物理场辅助保鲜

生鲜肉保鲜方式

(1)化学、生物保鲜技术

化学保鲜主要是通过化学保鲜剂对产品中的微生物生长进行抑制,从而实现对食品进行保鲜的目的。但由于其易造成化学物质残留,危害人体健康,从而在发展和使用过程中受到较多限制。生物保鲜技术通过隔离食品与空气的接触、延缓氧化作用,或是添加本身具有良好抑菌效果的生物保鲜物质起到保鲜防腐的作用;常见的生物保鲜技术包括天然抗菌剂、细菌噬菌体和生物保护性微生物等,具有天然、安全、简便等优点。

(2)物理保鲜技术

常见的物理保鲜技术包括低温保鲜法、热处理法、气调包装法和真空保鲜法等,除此外一些较为先进的非热技术,如超高压保鲜、超声波保鲜、电离辐射保等,能够在正常环境温度或接近正常环境温度下使微生物失活,从而避免热量对食物的风味、颜色和营养价值产生不利影响,因此也受到人们更多地关注与研究。

1. 低温保鲜法

低温保鲜是畜禽鲜肉产品最常见的物理保鲜方法之一,按贮藏温度分为冷藏保鲜(0~4℃)、冰温保鲜(0~-2℃)、微冻保鲜(-2~-4℃)以及冷冻保鲜(-18~-40℃)四种保鲜方式。冷藏和冷冻保鲜是目前畜禽鲜肉产品保鲜主要采用的方法冷藏保鲜虽然可以使大部分致病菌停止繁殖,但缺点在于一些嗜冷腐败菌仍然可以生长,而冷冻保鲜的缺点在于冷冻过程中冰晶的形成和解冻过程会使肉的品质有所下降。近年来,冰温保鲜及微冻保鲜在畜禽鲜肉产品的保鲜研究中取得了一些成果。研究表明,微冻保鲜猪肉的贮藏期限可达20天以上,并且能够较好地保持猪肉的各项鲜度指标,达到比较理想的保鲜效果。微冻、冷冻技术虽能延长食品货架期,抑制微生物生长,但肉制品的组织结构遭到破坏,其品质及风味也随之下降。

2. 气调保鲜技术

气调保鲜的原理是通过改变食品所处的气体环境,从而达到延长食品新鲜度和货架期的一种方法。在畜禽鲜肉产品的保鲜中,有真空包装和气调包装2种应用方式。真空包装是将食品包装中的空气全部抽出并密封,气调包装则是通过将一种或多种气体(O2、CO2、N2等)按一定比例充入食品包装袋中,从而抑制微生物的生长繁殖,延长食品的货架期;但由于单一的O2、CO2、N2填充存在不同的弊端,且保鲜效果较差,通常会按照不同的比例来进行气调包装,国内对畜禽鲜肉产品的气调保鲜研究主要集中在寻找适宜的气体组分和包装材料等方向,以期达到最佳的保鲜效果。目前,真空包装在食品工业上的应用依旧较为广泛,而随着气调包装的引进,不同气体组分的气调包装也逐渐开始应用于畜禽鲜肉类等的食品保鲜中。

3. 超高压保鲜

超高压保鲜技术是目前新兴的食品高新技术之一,也被称为液态静高压技术或高压技术,即利用液体的高静压(100~1000 MP)对食品进行一段时间处理,从而达到杀灭生鲜肉中微生物以及肌肉内寄生虫的作用。超高压保鲜技术具有对食品感官品质影响小、营养成分损耗低且可以杀灭微生物的优点,可有限延长产品的贮藏期;且还可在一定程度上起到提高产品品质的作用。但由于其能耗较高,因此在工业生产商还未得到广泛的应用。

4. 磁场保鲜

磁场主要可以分为稳态磁场(也叫静磁场、稳恒磁场或者恒定磁场)和时变磁场两种。其中,时变磁场即强度/方向随时间变化的磁场,包括交变磁场、脉动磁场和脉冲磁场。根据磁感应强度,磁场又可以被分为弱磁场(小于1 mT),中等磁场(1 mT~1 T),强(高)磁场(1~20 T)和超强(高)磁场(20 T及以上)。近年来,磁场的应用越来越广泛,研究表明,磁场对食品的保鲜(杀菌及冷冻)均具有十分明显的作用,且自身具有的操作简单、安全环保、绿色节能等优点使其在维持生鲜肉的保鲜及贮藏品质上具有十分重要的意义。

● 磁场辅助杀菌

目前已有多种研究表明,一定参数的磁场可以对一些食品起到促进保鲜的效果。目前已有多项研究表明,静磁场、脉冲磁场可以起到抑制食品中多种细菌生长的作用,从而保持食品的品质及新鲜度。

