構成食品材料的粒子大都帶有某種電荷，可以形成電勢差或電動勢，當食品材料在受到外界刺激時，就會產生抵抗，通常表現為食品材料的電導率、電容率、擊穿電位、刺激電位等電學性質。
基本介紹
- 中文名：食品的電學性質
- 外文名：Electrical Processes of Food
- 表現形式：電導率、電容率、擊穿電位等
- 套用領域：食品分析監控、加工
- 常見類型：電磁波加工、電阻抗加工等
- 具體套用：萃取、乾燥、殺菌、解凍等
內容簡介,電磁波處理在食品加工中的套用,微波在食品加工中的套用,紅外線在食品加工中的套用,紫外線在食品加工中的套用,靜電場加工在食品加工中的套用,電阻抗加工在食品加工中的套用,電滲透脫水,通電加熱,
內容簡介
構成食品材料的粒子大都帶有某種電荷，可以形成電勢差或電動勢，當食品材料在受到外界刺激時，就會產生抵抗，通常表現為食品材料的電導率、電容率、擊穿電位、刺激電位等電學性質。
電磁波處理在食品加工中的套用
電學特性在食品加工中的套用主要有兩方面：一是通過對食品電學特性的把握來更好地對食品成分、組織和狀態等品質進行分析監控；二是在食品加工中有效利用其電磁性質來進行加工處理。
微波在食品加工中的套用
微波是指波長在1 m m - 1 m ，頻率在3 0 0 M H z -3 0 G H z 之間的電磁波，在食品工業中可將其用於微波萃取、微波解凍、微波焙烤和微波殺菌等單元操作。根據用途，微波被分為兩大類：一是在食品加工中作為一種加熱手段，進行微波乾燥、膨化、消毒、滅菌和熱燙等；二是以各種形式的微波爐出現，作為輔助加熱工具，進行肉的解凍、融化等，或者直接用於食品的加熱烹調 。
微波萃取
微波萃取是提取天然植物中有效成分的一項新型技術。微波能穿透萃取介質並滲透到物質細胞內部，使物料內部的極性分子隨外電場變化而激烈碰撞摩擦，從而使其內部溫度迅速升高，引起細胞破裂，使有效成分自由流出而被溶劑溶解。與傳統有機溶劑萃取相比，它具有更高選擇性，且可有效保護提取物中功效成分，耗能低，省時安全。
微波乾燥
微波波長較一般食品物料短很多，但穿透力相對較想蒸強，熱慣性小。相對於傳統加熱乾燥，微波乾燥在物料各個部位同時進行加熱，避免了傳統方法由嚷趨拒外向內形成溫度梯度而導致物料表面硬化或不均勻的負效應，所以乾燥速度快，時間短，而且可以最大限度地保持食品的色、香、味，減少營養元素損失；其次，微波加熱設備本身不耗熱，熱能絕大部分都用在物料上，所以熱循犁主效率高，對環境幾乎沒有影響，同時設備占地少，目前，在食品加工中已被廣泛套用。
微波殺菌
微波殺菌套用已相當廣泛，其機理可用熱效應和非熱效應來解釋。熱效應是指微波產生的熱量使微生物體內蛋白質、核酸等分子改性，從而達到殺菌效果；非熱效應是指在電磁場作用下，微生物細胞壁破裂，致使細胞核心酸和蛋白外泄導致微生物死亡。微波殺菌已用於固體物料、保健品、乳製品、豆製品、澱粉類製品、飲料製品、蔬菜製品、調味品、水產品、水果等食品的殺菌保鮮及包裝材料和容器的滅菌。此外，微波還可用於酒類、發酵調味品的催陳、綠茶的殺青，蔗糖汁的減色等工藝過程。
微波解凍
