計射頻解凍系統(tǒng)，避免加熱食品時出現(xiàn)表面局部過熱的現(xiàn)象。Yvan Llave等（2014）的實驗研究表明，金槍魚在射頻解凍過程中的特性變化受其介電性能的影響。13.56 MHz和27.12 MHz兩個頻率將金槍魚從-20℃加熱至10℃，用阻抗分析儀和介電性能測定儀測定其特性變化，最終確定用13.56 MHZ射頻頻率解凍金槍魚并對其過程進行研究。與傳統(tǒng)解凍方法相比，解凍時間降低了3倍。Farag K等（2011）研究了中試規(guī)模射頻加熱解凍在牛肉及混合物解凍過程中的應用。其將4 kg樣品從-1℃解凍到5℃，對空氣解凍和射頻解凍進行了溫度分布比較。射頻解凍的最優(yōu)條件為解凍牛瘦肉，用400 W非連續(xù)性加熱35 min（開啟20 min，關閉10 min，再開啟15 min），平均升溫速率為0.2℃/min；比較而言，傳統(tǒng)空氣解凍需要50 h 20 min，解凍時間相差近85倍，每種解凍方式溫度分布情況都相對均勻。CN201510347746.4公開了一種凍豬肉的快速解凍方法，采用頻率為27.12 MHz的射頻設備對塊狀凍豬肉進行快速解凍，其過程為：將塊狀凍豬肉置于射頻解凍設備的兩塊金屬極板之間的空間，設定極板間距，開啟射頻電源進行解凍，待豬肉塊中心溫度達到-5～0℃時停止解凍。該發(fā)明解凍速度快，厚塊狀凍豬肉解凍僅需幾十分鐘，解凍后豬肉中溫度分布均勻，解凍汁液流失率小，污染菌落少。CN201320556715.6公開了一種射頻魷魚解凍生產(chǎn)線，包括射頻安裝架、射頻發(fā)射器、過水池、傳動皮帶、滾軸、皮帶傳送系統(tǒng)、控制面板、魷魚擋板、皮帶傳送系統(tǒng)安裝架、支撐角鋼一、支撐角鋼二和電機，其特征是，所述支撐角鋼一設置在皮帶傳送系統(tǒng)安裝架下方，電機安裝在皮帶傳送系統(tǒng)安裝架左下方，過水池設置在皮帶傳送系統(tǒng)安裝架左邊；射頻發(fā)射器安裝在射頻安裝架上面。CN201410653085.3公開了一種提高蝦肉丸凝膠性能的加工方法，該加工方法直接利用冷凍蝦仁為原料，集成運用射頻解凍、添加蝦頭蛋白水解物和耐冷乳酸菌低溫輕度發(fā)酵凝膠化等技術。張林青（2015）通過實驗測量食品的介電特性，并且分析不同參數(shù)對食品介電特性的影響。通過將電磁理論與傳熱學相結合，建立食品在射頻加熱解凍時耦合場的數(shù)學模型。運用有限元分析軟件COMSOL建模求解，并進行試驗驗證。最后，改變相關參數(shù)，研究不同參數(shù)解凍時食品內(nèi)部溫度的分布規(guī)律，從而對射頻加熱解凍系統(tǒng)進行優(yōu)化。王亞盛（2006）基于27.12 MHz射頻自跟蹤平板電容式解凍系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)設計特點，對冷凍鲅魚的介電常數(shù)模型、實部和虛部進行了分析研究。在分析研究冷凍鲅魚的解凍時間、射頻穿透深度的基礎上，通過實驗驗證了射頻解凍的質(zhì)量優(yōu)于微波解凍和一般常用的解凍方法。郭潔玉，趙建偉等（2016）對凍肉射頻解凍過程中的溫度變化進行了理論模擬和實驗測定，測定了豬肉在27 MHz頻率下在-18～20℃范圍內(nèi)的介電性質(zhì)，采用有限元分析方法建立了靜電場-熱傳導雙向耦合模型，建立了射頻條件、物料性質(zhì)與解凍效果之間的關系，使軟件模擬預測解凍過程成為可能，為射頻解凍技術的推廣應用提供了便捷的途徑。

理論分析與實驗證明，射頻解凍優(yōu)于一般常用的解凍方法，具有很好的推廣應用價值。

（江南大學圖書館 張群）