农产品和食品加工中射频技术的应用分析

高金明 葛珊 崔晓娜

摘 要：射频的本质是一种频率介于3kHz到300MHz之间的电磁波。射频穿透物体内部时，通过激发物体内部电离子迁移完成电能向热能的转换，最终产生加热物体的效果。本文介绍了射频技术的概念，技术优缺点以及其在农产品加工，食品安全加工等领域的应用现状，并根据射频技术所具备的穿透深度大，加热可选择性，含水率平衡等热点，提出该技术在进行农产品干燥处理，杀菌灭虫处理，热处理时展现出的巨大潜力。

关键词：农产品；食品；射频；干燥；杀虫；灭菌

国外对于射频技术在食品加工与农加工领域的研究始于二十世纪四十年代，国内射频技术的应用最初只集中于医药领域及轻工业领域。二十世纪八十年代末，射频技术在饼干类食品制造中取得巨大成功。近年来，伴随生产工艺的提升和相应技术的进步，射频技术在农产品加工，食品安全加工领域的应用已经成为研究热点。此外，诸如计算机模拟技术，热成像技术等新技术的进步，也为射频技术研究的进一步深入提供了有利条件。

本文就射频技术具备的特点及其在农产品加工，食品安全加工中的应用现状和存在的问题进行论述，提出未来的发展前景。

一、射频技术的优缺点

（一）优点

相较于传统加热方式，射频技术具备很多自身优点。

首先，使用传统加热方式加热物体时，能量由物体表面向内传到，整个加热过程所需时间较长，且受热物体表面温度高于内部温度，加热不均匀，而射频能量能够直接穿透物体内部，由此带来的加热效果整体性强，且加热均匀。

其次，传统加热模式容易导致受热物体含水率降低，而具备含水率自平衡效应的射频技术则能够确保整个加热过程中受热物体含水率具备均匀性。

再次，与传统技术相比，使用射频技术进行杀菌处理时，对物体自身的温度要求较低，且杀菌时间较短。

最后，与微博加热技术相比，射频技术具备更大的穿透深度，尤其是面对大块物体时，射频技术加热效果明显优于微波加热技术，避免因边角效应产生的受热不均匀现象。

此外，而采用射频发射器的设备往往具备更高的功率，这就从根本上减少了设备所需发生器的数量，降低设备成本。据统计，工业射频设备的投资只相当于微波设备投资的一半。

（二）缺点

射频技术加热物体时容易出现热偏移现象。造成这种现象的根本原因是由于伴随温度升高，无聊内部介电损耗因子体积逐渐增大，若此时物体内部温度不均匀，则射频能量会向温度较高的部分集中，造成局部过热。由此可见，使用射频技术加热物体时，若物体自身磁场分布或初始温度不均匀，则会影响加热均匀性。但是，采用射频技术的加热系统自身磁场分布复杂性不高，其电磁场模式可以利用计算机加以模拟，以此避免热偏移现象的出现。

二、射频技术在农产品和食品加工中的研究现状及应用前景

目前，射频技术在农产品加工及食品加工领域的应用主要以干燥技术，杀虫杀菌技术，保鲜技术，烹制技术为主。其中，应用最为成功的就是在饼干类制品生产过程中的干燥环节。已经出现了能够用于商业化生产，数量众多，技术先进的射频干燥设备。研究表明，相较于传统杀菌模式，采用射频技术作为杀菌技术，对面包，火腿，通心粉都食物进行处理，能够有效杀灭其中的微生物，从而使得物品保质期更长。射频技术杀菌处理时间仅为传统热风处理时间的三十分之一。而射频技术对物体的初始化温度要求更低。射频技术还可以用于鸡肉，牛肉等肉类的烹制。利用射频加热结合循环水加热的方式处理牛肉，其所需加热时间仅为传统蒸汽加热时间的百分之二十五且加热后的牛肉制品不存在明显差异。利用质构仪对样品进行测量，采用射频加热处理的牛肉韧性较蒸汽加热牛肉低。而射频处理鸡肉样品则比蒸汽加热鸡肉制品表现出更低的脂肪氧化率。射频技术还能够作为保险技术使用。以苹果为例，射频处理，脉冲处理，热水处理等方式都能够杀灭苹果小卷蛾，而采用热水，射频联合处理后，苹果保鲜能力明显提升。

三、射频技术应用中存在的主要问题

受限于研究早期测量技术的落后，测量方法的欠缺，导致围绕射频技术展开的研究工作具备较强的模糊性。

首先，研究射频技术离不开物料介电性的研究。由于没有全面的数据记载和标准化的理论，导致对射频加热过程中的能量转换缺乏更深入的了解。

其次，与基于传统杀菌方式产生的数据相比，利用射频进行灭菌处理能够对产品保质期和产品品质产生影响的统计资料很少，无法做出鲜明对比。

第三，目前，对于射频加热过程中的数值实施的测量，统计，计算，模拟等工作深入程度不够，导致对于加热过程中物体内部温度分布等情况无法进行更准确的把握，直接影响到生产工艺的优化及产品品质的提升。

最后，射频加热过程中，由于受到尖角效应的影响，物体边角处容易出现过热现象，需要结合循环水处理，机械搅拌等方式予以解决。

此外，当前已经商业化应用的射频加热设备大多用于饼干等焙烤制品的干燥，设备存在射频场均匀性差等缺点，需要进一步提高电感布局。

四、結语

作为全新的热处理技术，射频技术在农产品加工，食品生产领域的应用逐渐深入。尤其表现在食品干燥，杀虫杀菌处理，肉制品烹制等方面。射频技术能够对食品加工中使用的传统工艺做出有效改进。伴随社会发展，人类所具备的食品安全意识逐渐提升，对食品品质有了更高的要求，因此，射频技术的发展前景十分广泛。但应当明确的是，当前射频技术理论体系缺乏完善性，射频技术加工工艺还处于起步阶段，需要科研人员继续努力研究。

参考文献：

[1] 孙峰.射频技术在果蔬类农产品供应链管理中的应用[J].电子世界，2014，（12）：214-215.

[2] 施火结，张绍英，郑文鑫，等.国外射频波农产品产后虫害控制的研究进展[J].中国农业大学学报，2014，19（5）：197-202.

[3] 杨莉玲，李忠新，朱占江，等.连续式干果射频杀虫机的研制[J].新疆农机化，2013，（5）：21-22.

作者简介：

高金明（1980-），男，汉族，山东烟台人，硕士，讲师，主要从事食品加工、食品质量与安全教学工作；

葛珊（1981-），女，汉族，山东潍坊人，中学一级，硕士，主要从事生物教学工作；

崔晓娜（1980-），女，汉族，河北人，讲师，硕士，主要从事食品检验、食品质量与安全教学工作。