● 磁场辅助低温处理

肉制品通过冷冻贮藏降低温度可有效抑制自身酶反应和微生物的滋生,但冷冻不可避免地导致肉制品结冰,冰晶的大小是影响冷冻肉品质的重要因素。因此,降低冰晶对肉组织结构的破坏是研究延缓冷冻肉制品品质劣变的关键。

磁场辅助超冰温技术即通过磁场的作用降低食物的成核温度并抑制冰晶的形成,减小冰晶对细胞膜的损害,实现将食物长期贮存于冰点甚至成核温度以下且不发生冻结,从而保持食物的品质。因此,使用超冰温技术对肉制品进行贮藏,可以减小冰晶对肉组织的破坏。但是由于成本以及一些环境影响等原因,该方法一直无法大规模应用。对比于其他的贮藏方式,冻结对肉的营养保存效果更好,但肉类食物长时间在0℃以下贮藏,同样会造成肌肉发生蛋白质变性、风味物质流失等变化,严重影响肉的感官品质。

磁场保鲜技术在生鲜肉中的应用

(1)生鲜肉智能冰温保鲜技术

1. 技术简介

采用4 mT静磁场辅助贮藏解决了冰温状态下生鲜肉贮藏期间感官品质及营养品质劣变较快及超冰温状态下生鲜肉过冷率低的问题,维持生鲜猪肉在贮藏10 d的过冷状态及品质保持。与海尔集团合作将此技术应用于家用冰箱,研发了能够在家用冰箱中使用的低成本、高可靠性的微型磁场发生装置,解决了磁场强度控制、磁场均匀性、磁场稳定性等难题,结合精准温度控制,实现了生鲜肉在家用冰箱中7-10 d过冷态存储。

2. 技术原理

磁场在30-60 GS磁场强度下可以抑制食材内的冰晶生成,从而降低食材过冷度,延长保鲜期。闭环导磁材料可将磁场更好的限定在所需空间内,增加空间内磁场的均匀性,减少磁场的损耗。利用线圈和永磁体组合,解决了线圈均匀性好但发热量大,永磁体不发热但是均匀性不佳的问题。优化风路,使风环绕间室循环间接制冷,风循环带走线圈的热量,利用线圈的热量反向提高风温。

3. 应用效果及展示

技术指标比较表:

技术指标比较表:

铁芯结构(a)静磁场模块正抛切图(b)

保温泡沫示意图(a)静磁场模块侧抛切图(b)

静磁场模块侧抛切图(a)密封模块局部示意图(b)

4. 相关知识产权信息

[1] 发明专利:设置保鲜储藏间室的制冷设备(CN 202210863651.8);发明人:姬立胜, 崔展鹏, 刘勇豪, 等.

[2] 发明专利:一种冰箱及其控制方法(CN 202211124228.2); 发明人:姬立胜, 戚斐斐, 崔展鹏, 等.

[3] 发明专利:保鲜储藏方法及冰箱(CN202210899613.8); 发明人:王艳, 刘浩泉, 姬立胜, 等.

[4] 发明专利:磁场保鲜冰箱及其制冷控制方法(CN 202210605316.8);发明人:姬立胜, 衣尧, 张育宁, 等.

[5] 发明专利:一种冰箱(CN 202210744098.6);发明人:王艳, 刘浩泉, 姬立胜, 等.

(2)电磁场保鲜冷库

1. 技术简介

本实用新型涉及了一种电磁场保鲜冷库,包括冷库本体;所述冷库本体用于提供0℃至零下8℃的冷冻环境;所述冷库本体安装有电磁保鲜机,冷库本体的内壁上安装有与电磁保鲜机的输出端连接的多个电场发射板;多个所述电场发射板用于向冷库本体的冷冻环境提供电场环境。本实用新型的一种电磁场保鲜冷库,将0℃至零下8℃的冷冻环境与电场保鲜环境的叠加,可在0℃至零下3℃的条件下,使含水食品处于无冰状态,还可在零下4℃至零下8℃的条件下,使含水食品处于软冻状态;具有与常规冷冻的保鲜储存时间,而保存的食品在口感上依然可达到液氮速冻方式的口感。

2. 技术原理

此电磁场保鲜冷库可提供0℃~-8℃的冷冻环境,并安装有电磁保鲜机,冷库主体的内壁上安装有与电磁保鲜机的输出端连接的多个电场发射板;多个所述电场发射板用于向冷库本体的冷冻环境提供电场环境。电磁保鲜机的输出电流≤10 mA,输出电压≤3000 V,而通过电场发射板形成的电场环境中,电磁场电压值为2000 V至3000 V,空间电压值50V至200V。在0℃~-3℃的环境中可保持所储存的含水食品处于无冰状态;在-4℃~-8℃的环境下配合电场环境可使食物处于小冰晶的软冻状态。

3. 模式图展示

1:冷库主体;2:触控一体机;3:触控屏;4:电磁保鲜机;5:电场发射板;6:四棱锥;7:多根吊杆;9:门。

4.相关知识产权信息

实用新型专利:一种电磁场保鲜冷库(CN202120772800.0);发明人:雍海鹰.

