食品機械

掌握新技術(shù)可能令人生畏，尤其是那些尚未商業(yè)化的技術(shù)。我們正在研究四種技術(shù)，這些技術(shù)有可能改善食品加工中的一些非常基本的功能：冷凍，消毒，干燥和認證。

“定容”冷凍

傳統(tǒng)冷凍有兩個問題：它很昂貴，而且經(jīng)常會改變產(chǎn)品?！岸ㄈ荨崩鋬鰧⒙懵痘蛴萌嵝圆牧厦芊獾氖澄锓湃雱傂匀萜髦?，在容器中裝滿水并將其冷凍。容器內(nèi)的壓力可防止除約10%的水外的所有水凍結(jié)。實際的食物不會凍結(jié)，因此摒除了結(jié)晶帶來的細胞損傷。

食品“定容”冷凍是由美國農(nóng)業(yè)部資助的一個團隊開發(fā)的，該團隊由加州大學伯克利分校的機械工程師Boris Rubinsky和美國農(nóng)業(yè)部研究食品技術(shù)專家Cristina Bilbao-Sainz領(lǐng)導(dǎo)。他們在魯賓斯基開發(fā)移植器官的技術(shù)之后設(shè)計了它。

Rubinsky說，這種冷凍的最大優(yōu)點之一是可以使用傳統(tǒng)的冷凍系統(tǒng)來完成。

“除了提高腌制食品的質(zhì)量外，將食品保存在等速系統(tǒng)中而不是冷凍可以節(jié)省大量能源，因為只有一小部分體積被冷凍——而冷凍是一個巨大的能源消耗者，”Rubinsky說?！八羞@一切都沒有實際改變制冷系統(tǒng)，只有通過將食物放在一個封閉的等速系統(tǒng)中，而不是在露天。

Rubinsky說，現(xiàn)在冷凍的任何種類的食物都是等膽冷凍的候選者，還有其他人說。“這也為保存無法承受冷凍的食物打開了大門，因為冷凍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。

他說，唯一的主要變化是使用剛性容器，而不是直接通過冰箱運行食品。該團隊正在冰島開發(fā)漁業(yè)等膽貯藏，并引起了其他行業(yè)的興趣。

“商業(yè)化面臨的最大挑戰(zhàn)是，“定容”冷凍保存需要改變對食品低溫儲存的思考，”魯賓斯基總結(jié)道。

高壓常壓冷等離子體

安全保存食品的首要目標是通過盡可能少地改變食品的過程殺死其上或周圍的盡可能多的微生物。一種方法是通過大氣等離子體，早在1857年德國的飲用水上就已用于工業(yè)消毒。

高壓大氣冷等離子體（HVACP）使用主要通過兩個并聯(lián)電二極管之間產(chǎn)生的電離空氣。電場和產(chǎn)生的氣體（如臭氧，一氧化氮，過氧化物和原子氧）的化學性質(zhì)具有殺菌劑特性，也可以分解有毒微生物產(chǎn)物，如霉菌毒素，使它們無害。

有各種各樣的產(chǎn)品可以用HVACP處理，包括肉類，土豆，營養(yǎng)保健品，種子，面粉廠，即食碾磨產(chǎn)品，花生，榛子，行作物，寵物食品，食用亞麻和動物飼料廠，NanoGuard首席執(zhí)行官Larry Clarke說。NanoGuard目前專注于谷物產(chǎn)品，如動物飼料，小麥粉或玉米糝?！斑€有堅果市場和種子市場，但我們?nèi)栽谂c試點進行研究，以引入更多，” Clarke補充道。

暖通空調(diào)尚未廣泛商業(yè)化，對商業(yè)化的考慮包括使其在重要的規(guī)模上工作，獲得FDA批準以及“將市場與問題聯(lián)系起來，并以商業(yè)上可行的方式有效地解決該問題，” Clarke說。

電流體動力干燥

與HVACP一樣，電流體動力干燥（EHD）使用電離空氣。它通過要干燥的食物兩側(cè)的一對電極運行電流，產(chǎn)生稱為“離子風”的氣流。離子風比傳統(tǒng)的對流干燥更快地干燥食物，部分原因是該過程產(chǎn)生的熱量。

“EHD干燥是一種非熱和高能效的方法，使其適用于低能耗的熱敏材料干燥，”瑞士公立研究型大學蘇黎世聯(lián)邦理工學院的博士生Kamran Iranshahi說。

除了更節(jié)能之外，研究表明，用EHD干燥的產(chǎn)品比使用傳統(tǒng)干燥的產(chǎn)品更好地保留了其顏色，風味和營養(yǎng)成分，具有更低的收縮率和更高的再水化能力。到目前為止，該技術(shù)主要用于水果和蔬菜，但其他產(chǎn)品甚至制藥等其他行業(yè)也有潛力，Iranshahi說。

EHD更適合中小批量，因為它無法達到風扇驅(qū)動傳統(tǒng)系統(tǒng)的氣流速率，Iranshahi說：“在這種類型的干燥中，EHD的兼容性（與生產(chǎn)線以及當前值和規(guī)范，例如生產(chǎn)率）是這種清潔技術(shù)傳播的最大障礙。

一個有希望的潛在應(yīng)用是農(nóng)民使用EHD進行田間干燥。能耗足夠低，現(xiàn)場EHD系統(tǒng)可以由光伏電池板供電 - 這是發(fā)展中國家的許多政府愿意承擔的。

氧同位素建模

食品行業(yè)的欺詐通常以地理來源為中心。如果一個國家或地區(qū)以某種食品或飲料而聞名，那么當某些產(chǎn)品被錯誤地宣傳為來自那里時，它們就會獲得欺詐價值。

確定食品中的地理特征涉及研究其氧同位素比。這基本上測量了16O（最普遍的氧同位素）與18O（一種不太常見的同位素）的比例。其意義在于，植物材料中18O的含量是植物生長的降雨量和其他氣候因素的函數(shù)。這產(chǎn)生了該地區(qū)獨有的同位素“特征”。

然而，為給定區(qū)域開發(fā)這種特征是氧同位素分析的主要障礙。傳統(tǒng)上，它涉及分析該地區(qū)的工廠并建立數(shù)據(jù)庫 - 這是一個耗時且昂貴的過程。

瑞士巴塞爾大學的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種更快的方法來開發(fā)這些區(qū)域特征。他們的模型可以獲取公開的氣候信息，并推斷該地區(qū)種植的植物的同位素特征。

“我們在給定位置進行計算所需的模型輸入數(shù)據(jù)是空氣溫度，相對濕度，降水量和降水的氧穩(wěn)定同位素組成，”開發(fā)該過程的研究人員Florian Cueni說。

“所有這些數(shù)據(jù)都可以通過不同的數(shù)據(jù)源公開獲得，即使是作為空間地圖，因此允許我們模型的空間應(yīng)用，”他繼續(xù)說道?！叭缓?，這使我們能夠?qū)ふ业乩韥碓次粗臉颖镜乃锌赡艿纳L位置。

目前開發(fā)的模型僅限于植物有機材料，如纖維素或散裝干燥材料。它不能用于橄欖油等加工產(chǎn)品（經(jīng)常成為區(qū)域欺詐的目標），但“很可能通過對模型進行某些修改，它也可能適用于橄欖油，因為這些油在其同位素特征中也顯示出非常不同的地理模式，”Cueni說。