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射频加热的应用

高秋荣

2018/07/03
国联质检团队

其他仪器综合讨论

射频加热的应用

西安国联质量检测技术股份有限公司
安评中心：张倩茹

尽管世界上有50多个国家种植大豆，但美国、巴西、阿根廷和中国是四大主要大豆生产商，占世界上大豆总产量的90%以上。目前世界大豆产量远超过其他任何可食用油籽，世界上的大豆约85%加工成正餐和植物油。在中国过去的二十年，大豆消费连续快速增长，从1996年到2013年，油产品增加了600%，可食用或者工业消费增长了78%。昆虫侵扰通过其代谢活动引起的微生物腐败和污染可能使大豆完全不能食用。另一个与大豆储存有关的问题是由真菌引起的霉烂，会导致严重的质量损失和食品安全问题。因此，为了符合国际贸易植物检疫条例，开发干燥大豆的非化学采后害虫防治方法，控制内部昆虫和减少大豆中的真菌菌落数量是确保保存期长、保证食品安全的重要措施。
已经开发了几种方法来控制隐藏的昆虫和减少食品中真菌菌落的数量，如
常规热处理，化学熏蒸，辐照。然而，所有这些方法都显示出不同的消费者接受程度是由于在它们的应用过程中，较长的处理时间降低了质量、消极的环境污染和对人类健康造成的有害影响。因此，迫切需要开发新颖、有效的能够控制昆虫和真菌且产品无不利的物理或化学变化的技术。
射频(RF)能量是频率为1-300 MHz的电磁波，提供快速、容积式加热并被作为干燥产品如紫花苜蓿种子，谷物，豆类，小扁豆，大米，胡桃和小麦的采后害虫控制的非化学选择来研究。RF的相对较长的波长通常导致较深的穿透深度和食物中可预测的温度分布。但是，不均匀加热仍然是食品行业的射频加热技术的一个问题。由于角落和边缘过热，和中心部分的欠热，产品中间和内部的不同的温度分布可能导致质量损失或昆虫生存，尤其是在中、高水分含量的食物中。理解射频加热的复杂机制和提高射频处理产品的加热均匀性，以确保在整个产品体积内完成昆虫死亡率和维持产品质量是至关重要的。
计算机模拟和数学建模为不需要在实验中耗费大量时间的射频加热过程的快速分析起到有价值的工具作用。计算机模拟旨在研究各种食品材料，如苜蓿和萝卜籽，1%的羧甲基纤维素溶液，圆柱形肉压条，肉、新鲜水果，马铃薯浆，小麦粉，和葡萄干的射频加热均匀性。Neophytou 和 Metaxas通过求解耦合拉普拉斯方程和波动方程，试图为工业规模的射频加热系统的电场进行建模。成熟的计算机模拟模型使从各种农业产品获得准确的结果成为可能。不同的标准和索引已经被用来研究，评估，比较射频功率和食品样品的温度均匀性，如正常功率密度，加热均匀性指数，射频功率均匀度指数，和温度均匀度指数。因为样品温度是适合于灭虫法或巴氏灭菌法和质量评估的射频加热的主要目标。

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