(3)固载弱磁场的工业冷库

1. 技术简介

本发明公开了一种固载弱磁场的工业冷库保藏肉制品的方法,通过在低温环境保藏时向肉制品所处环境提供特定的间歇式振荡弱磁场,将肉制品在冷库的低温环境中进行保藏,并在储存期间向肉制品所处的环境施加间歇式震荡弱磁场,每个间歇周期内磁场的间歇时间之比为1:2~1:5,振荡弱磁场的振荡频率为0~1 Hz,弱磁场的磁场强度为0.1~5.0 mT。从而起到降低肉制品中汁液损失的作用,节约成本。

2. 技术原理

猪肉中富含蛋白质、水分子等抗磁性物质,在适宜的外加磁场作用下发生取向,猪肉中肌原纤维蛋白等大分子发生重排、交联和聚集,形成有序的蛋白团簇,蛋白质及水分子之间的疏水相互作用和水合作用增强,有效提高猪肉持水能力,此外,水分子在磁场环境下发生自旋极化,有序性提高,可有效减少大冰晶形成,减少细胞损伤,降低汁液流失。但当环境及磁场参数过大或过小时,猪肉中蛋白质二级结构及疏水作用,水分分布发生改变,持水能力下降。因此本发明中每个间歇周期内磁场的间歇时间之比为1:2~1:5,振荡弱磁场的振荡频率为0~1 Hz,弱磁场的磁场强度为0.1~5.0 mT。

3. 应用效果及展示

本发明中的对不同磁场条件下的保藏效果进行了优化,不同方案及结果如下。

实例1(汁液流失率为0.82%):

S1、原料预处理:将10吨猪肉置于预冷库降温,温度达到4℃,用塑料薄膜包装猪肉并装箱,置于工业冷库中列垛堆码存放。并从中随机取形状大小均匀的猪肉块,测定其初始质量m0;

S2、磁场冷库保藏:冷库采用间歇式振荡弱磁场,磁场强度为5.0 mT,振荡频率为0.5 Hz,每个间歇周期内磁场的间歇时间之比为1:5,低温环境温度-20℃,相对湿度97%,保藏15天,并测定取样猪肉质量m1。

4. 相关知识产权信息

实用新型专利:一种固载弱磁场的工业冷库保藏肉制品的方法(CN202310596304.8);发明人:周宇益, 杨哪, 金亚美, 等.

磁场辅助保鲜冰箱

实例1:海尔磁场保鲜冰箱

(1)技术简介

此冰箱内设有箱体(含磁场保鲜间室);磁场发生装置(在储物空间内产生磁场);制冷系统(对磁场保鲜间室进行制冷)。磁场发生装置被配置成使得储物空间内部的磁场强度范围大于等于10高斯小于等于100高斯,制冷系统被配置成使得储物空间内部的温度处于大于等于-5℃小于等于0℃的范围;或配置成使得储物空间内部的磁场强度范围大于等于5高斯小于等于40高斯,制冷系统被配置成使得储物空间内部的温度处于大于等于-30℃小于等于-15℃的范围。使得食材能够在零下温度进行冷藏,或者,减少食材冷冻时内部生成大冰晶的情况,提高存储效果。

(2)技术原理

本实用新型的冰箱通过在冰箱的中设置磁场保鲜间室,磁场发生装置在磁场保鲜间室的储物空间中产生磁场,从而使存储在储物空间中的食材受到磁场作用。

磁场发生装置被配置成使得储物空间内部的磁场强度范围大于等于10高斯小于等于100高斯,制冷系统被配置成使得储物空间内部的温度范围大于等于-10℃小于等于0℃,可以使食材能够保持相对较长时间的不冻结冷藏,从而降低了食材的冷藏温度,有助于延长食材的冷藏存储期限。

当磁场发生装置被配置成使得储物空间内部的磁场强度范围大于等于5高斯小于等于40高斯,制冷系统被配置成使得储物空间内部的温度范围大于等于-30℃小于等于-15℃,从而保证食材受到足够强度的磁场作用和更低温度的作用,辅助食材快速进入冷冻状态,减少食材内部生成大冰晶的情况,从而减小冰晶对食材细胞造成的损伤,有助于减少食材解冻后的汁液流失,从而减小食材的营养流失,保证食材的口感。

(3)应用效果及展示

冰箱示意性剖视图

冰箱中的磁场发生装置的示意图

在-18℃下食材汁液流失情况与磁场强度的示意性曲线图

(4)相关知识产权信息

实用新相关型专利:一种冰箱(CN202320862243.0);发明人:李孟成, 朱小兵, 费斌, 等.

