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2022年食品加工的四项新兴技术
来源: Pan Demetrakakes作者: Pan Demetrakakes时间:2022-07-15 09:02:53点击:7099

掌握新技术可能令人生畏,尤其是那些尚未商业化的技术。我们正在研究四种技术,这些技术有可能改善食品加工中的一些非常基本的功能:冷冻,消毒,干燥和认证。

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“定容”冷冻

传统冷冻有两个问题:它很昂贵,而且经常会改变产品。“定容”冷冻将裸露或用柔性材料密封的食物放入刚性容器中,在容器中装满水并将其冷冻。容器内的压力可防止除约10%的水外的所有水冻结。实际的食物不会冻结,因此摒除了结晶带来的细胞损伤。


食品“定容”冷冻是由美国农业部资助的一个团队开发的,该团队由加州大学伯克利分校的机械工程师Boris Rubinsky和美国农业部研究食品技术专家Cristina Bilbao-Sainz领导。他们在鲁宾斯基开发移植器官的技术之后设计了它。


Rubinsky说,这种冷冻的最大优点之一是可以使用传统的冷冻系统来完成。


“除了提高腌制食品的质量外,将食品保存在等速系统中而不是冷冻可以节省大量能源,因为只有一小部分体积被冷冻——而冷冻是一个巨大的能源消耗者,”Rubinsky说。“所有这一切都没有实际改变制冷系统,只有通过将食物放在一个封闭的等速系统中,而不是在露天。


Rubinsky说,现在冷冻的任何种类的食物都是等胆冷冻的候选者,还有其他人说。“这也为保存无法承受冷冻的食物打开了大门,因为冷冻涉及在食物中形成冰晶,而在等速保存中,冰晶要么根本不形成,要么在食物之外形成。


他说,唯一的主要变化是使用刚性容器,而不是直接通过冰箱运行食品。该团队正在冰岛开发渔业等胆贮藏,并引起了其他行业的兴趣。


“商业化面临的最大挑战是,“定容”冷冻保存需要改变对食品低温储存的思考,”鲁宾斯基总结道。


高压常压冷等离子体

安全保存食品的首要目标是通过尽可能少地改变食品的过程杀死其上或周围的尽可能多的微生物。一种方法是通过大气等离子体,早在1857年德国的饮用水上就已用于工业消毒。


高压大气冷等离子体(HVACP)使用主要通过两个并联电二极管之间产生的电离空气。电场和产生的气体(如臭氧,一氧化氮,过氧化物和原子氧)的化学性质具有杀菌剂特性,也可以分解有毒微生物产物,如霉菌毒素,使它们无害。


有各种各样的产品可以用HVACP处理,包括肉类,土豆,营养保健品,种子,面粉厂,即食碾磨产品,花生,榛子,行作物,宠物食品,食用亚麻和动物饲料厂,NanoGuard首席执行官Larry Clarke说。NanoGuard目前专注于谷物产品,如动物饲料,小麦粉或玉米糁。“还有坚果市场和种子市场,但我们仍在与试点进行研究,以引入更多,” Clarke补充道。


暖通空调尚未广泛商业化,对商业化的考虑包括使其在重要的规模上工作,获得FDA批准以及“将市场与问题联系起来,并以商业上可行的方式有效地解决该问题,” Clarke说。


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电流体动力干燥

与HVACP一样,电流体动力干燥(EHD)使用电离空气。它通过要干燥的食物两侧的一对电极运行电流,产生称为“离子风”的气流。离子风比传统的对流干燥更快地干燥食物,部分原因是该过程产生的热量。


“EHD干燥是一种非热和高能效的方法,使其适用于低能耗的热敏材料干燥,”瑞士公立研究型大学苏黎世联邦理工学院的博士生Kamran Iranshahi说。


除了更节能之外,研究表明,用EHD干燥的产品比使用传统干燥的产品更好地保留了其颜色,风味和营养成分,具有更低的收缩率和更高的再水化能力。到目前为止,该技术主要用于水果和蔬菜,但其他产品甚至制药等其他行业也有潜力,Iranshahi说。


EHD更适合中小批量,因为它无法达到风扇驱动传统系统的气流速率,Iranshahi说:“在这种类型的干燥中,EHD的兼容性(与生产线以及当前值和规范,例如生产率)是这种清洁技术传播的最大障碍。


一个有希望的潜在应用是农民使用EHD进行田间干燥。能耗足够低,现场EHD系统可以由光伏电池板供电 - 这是发展中国家的许多政府愿意承担的。


氧同位素建模

食品行业的欺诈通常以地理来源为中心。如果一个国家或地区以某种食品或饮料而闻名,那么当某些产品被错误地宣传为来自那里时,它们就会获得欺诈价值。


确定食品中的地理特征涉及研究其氧同位素比。这基本上测量了16O(最普遍的氧同位素)与18O(一种不太常见的同位素)的比例。其意义在于,植物材料中18O的含量是植物生长的降雨量和其他气候因素的函数。这产生了该地区独有的同位素“特征”。


然而,为给定区域开发这种特征是氧同位素分析的主要障碍。传统上,它涉及分析该地区的工厂并建立数据库 - 这是一个耗时且昂贵的过程。


瑞士巴塞尔大学的研究人员已经开发出一种更快的方法来开发这些区域特征。他们的模型可以获取公开的气候信息,并推断该地区种植的植物的同位素特征。


“我们在给定位置进行计算所需的模型输入数据是空气温度,相对湿度,降水量和降水的氧稳定同位素组成,”开发该过程的研究人员Florian Cueni说。


“所有这些数据都可以通过不同的数据源公开获得,即使是作为空间地图,因此允许我们模型的空间应用,”他继续说道。“然后,这使我们能够寻找地理来源未知的样本的所有可能的生长位置。


目前开发的模型仅限于植物有机材料,如纤维素或散装干燥材料。它不能用于橄榄油等加工产品(经常成为区域欺诈的目标),但“很可能通过对模型进行某些修改,它也可能适用于橄榄油,因为这些油在其同位素特征中也显示出非常不同的地理模式,”Cueni说。


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