傳統解凍時熱量首先作用在凍結製品表面，然後再向製品內部傳導，熔融表面導熱差、內部升溫慢，造成熔融周期長，品質惡化，汁液損失增加，甚至可能導致不良化學反應、產生毒素等。微波解凍是指將製品溫度由凍藏溫度提高到一個較譽院仔高的溫度（仍然低於冰點），而不升到環境溫度。此時，製品雖是硬的，但不再是凍結固體。在汽乃汽凍牛肉的微波解凍操作中發現：低溫範圍內，微波能的穿透深度較深，保證了凍結製品受熱均勻。9 1 5 H z 的微波穿透力較強， 適用於較厚的凍結製品的解凍；2 4 5 0 H z 的微波穿透力較弱，在對較厚製品進行解凍時，必須同時使表面降溫，才能保證深層解凍。但是，微波解凍傳熱快、均勻，解凍所需溫度低，很好地抑制不良物理化學變化和腐敗微生物的侵染。
紅外線在食品加工中的套用
紅外線是指波長在0.78-1000um 之間的非電離電磁波。根據波長又把它分為近紅外線( 0 . 7 8 -1.4um)、中間紅外線(1.4-3um)和遠紅外線(9um-1 m m ) 。實際套用中，使用的波長範圍為2 - 2 5 u m 。遠紅外線近年來在才微婚刪食品加工中套用地十分廣泛，主要是因為與熱風加熱或熱風乾燥相比，遠紅外的能量可以直接被食品物料吸收，減少能量的損失。
熱輻射效率最大的理想物體稱為黑體。普通食品加工所使用的加熱溫度範圍大都在300-500K，這一溫度範圍內，黑體或近似黑體物質輻射能量密度最大的波長正是在2 . 5 - 2 0 u m 的遠紅外線波長範圍，因此，遠紅外線有較高的輻射效率；另一方面水中羥基鍵伸縮振動的固有頻率與波長2 . 7 u m的電磁波相同，所以當接受遠紅外線輻射時，水和其他含有羥基的食物成分與汗趨寒影遠紅外線發生共振，引起物料溫度上升，從而使物料得以加熱。遠紅外線波長較長，對物料的穿透性強，其光子能量級小，一般只產生熱效應，不會引起物質的化學變化，對食品營養成分和色澤不會造成影響，遠紅外線被物料吸收的程度也不受物料色澤影響，所以使用遠紅外熱加工，物料受熱均勻，加工品質優良。遠紅外線在食品加工中可用於點心、肉製品等的烘烤，烹調食品的保溫、冷藏食品的快速加熱，穀物、大豆、咖啡、茶葉等的乾燥，油炸食品如炸魚、炸蝦、炸土豆片等的炸制，無水煮食品的加工，酒類、調味品、水果的催熟，肉類製品、穀物、麵粉的殺菌等。
紫外線在食品加工中的套用
波長在200-400nm 的電磁波通稱為紫外線，根據波長把紫外線分為短波紫外線（波長2 0 0 -280nm）、中波紫外線（波長280-320nm）、長波紫外線（波長3 2 0 - 3 4 0 n m ）。其中，短波殺菌效果最好。食品工業中，紫外線多套用在殺菌上，也可套用於果蔬保鮮及對加工食品性能的改善上。
紫外線殺菌主要用於三個領域：表面殺菌、空氣殺菌和液體殺菌。表面殺菌常用於包裝材料的消毒，如在牛乳的生產中，用紫外線對包裝材料消毒，可使其貨架期延長到兩周。
靜電場加工在食品加工中的套用
生物電磁現象以及食品膠體粒子的電荷性質，為利用靜電物性對食品進行處理和加工帶來了很大可能性。靜電場對食品的加工可分為靜電淨化、靜電分離、靜電熏制、靜電改質、靜電防腐、靜電解凍等。它們的原理都是使離子化的氣體在電場內移動，傳遞物質的散體微粒（塵埃、熏煙等），這類帶電粒子再受電場作用，從一極向另一極進行定向移動，從而達到加工所需目的。靜電熏制就是在靜電場內讓熏煙霧粒子向各種食品表面或內部滲透，達到快速均勻熏制的目的。高壓靜電場在乾燥、保鮮和解凍方面的套用研究最多。
電阻抗加工在食品加工中的套用
