超高压食品处理的温热效应及食品质构分析

作     者：孙少斌 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李志义

授予年度：2012年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083201[工学-食品科学] 

主      题：超高压 食品加工 酶钝化 相变传热 质构 

摘      要：超高压食品处理技术是食品科学与工程技术领域的新兴技术。与传统热处理法相比,它不但保持了食品原有的色、香、味等品质特性,还保证了营养不被破坏,受到了学者和食品制造商的广泛关注。 作为一种新兴产品,超高压食品的商业化生产仍存在一些质量控制和过程控制方面的问题,包括超高压处理中加压引起的温热效应及其对酶钝化效果和均匀性的影响;超高压冻结与解冻中操作压力、样品尺寸等工艺参数与瞬时成冰率、平台时间和解冻时间之间的关系;超高压处理对海鲜质构品质的影响,需要进一步研究。鉴于此,本文采用数值模拟和实验研究方法,对超高压食品处理进行基础研究,具体工作和结果如下： （1）以琼脂和枯草芽孢杆菌α-淀粉酶（BSA）为研究对象,采用数值模拟方法研究了加压过程中产生的压缩热及自然对流对高压釜内温度分布的影响。将传热方程与酶钝化反应动力学方程耦合,得到了BSA相对残余活性A/A0的分布。利用该模型,考察了高压釜内食品填充率对酶钝化均匀性的影响。结果表明：压力介质中的温热效应及自然对流对酶钝化的均匀性有较大影响;但当食品填充率大于75%时,对流强化传热作用被削弱。高填充率可以获得更高的酶钝化效果,但样品中A/A0的分布更不均匀;对多个琼脂样品处理,则使各个样品之间差异变小。该模型的计算结果与实验结果吻合较好。 （2）以甲基纤维素为研究对象,采用焓法处理潜热释放、平移法估算超高压下的热物理性质,模拟了长圆柱形样品在水-冰Ⅰ范围内的压力转移/辅助冻结（PSF/PAF）、压力诱导/辅助解冻（PIT/PAT）过程。利用该模型,计算了不同操作压力下PSF过程的平台时间和瞬时成冰率,考察了操作压力和样品尺寸对超高压解冻时间的影响。计算结果表明：与常压解冻相比,PSF过程平台时间短、冰晶成核均匀;随着操作压力的提高,瞬时成冰率增大,平台时间减少;在三相点压力下,有最大的瞬时成冰率32.4%和最大平台时间缩短效果43.27%。PAT和PIT能够缩短解冻时间,而且时间缩短效果随着压力的提高而变大,但进入PIT范围后,继续提高压力,变化微小。 （3）采用质构剖面分析法分析了不同压力和时间条件下处理的海参和扇贝的质构,并与热处理和真空冷冻干燥处理后的样品进行了比较。结果表明,随着处理压力的增大,扇贝的硬度、弹性、内聚性、破裂力、胶黏性和咀嚼性呈现增大趋势;保压时间与压力之间对着一定的交互作用。相比热处理,超高压处理的海参和扇贝具有硬度小、柔嫩、咀嚼性好的特点,即超高压处理的海参和扇贝的口感优于热处理。