微波對(duì)應(yīng)型調(diào)味淡水魚片的加熱特性研究.pdf

1、我國淡水漁業(yè)產(chǎn)量逐年增長,而淡水魚資源的加工率不足10％,產(chǎn)品附加值低。將淡水魚魚片進(jìn)行調(diào)味處理制成經(jīng)短時(shí)加熱處理即可食用的微波對(duì)應(yīng)型HMR調(diào)理制品,是擴(kuò)大淡水魚資源利用的有效途徑。為了開發(fā)一種品質(zhì)可控的微波對(duì)應(yīng)型調(diào)味淡水魚片制品,必須了解魚片制品的微波加熱特性,提高其微波加熱后的溫度分布均勻性,而樣品的介電特性、樣品的尺寸和電磁場(chǎng)強(qiáng)度則是影響食品微波加熱特性的關(guān)鍵因素。本研究首先對(duì)常見的三種淡水魚青魚、白鰱和花鰱的生鮮魚片的介電特性值

2、進(jìn)行了考察;進(jìn)而選定青魚魚片來探究不同調(diào)味成分浸漬處理對(duì)其介電特性的影響;隨后研究基于傳熱方程和麥克斯韋電磁方程,根據(jù)經(jīng)測(cè)定得到的魚肉樣品的介電特性和熱物性數(shù)據(jù),運(yùn)用有限元方法建立微波加熱的溫度分布數(shù)學(xué)模型,為優(yōu)化樣品加熱條件,并對(duì)加熱效果加以有效預(yù)測(cè)提供了基礎(chǔ)。研究結(jié)果表明:
　　常見淡水魚魚種間介電特性的差異是由它們的水分含量不同所造成,因淡水魚間主要組成成分相近,故而不同魚種間介電特性的差異較小。在915MHz和2450MH

3、z頻率下各類樣品的介電常數(shù)隨溫度的升高而減小,生鮮樣品介電常數(shù)的減小幅度大于預(yù)加熱樣品。通過分析加熱過程中水分含量變化情況和用DSC測(cè)得的不同魚種樣品的肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白熱變性溫度可知,因蛋白質(zhì)變性導(dǎo)致的水分流失是預(yù)加熱樣品介電特性區(qū)別于生鮮樣品的主要原因。應(yīng)用Lichtenecker方程證明了蛋白質(zhì)熱變性本身對(duì)介電特性的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于因蛋白質(zhì)變性而導(dǎo)致的水分流失所造成的影響。
　　選定食鹽為對(duì)魚片進(jìn)行調(diào)味處理的主要考慮成分,選用浸

4、漬為調(diào)味的方法,通過將青魚魚片置于1%、2%、3%和4%的食鹽溶液中浸漬來制作經(jīng)調(diào)味的魚片樣品,考察不同調(diào)味成分浸漬處理對(duì)樣品在微波頻率下不同溫度時(shí)的介電特性的影響。因蛋白質(zhì)變性而引起的水分流失同樣導(dǎo)致了經(jīng)調(diào)味生鮮樣品介電特性區(qū)別于其預(yù)加熱樣品。經(jīng)調(diào)味的樣品因鹽溶液的滲透使得樣品的介電行為在一定程度上接近于相應(yīng)鹽濃度的調(diào)味溶液,調(diào)味處理對(duì)樣品的介電常數(shù)影響較小,而對(duì)樣品介電損失率影響顯著,隨著調(diào)味液鹽濃度的增加和溫度的升高急劇增大,穿透

5、深度則隨著調(diào)味液鹽濃度的增加和溫度的升高而減小。
　　微波加熱實(shí)驗(yàn)測(cè)定了在微波功率300W、400W和500W條件下加熱一定質(zhì)量圓柱型的經(jīng)調(diào)理魚片樣品至其中心溫度達(dá)到80℃時(shí)的溫度分布情況以及其熱點(diǎn)和中心的升溫情況,研究發(fā)現(xiàn)樣品在較低的功率下加熱相對(duì)較長時(shí)間更有利于樣品的溫度分布均勻性和微生物安全性。為了建立溫度分布數(shù)學(xué)模型,研究中測(cè)定了經(jīng)調(diào)理魚片在溫度區(qū)間10℃~90℃間的密度、比熱容和熱擴(kuò)散率。其密度與溫度呈負(fù)相關(guān),比熱與溫度

6、呈正相關(guān),通過回歸分析可得到樣品密度和比熱容與溫度的關(guān)系。采用軟件COMSOL3.5a建立了3D電磁模型,根據(jù)魚片樣品介電特性和熱物性數(shù)據(jù),通過對(duì)電磁波求解和熱物理場(chǎng)求解,計(jì)算模擬出樣品在微波加熱過程中的溫度分布。對(duì)比計(jì)算結(jié)果與實(shí)際微波加熱實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,顯示模擬值與實(shí)際測(cè)定值有較好的一致性,模型可對(duì)加熱效果加以有效預(yù)測(cè)。選取質(zhì)量分別為50g、100g和150g的魚片樣品,對(duì)應(yīng)加熱功率分別為100W、200W和300W進(jìn)行微波加熱模擬,通過