農產品和食品加工中射頻技術的應用分析

高金明 葛珊 崔曉娜

摘 要：射頻的本質是一種頻率介于3kHz到300MHz之間的電磁波。射頻穿透物體內部時，通過激發物體內部電離子遷移完成電能向熱能的轉換，最終產生加熱物體的效果。本文介紹了射頻技術的概念，技術優缺點以及其在農產品加工，食品安全加工等領域的應用現狀，并根據射頻技術所具備的穿透深度大，加熱可選擇性，含水率平衡等熱點，提出該技術在進行農產品干燥處理，殺菌滅蟲處理，熱處理時展現出的巨大潛力。

關鍵詞：農產品；食品；射頻；干燥；殺蟲；滅菌

國外對于射頻技術在食品加工與農加工領域的研究始于二十世紀四十年代，國內射頻技術的應用最初只集中于醫藥領域及輕工業領域。二十世紀八十年代末，射頻技術在餅干類食品制造中取得巨大成功。近年來，伴隨生產工藝的提升和相應技術的進步，射頻技術在農產品加工，食品安全加工領域的應用已經成為研究熱點。此外，諸如計算機模擬技術，熱成像技術等新技術的進步，也為射頻技術研究的進一步深入提供了有利條件。

本文就射頻技術具備的特點及其在農產品加工，食品安全加工中的應用現狀和存在的問題進行論述，提出未來的發展前景。

一、射頻技術的優缺點

（一）優點

相較于傳統加熱方式，射頻技術具備很多自身優點。

首先，使用傳統加熱方式加熱物體時，能量由物體表面向內傳到，整個加熱過程所需時間較長，且受熱物體表面溫度高于內部溫度，加熱不均勻，而射頻能量能夠直接穿透物體內部，由此帶來的加熱效果整體性強，且加熱均勻。

其次，傳統加熱模式容易導致受熱物體含水率降低，而具備含水率自平衡效應的射頻技術則能夠確保整個加熱過程中受熱物體含水率具備均勻性。

再次，與傳統技術相比，使用射頻技術進行殺菌處理時，對物體自身的溫度要求較低，且殺菌時間較短。

最后，與微博加熱技術相比，射頻技術具備更大的穿透深度，尤其是面對大塊物體時，射頻技術加熱效果明顯優于微波加熱技術，避免因邊角效應產生的受熱不均勻現象。

此外，而采用射頻發射器的設備往往具備更高的功率，這就從根本上減少了設備所需發生器的數量，降低設備成本。據統計，工業射頻設備的投資只相當于微波設備投資的一半。

（二）缺點

射頻技術加熱物體時容易出現熱偏移現象。造成這種現象的根本原因是由于伴隨溫度升高，無聊內部介電損耗因子體積逐漸增大，若此時物體內部溫度不均勻，則射頻能量會向溫度較高的部分集中，造成局部過熱。由此可見，使用射頻技術加熱物體時，若物體自身磁場分布或初始溫度不均勻，則會影響加熱均勻性。但是，采用射頻技術的加熱系統自身磁場分布復雜性不高，其電磁場模式可以利用計算機加以模擬，以此避免熱偏移現象的出現。

二、射頻技術在農產品和食品加工中的研究現狀及應用前景

目前，射頻技術在農產品加工及食品加工領域的應用主要以干燥技術，殺蟲殺菌技術，保鮮技術，烹制技術為主。其中，應用最為成功的就是在餅干類制品生產過程中的干燥環節。已經出現了能夠用于商業化生產，數量眾多，技術先進的射頻干燥設備。研究表明，相較于傳統殺菌模式，采用射頻技術作為殺菌技術，對面包，火腿，通心粉都食物進行處理，能夠有效殺滅其中的微生物，從而使得物品保質期更長。射頻技術殺菌處理時間僅為傳統熱風處理時間的三十分之一。而射頻技術對物體的初始化溫度要求更低。射頻技術還可以用于雞肉，牛肉等肉類的烹制。利用射頻加熱結合循環水加熱的方式處理牛肉，其所需加熱時間僅為傳統蒸汽加熱時間的百分之二十五且加熱后的牛肉制品不存在明顯差異。利用質構儀對樣品進行測量，采用射頻加熱處理的牛肉韌性較蒸汽加熱牛肉低。而射頻處理雞肉樣品則比蒸汽加熱雞肉制品表現出更低的脂肪氧化率。射頻技術還能夠作為保險技術使用。以蘋果為例，射頻處理，脈沖處理，熱水處理等方式都能夠殺滅蘋果小卷蛾，而采用熱水，射頻聯合處理后，蘋果保鮮能力明顯提升。

三、射頻技術應用中存在的主要問題

受限于研究早期測量技術的落后，測量方法的欠缺，導致圍繞射頻技術展開的研究工作具備較強的模糊性。

首先，研究射頻技術離不開物料介電性的研究。由于沒有全面的數據記載和標準化的理論，導致對射頻加熱過程中的能量轉換缺乏更深入的了解。

其次，與基于傳統殺菌方式產生的數據相比，利用射頻進行滅菌處理能夠對產品保質期和產品品質產生影響的統計資料很少，無法做出鮮明對比。

第三，目前，對于射頻加熱過程中的數值實施的測量，統計，計算，模擬等工作深入程度不夠，導致對于加熱過程中物體內部溫度分布等情況無法進行更準確的把握，直接影響到生產工藝的優化及產品品質的提升。

最后，射頻加熱過程中，由于受到尖角效應的影響，物體邊角處容易出現過熱現象，需要結合循環水處理，機械攪拌等方式予以解決。

此外，當前已經商業化應用的射頻加熱設備大多用于餅干等焙烤制品的干燥，設備存在射頻場均勻性差等缺點，需要進一步提高電感布局。

四、結語

作為全新的熱處理技術，射頻技術在農產品加工，食品生產領域的應用逐漸深入。尤其表現在食品干燥，殺蟲殺菌處理，肉制品烹制等方面。射頻技術能夠對食品加工中使用的傳統工藝做出有效改進。伴隨社會發展，人類所具備的食品安全意識逐漸提升，對食品品質有了更高的要求，因此，射頻技術的發展前景十分廣泛。但應當明確的是，當前射頻技術理論體系缺乏完善性，射頻技術加工工藝還處于起步階段，需要科研人員繼續努力研究。

參考文獻：

[1] 孫峰.射頻技術在果蔬類農產品供應鏈管理中的應用[J].電子世界，2014，（12）：214-215.

[2] 施火結，張紹英，鄭文鑫，等.國外射頻波農產品產后蟲害控制的研究進展[J].中國農業大學學報，2014，19（5）：197-202.

[3] 楊莉玲，李忠新，朱占江，等.連續式干果射頻殺蟲機的研制[J].新疆農機化，2013，（5）：21-22.

作者簡介：

高金明（1980-），男，漢族，山東煙臺人，碩士，講師，主要從事食品加工、食品質量與安全教學工作；

葛珊（1981-），女，漢族，山東濰坊人，中學一級，碩士，主要從事生物教學工作；

崔曉娜（1980-），女，漢族，河北人，講師，碩士，主要從事食品檢驗、食品質量與安全教學工作。