实际不同处理方式海参的微波冷冻干燥曲线
相对常压微波干燥而言,盐处理在冷冻干燥过程中提高干燥速率则不明显。这主要是因为盐处理在低温状态下并不能显著提高海参的介电损耗系数,因此,在冷冻干燥中盐处理海参吸收微波能力不如纳米钙真空浸渍处理海参。总之,对于微波冷冻干燥而言,通过纳米钙真空浸渍处理可有效提高其干燥速率。另外,在提高了干燥速率的前提下,海参的主要品质指标如复水性、外观、营养成分等都没有显著变化。
通过上述研究,可得出如下结论:①海参在冻结状态下的微波频段介电常数和介电损耗系数较常温下降低明显,会造成微波干燥过程中微波吸收率低的问题,从而影响干燥速率;②纳米钙真空浸渍和盐水浸渍都可提高海参的微波吸收率,在常压微波干燥中,盐处理更为有效,而在冷冻干燥过程中则是纳米钙处理更为有效;③在海参的微波冷冻干燥过程中,纳米钙处理可显著缩短干燥时间。
生鲜食品辐射处理保质原理及方法辐射杀菌是辐射源放出射线照射生鲜食品,引起生鲜食品中的生物体产生物理和化学反应,抑制或破坏其新陈代谢和生长发育,甚至使细胞组织死亡,从而达到灭菌消毒、延长生鲜食品货架期的目的。辐射杀菌几乎不产生热量,可保持食品在感官和品质方面的特性,并适于对冷冻食品进行杀菌。与传统的加热法相比更易于准确控制,且耗能低。作为生鲜食品保藏的方法,辐射处理毫无疑问是有效的,其可以杀死细菌,如沙门细菌、弯曲杆菌、志贺菌和李氏杆菌等,也可以抑制果蔬类的发芽和成熟。
年,美国的SchwartzB首先提出了X射线能杀死肉制品中的旋毛虫,1943年芙国应用辐照技术处理的汉堡包标志着辐照食品的诞生。
年,联合国组织的辐射食品联合专家委员会在基于当时科研的基础上提出了一个报告,这个报告的结论是:任何食品辐射最高剂量达lOkGy或以下时可认为是安全的,可用于全人类的消费,不会有任何微生物的危害和营养物质的缺失。随后于1983年,根据这一报告通过了《国际辐射食品通用标准》。目前辐射杀菌在许多国家得到政府的认可并批准使用。例如欧盟国家用辐射法对鸡肉、虾和青蛙腮灭菌,同时也应用于各种调味料的消毒。美国已用于草莓、葡萄、番茄、鸡肉的消毒,公众已普遍接受。现在世界卫生组织已将辐射法纳为安全有效的食品处理方法,并制定了相应的标准。
我国的生鲜食品辐照研究开始于1958年,虽然起步较晚,但已在稻谷、小麦、玉米、蔬菜、水果、鱼肉保藏中取得成效。中华人民共和国卫生部在1984年第一次批准了马铃薯等7种食品的辐照卫生标准,1986年又批准了苹果的辐照卫生标准,1994年又陆续批准了扒鸡等10种食品的辐照卫生标准。部分辐照项目已达到商业化推广应用的规模,如大蒜辐照抑芽保鲜技术、香肠辐照杀菌技术、酒的辐照陈化技术等。四川、湖南等地先后对辐照鲜猪肉进行了研究,结果表明:在真空包装条件下,6——8kGy辐照可使肉体的含菌量降低到100个/g以下,产品的保存期可达6个月。此外,湖北、山东等地还对小包装肉制方便食品、板鸭、酱鸭、卤猪肉、火腿及牛肉干等产品进行了辐照灭菌研究,均获得了较好的研究结果和较完善的工艺技术。
目前,辐射食品的销售在许多国家获准通过,如比利时、法国和丹麦等欧盟国家,较早地将食品辐照技术限定在一定的范围内使用,如采用不超过规定剂量的辐射能对某些种类的食品进行辐照处理。下面对福照新技术做一介绍。
辐照源及辐射器类型
射线对于7_射线源,用于生鲜食品辐照的现有两种放射性源:wCo和137CS:Co是由Yo在核反应堆中通过中子照射活化而产生的,137Cs则是核反应中一种裂变产物。60Co的半衰期是5.27年,并释放出1.17MeV和1.33MeV(106数量级eV)的y-射线。137Cs的半衰期是30年,产生射线的能量是0.66MeV。
Co采用双层不诱钢包裹,运输至工厂使用时,把它放置在一个固定器中(通常是圆形的篮),之后固定在一个加强型运输桶装置中,重达数吨。通过大型的起吊机将其放置在平坦的卡车上或铁路集中箱中用于陆路运输,然后再进行海上船运。当装置运达目的地后,浸渍在水槽中,拆除其包裹物将其放置在金属薄片上。
电子束对于电子束辐射源,直线加速器被证明是最有用的,能量可达到lOMeV并能用于食品的商用辐射。
在直线加速器中使用磁电管或高频高压加速器,通过一系列将交流电转换成高压直流的装置,包括射频联接源、升压系统、整流系统和一系列数字连接装置,如产生最终的从400keV——10MeV的升压系统。电压供给一真空电子加速管,在电子管内加热电极发射的电子在电场下加速,通过真空管进人金属薄板小窗口,形成了强烈的笔形波束,在持续变化的电磁场中,电子束在相应的装置中穿过要辐射处理的原料。在食品辐射中,高能量的加速器能产生高达lOMeV的能量。与水相当物料能量穿透极限是0.5cm/MeV。在实际应用中,通常是lOMeV的能量可穿透和水相当物料的厚度是3.9cm,最大/最小剂量厚度比是3。这个比率会由于物料包装物的影响而减小,双面辐射时会双倍减小。当加速器的输出功率从10kW升至100kW时,其穿透深度能升至8cm左右。