实例2:格力超冰温冰箱及食品保鲜方法

(1)技术简介

本发明提供了一种超冰温冰箱及食品保鲜方法,包括超冰温间室、冷冻间室,还包括:交变电场发生装置,设置在超冰温间室内,用于发射交变频率对超冰温间室进行预冷;风道系统,连通冷冻间室与超冰温间室,风道系统将冷冻间室内的冷风排向超冰温间室,对超冰温间室降温;静磁场发生装置,设置在超冰温间室内;用于抑制冰晶的生长。本发明提供的超冰温冰箱在超冰温间室内设置交变电场发生装置、静磁场发生装置,利用风道系统连通冷冻间室和超冰温间室。使食品在低温下保持不冻结的状态,保证了食品的新鲜度及食用品质。

(2)技术原理

本发明在超冰温间室内使用交变电场发生装置和静磁场发生装置,利用风道系统将冷冻间室内的冷风排向超冰温间室内。在预冷阶段,交变电场发生装置产生交变电场,从而使得产生水分子发生共振,提高了水分子之间的热传递,使得超冰温间室降温更快。此外交变电场还可以电离空气产生臭氧和负离子,对低温环境下的嗜冷菌进行杀灭,抑制食品腐败的发生。交变电场,风道系统将冷冻间室内冷风流向超冰温间室,使得超冰温间室内的温度降至零度以下,此时,需要关闭交变电场发生装置,减缓温度的降低,开启静磁场发生装置产生静磁场,静磁场使得水分子发生定向排列,减少水分子之间的接触,抑制了冰晶的生成,从而降低了食品的过冷点,提高了过冷度。抑制了食品腐败的发生,延长了食品的保鲜时间。

(3)应用效果及展示

超冰温冰箱的剖视结构示意图

静磁场发生装置的结构示意图

1、超冰温间室;2、冷冻间室;3、交变电场发生装置;31、交流电源;32、电极板;33、输出控制器;34、变压器;35、回授控制电路;4、风道系统;41、风管;42、进风道;43、回风道;44、送风装置;45、风道控制器;46、温度传感器;5、静磁场发生装置;51、赫姆霍兹线圈;52、直流电源模块;53、控制面板;54、电路保护装置;6、载物台;7、热电偶;8、冷藏间室;9、食品。

(4)相关知识产权信息

发明专利:超冰温冰箱及食品保鲜方法(CN202010451418.X);发明人:王屋梁, 刘畅, 韩鹏.

一种磁场环境下延长肉制品过冷的方法。

(1)技术简介

本发明公开了一种磁场环境下延长肉制品过冷的方法,通过采用不同磁场强度的磁场分阶段处理肉制品,利用磁场辅助微冻技术,利用低温处理(冰点以下1~2℃),使食品中的部分水冻结,延长了猪肉在过冷状态下维持的时间,能够显著延长贮藏期,可以提高持水性、减少汁液流失、提升肉制品贮藏品质。具体方法包括:将肉制品在温度为-5℃~-1℃的的静磁场环境中贮藏8~20天;其中,所述静磁场采用不同磁场强度进行分阶段处理,先在4~6 mT下贮藏5~8天,然后在8~10 mT下贮藏2~5天,再4~6 mT下贮藏5~8天。

(2) 技术原理

(3)预冷库内的风速维持在1至1.5米/秒左右,过低会导致胴体中心温度下降过慢,过高则会导致胴体的预冷损耗过大。

本发明方法采用不同磁场强度的磁场分阶段处理肉制品,利用磁场辅助微冻技 术,水分子难以成簇排列,发生冻结需要进一步降低体系熵值,即利用低温处理(冰点以下1~2℃),使食品中的部分水冻结,延长了猪肉在过冷状态下维持的时间,能够显著延长贮藏期,可以提高持水性、减少汁液流失、提升肉制品贮藏品质。

(3) 应用效果及展示

冷冻曲线

不同实施例组与对比例的持水率、 蒸煮损失率、汁液流失率、挥发性盐基氮含量对比

不同实施例组与对比例色泽对比

(4) 相关知识产权信息

发明专利:一种磁场环境下延长肉制品过冷的方法(CN202310601507.1);发明人:杨哪,王婷, 金亚美, 等.