利用直流電流加工食品歸納起來主要有電滲透、電滲析、電泳及電浮選等；利用交流電主要有通電加熱。德力格爾桑等研究了牛宰後肌肉生物電抗阻與p H 的相關性，發現宰殺後的牛羊等反芻動物骨骼肌會發生一系列的生理生化變化，影響肉的品質、持水性、色澤及食用的安全性，這些變化有：電荷分布、介電性、肌肉離子強度等等，它們均可反映肌肉生物電阻抗值的變化，測定並監控生物電抗值較分析生理生化指標簡單易行，有可以實現線上控制，更具有實際意義。他們還進一步提出了利用生物組織的電學特性變化獲取與生物體生理病理相關的生物醫學信息，這是一種新型的食品檢測技術。
電滲透脫水
電滲透脫水是利用食品膠體粒子的核電荷性質、核動電現象，用電滲透的方法對食品進行固液分離火脫水處理。以蛋白質溶液為例：由於存在電位和其周圍的離子氛，帶電荷液體作相對於蛋白質運動，從而達到脫水目的。日本的鈴木等人首次將電滲透脫水套用於食品領域，將魚糜的含水量從7 5 % 降到3 8 % ；電滲透脫水作為新興固液分離技術逐漸在食品加工中得以套用發展，如牛奶濃縮，水果和蔬菜汁製取，酒糟處理以及豆渣、薯渣、魚肉的脫水等。
通電加熱
通電加熱又稱電阻加熱或電抗加熱，其主要原理是利用5 0 H z 或6 0 H z 的低頻交流電源提供電流，在待加熱食品內部產生能量。可處理直徑大至2 5 m m 的顆粒食品。該技術在食品工業中的套用有：食品解凍，如解凍凍蝦、凍魚、凍肉等。與傳統方法相比，解凍可節約4 0 % 的時間；縮短燙漂時間，如Mizraha 給浸在溶液中的玉米穗通以3 8 0 V的電壓，所有氧化酶在3 m i n 內全部鈍化，而在沸水中則需1 7 m i n ；帶顆粒產品的殺菌，通電加熱技術首先在乳品工業中得到成功的套用。通電加熱技術可以使食品中的各種成份以相同的速度加熱，加熱均勻，熱量損失少，加熱過程中不需要攪拌，無污染，通電還有特殊的殺菌效果。目前，它在帶顆粒食品的殺菌中套用不斷增多。
紅外線在食品加工中的套用
紅外線是指波長在0.78-1000um 之間的非電離電磁波。根據波長又把它分為近紅外線( 0 . 7 8 -1.4um)、中間紅外線(1.4-3um)和遠紅外線(9um-1 m m ) 。實際套用中，使用的波長範圍為2 - 2 5 u m 。遠紅外線近年來在食品加工中套用地十分廣泛，主要是因為與熱風加熱或熱風乾燥相比，遠紅外的能量可以直接被食品物料吸收，減少能量的損失。
熱輻射效率最大的理想物體稱為黑體。普通食品加工所使用的加熱溫度範圍大都在300-500K，這一溫度範圍內，黑體或近似黑體物質輻射能量密度最大的波長正是在2 . 5 - 2 0 u m 的遠紅外線波長範圍，因此，遠紅外線有較高的輻射效率；另一方面水中羥基鍵伸縮振動的固有頻率與波長2 . 7 u m的電磁波相同，所以當接受遠紅外線輻射時，水和其他含有羥基的食物成分與遠紅外線發生共振，引起物料溫度上升，從而使物料得以加熱。遠紅外線波長較長，對物料的穿透性強，其光子能量級小，一般只產生熱效應，不會引起物質的化學變化，對食品營養成分和色澤不會造成影響，遠紅外線被物料吸收的程度也不受物料色澤影響，所以使用遠紅外熱加工，物料受熱均勻，加工品質優良。遠紅外線在食品加工中可用於點心、肉製品等的烘烤，烹調食品的保溫、冷藏食品的快速加熱，穀物、大豆、咖啡、茶葉等的乾燥，油炸食品如炸魚、炸蝦、炸土豆片等的炸制，無水煮食品的加工，酒類、調味品、水果的催熟，肉類製品、穀物、麵粉的殺菌等。