X-射线食品辐射的第三类电离辐射源是X-射线。当电子加速器产生电子束撞击耐热性的金属板,在金属板的另一侧能产生被称为诱导辐射的X-射线。这种射线的能量一般在5MeV之内。能量从电子束到X-射线的能量转换有效率范围5%——12%。实际说明X-射线是如何由电子束转变而成的。
来自金属板左测电子
金属板中产生电磁射线
实际从电子到X-射线的转换(诱导辐射)
多年来,在世界各地很少有转换X-射线的食品辐射工厂,辐射研究领域的科学家和工程技术研究人员认为:太低的能量转换率是造成这一现象的主要原因。源自MC0的“/-射线同乂-射线(其波长是由两种电磁波叠加而成的)有着相似的穿透能力,同时对7-射线研究已经有几十年的经验并已进行商业化动作了。但这种情况自2000之后已经开始变化,在美国已建成几座用于商业化的X-射线辐射加工厂。其中一座位于夏威夷,用于热带水量辐射检疫处理。其他几座在明尼苏达州的艾奥瓦等地,用于辐射畜禽肉。
辐射器的类型辐射装置可依据辐射的目的和规模进行分类。在世界各地已建立许多用于研究为目的的小型辐射器,这些辐射器大多数是^C。的y-射线辐射器,内装有30——50kCi?量。规模大一点的可用于测试点的辐射能力研究,主要用于辐射大批量的产品,以供喂养实验、海运研究及其他商业可行性研究。如在1967年由美国原子能委员会援助建立的位于美国檀香山夏威夷辐射发展研究中心,辐射器内装有200kCi的MCo,在那里,经辐射的番木瓜制成浓汤,然后运至美国伊利诺斯州实验室,进行动物喂养的安全性试验。另外一座是美国海水鱼辐射中心,也是由AEC于20世纪60年代中期援助建立,用于研究海洋鱼类食品的辐射机理、技术及其安全性。小型电子加速辐射器的建立要稍晚些,美国能源部为了推广农业辐照技术,于20世纪80年代后期投资建设了2座小型电子加速辐射器,分别位于佛罗里达州和艾奧瓦州。在艾奥瓦州的试验辐射装置带电子束和X-射线两种模式。
目前世界各地已建好的商业化大型60Co辐射中心通常含有从500kCi到几百万kCi的放射性物质,主要用于食品、医疗器械和化妆品的杀菌。已建立的大多数大型电子加速器也用于其他行业的使用,如电缆及塑料工业。
辐照在生鲜食品杀菌和杀虫贮藏中的应用
相对于其他食品杀菌贮藏技术,辐照技术的通用性很强。利用前面提及的三种辐射源处理食品,在杀菌和杀虫方面主要有如下特点:①杀灭虫害,如杀灭番木瓜中的果蝇和芒果种子中的象鼻虫;②杀灭有害菌及腐败菌,可以净化禽、肉、水产品和香辛料;③彻底杀灭肉制品或预煮食物(主要用于太空旅行和免疫系统缺陷的病人)中微生物。实际给出了不同生鲜食品的辐照杀菌贮藏应用。
实际不同生鲜食品及其加工品的辐射贮藏
应用剂量食物
杀灭害虫0.15——0.50水果、坚果、谷物、干燥食物卫生净化3.00-30.0禽肉、畜肉、辛香料、调味料灭菌45.0-56.0预煮肉及食物杀灭虫害杀灭虫害是植物原料的检疫处理,也被称为植物检疫的方法。在杀灭虫害方面应用辐射技术可能是最有效的方法之一。在热带和亚热带地区,许多害虫会侵袭果蔬、坚果、干燥食物和谷物(Moy,1985、1986、1989年;Ahmed,2001年)。这些果蔬从一个蚊虫孳生地运到一个新的干净的地方,要做的首要任务是进行植物检疫处理。在世界各地,冷库工程已经不允许采用溴化乙烯的化学熏蒸方法处理食品。热处理和冷处理可以用①lCi=3.7xlOloBq在一些日用品中,对于一些对温度比较敏感的食品,采用热处理或冷处理还是存在一定的缺陷。相反地,采用辐射技术,就能有效控制水果中的许多类别的果蝉,同时辐射的剂量低。为延长豆类、坚果类、谷物类及干燥食物的货架期,可以采用0.15——0.50kGy辐射剂量来杀灭隐藏在这些食物中绝大多数的害虫(实际)。
杀菌净化在过去的20多年,出现了很多细菌性食物中毒事件并呈上升趋势,特别是大肠杆菌0157:H7、李斯特菌、沙门菌和金黄色葡萄球菌。采用中等辐射剂量(1——10kGy)辐射,绝大部分刚宰杀禽肉、畜肉及水产品的中微生物被杀灭,达到一个安全食用消费水平(Molins,2001年)。禽肉(冷冻/冷藏)辐射剂量是3.0——4+5kGy,畜肉(冷冻/冷藏)辐射剂量是4.5——7.0kGy。
干燥的中草药、香辛料和蔬菜调料带有很多微生物和害虫,对这类物质的辐射杀菌的处理剂量可以达到10——30kGy。
灭菌相对于传统的热杀菌,使用辐射技术对低酸性食品如肉制品进行杀菌被称作是冷杀菌。已有研究表明采用这种技术会引起肉风味的变化,使得产品不能被接受。所以这种方法有一定的局限性。对于在太空中的宇航员和医院中有免疫缺陷的病人而言,食物中的微生物比风味更是个问题。目前这项技术主要应用于预包装肉制品和预煮食品,辐射剂量范围在45——56kGy。
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