紫外線在食品加工中的套用
波長在200-400nm 的電磁波通稱為紫外線，根據波長把紫外線分為短波紫外線（波長2 0 0 -280nm）、中波紫外線（波長280-320nm）、長波紫外線（波長3 2 0 - 3 4 0 n m ）。其中，短波殺菌效果最好。食品工業中，紫外線多套用在殺菌上，也可套用於果蔬保鮮及對加工食品性能的改善上。
紫外線殺菌主要用於三個領域：表面殺菌、空氣殺菌和液體殺菌。表面殺菌常用於包裝材料的消毒，如在牛乳的生產中，用紫外線對包裝材料消毒，可使其貨架期延長到兩周。
靜電場加工在食品加工中的套用
生物電磁現象以及食品膠體粒子的電荷性質，為利用靜電物性對食品進行處理和加工帶來了很大可能性。靜電場對食品的加工可分為靜電淨化、靜電分離、靜電熏制、靜電改質、靜電防腐、靜電解凍等。它們的原理都是使離子化的氣體在電場內移動，傳遞物質的散體微粒（塵埃、熏煙等），這類帶電粒子再受電場作用，從一極向另一極進行定向移動，從而達到加工所需目的。靜電熏制就是在靜電場內讓熏煙霧粒子向各種食品表面或內部滲透，達到快速均勻熏制的目的。高壓靜電場在乾燥、保鮮和解凍方面的套用研究最多。
電阻抗加工在食品加工中的套用
利用直流電流加工食品歸納起來主要有電滲透、電滲析、電泳及電浮選等；利用交流電主要有通電加熱。德力格爾桑等研究了牛宰後肌肉生物電抗阻與p H 的相關性，發現宰殺後的牛羊等反芻動物骨骼肌會發生一系列的生理生化變化，影響肉的品質、持水性、色澤及食用的安全性，這些變化有：電荷分布、介電性、肌肉離子強度等等，它們均可反映肌肉生物電阻抗值的變化，測定並監控生物電抗值較分析生理生化指標簡單易行，有可以實現線上控制，更具有實際意義。他們還進一步提出了利用生物組織的電學特性變化獲取與生物體生理病理相關的生物醫學信息，這是一種新型的食品檢測技術。
電滲透脫水
電滲透脫水是利用食品膠體粒子的核電荷性質、核動電現象，用電滲透的方法對食品進行固液分離火脫水處理。以蛋白質溶液為例：由於存在電位和其周圍的離子氛，帶電荷液體作相對於蛋白質運動，從而達到脫水目的。日本的鈴木等人首次將電滲透脫水套用於食品領域，將魚糜的含水量從7 5 % 降到3 8 % ；電滲透脫水作為新興固液分離技術逐漸在食品加工中得以套用發展，如牛奶濃縮，水果和蔬菜汁製取，酒糟處理以及豆渣、薯渣、魚肉的脫水等。
通電加熱
通電加熱又稱電阻加熱或電抗加熱，其主要原理是利用5 0 H z 或6 0 H z 的低頻交流電源提供電流，在待加熱食品內部產生能量。可處理直徑大至2 5 m m 的顆粒食品。該技術在食品工業中的套用有：食品解凍，如解凍凍蝦、凍魚、凍肉等。與傳統方法相比，解凍可節約4 0 % 的時間；縮短燙漂時間，如Mizraha 給浸在溶液中的玉米穗通以3 8 0 V的電壓，所有氧化酶在3 m i n 內全部鈍化，而在沸水中則需1 7 m i n ；帶顆粒產品的殺菌，通電加熱技術首先在乳品工業中得到成功的套用。通電加熱技術可以使食品中的各種成份以相同的速度加熱，加熱均勻，熱量損失少，加熱過程中不需要攪拌，無污染，通電還有特殊的殺菌效果。目前，它在帶顆粒食品的殺菌中套用不斷增多。
