CN116616332A - 一种中频电场对冷冻肉解冻的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中频电场对冷冻肉解冻的方法，属于农产品加工技术领域。本发明方法包括：将冷冻肉品放置于探头密度不低于100个/dm2的电极板间，根据解冻过程冻肉的阻抗变化，设置单个探头在主要解冻期的恒流输出范围为8‑40mA，通过电流分段输出来实现肉品的快速解冻。本发明的解冻效率远高于现有的空气解冻和水解冻，且解冻后的产品可保持较好的感官品质。此外，中频电场的解冻方法具有绿色安全、节能环保、成本低廉等优点，同时易于放大和生产，具有良好的工业化应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种中频电场对冷冻肉解冻的方法，具体涉及中频电场对冷冻肉恒流解冻的方法，属于农产品加工技术领域。
背景技术
肉类包括禽肉、畜肉、鱼肉等，由于其含有丰富的蛋白质、脂肪及其他营养素，因此一直是人类餐饮的主流食物原料。然而新鲜的肉品极易被微生物侵染而发生腐败或因空气氧化而变质，因此，为延长肉类的保存时间并保持营养价值，冷冻成为了最普遍且实用的方法，冷冻肉也逐渐在肉类市场中占据了重要地位。然而，肉类经冷冻后，会导致肌肉间隙增大，纤维损伤和蛋白变性等，若解冻不佳，就会造成大量的营养流失，从而直接影响肉品的感官特性。
目前，应用于冷冻肉的解冻方法主要有空气解冻、浸渍解冻、微波解冻、射频解冻、真空解冻、欧姆解冻以及电场解冻等。其中空气解冻和浸渍解冻是最传统的解冻方法，两者的区别仅表现为采用的传热介质不同，但总体解冻速率较慢，且存在较多的汁液流失。微波解冻是利用分子的摩擦产热，解冻速率快，但易造成表面过热。射频解冻和真空解冻均为新兴的解冻方式，但前者投入成本相对较高，后者解冻后肉品外观较差，因此很难被广泛应用于批量生产。
电场解冻虽然解冻后的汁液损失较少，但是在解冻的安全性上仍存在一定问题。欧姆解冻虽然具有较快的解冻速率，但解冻的均匀性很难保证，极易造化冻品表面的局部“过热”，此外，解冻后期的强电流对猪肉内部蛋白具有破坏作用，因而增加了汁液流失。
发明内容
为了解决上述至少一个问题，本发明提供了一种中频电场解冻冷冻肉的方法，该方法操作简单，安全性高，分阶段且针对样品的阻抗特征来控制解冻参数，可以在提高解冻速率的同时，减少汁液流失，并避免表面“过热”现象、解冻后的产品品质好。
本发明的主要目的在于提供一种中频电场对冷冻肉解冻的方法，所述方法包括：将冷冻肉品放置于探头密度不低于100个/dm2的电极板间；在冻品阻抗范围为500-2000Ω的主要解冻期采用恒定电流进行解冻，其中控制单个探头的恒流输出范围为8-40mA。
在一种实施方式中，在冻品阻抗范围为500-2000Ω的主要解冻期，控制单个探头的恒流输出范围为8-20mA。
在一种实施方式中，所述解冻包括冻品阻抗范围为R>2000Ω的解冻前期、500<R<2000Ω的主要解冻期、100<R<500Ω的解冻末期；在不同解冻时期采用电流分段输出的方法；其中解冻前期单个探头输出恒流40mA、主要解冻期单个探头输出恒流8-20mA、解冻末期单个探头输出恒流6mA。
在一种实施方式中，所述冷冻肉包括但不限于鱼肉；畜肉，如：猪肉、牛肉、羊肉；禽肉，如鸡肉、鸭肉、鹅肉等，以及由其加工制成的肉糜。
在一种实施方式中，所述冷冻肉品的中心温度-18℃以下。
在一种实施方式中，所述冷冻肉脂肪含量应低于40％，且与电极板探头接触部分不存在皮、骨、肥肉块等阻抗较大的物质。
在一种实施方式中，所述探头均匀分布，且相邻探头间距不超过1cm，探头密度不低于1个/cm2。
在一种实施方式中，所述中频电场由交流电源产生，且输出波形为正弦波或方波。
在一种实施方式中，所述交流电源的输出频率为600-2000Hz。
在一种实施方式中，中频电流的频率范围为600-2000Hz。
在一种实施方式中，所述交流电源采用恒流解冻模式，各探头输出的电压大小根据冻品阻抗进行程序调控，且在主要解冻时期，单组探头输出恒流范围为8-20mA。
在一种实施方式中，所述电流分段输出指根据原料解冻过程的阻抗变化特点，对阻抗区间进行分段，并设置各段区间的电流输出强度。即：解冻前期(R>2000Ω时，输出恒流40mA)；主要解冻时期(500<R<2000Ω时，输出恒流8-20mA)；解冻末期(100<R<500Ω时，输出恒流6mA)。工作时，探头采集冻品阻抗并进行实时反馈，根据阻抗所在的区间范围输出特定强度电流。
本发明的优点和效果：
(1)传统的欧姆解冻方法均采用恒压的输出方式，但随着冻品解冻进行，其阻抗也随之不断下降，通过冻品的电流不断增大，这极易造化冻品表面的局部“过热”，此外，解冻后期的强电流对猪肉内部蛋白具有破坏作用，因而增加了汁液流失；相比较于传统的欧姆解冻，本发明的方法，采用恒流分段的解冻方法，可加速前期解冻过程，且保持关键解冻期较为“温和”的解冻条件，因此，可在提高解冻速率的同时，减少汁液流失，并避免表面“过热”现象；
(2)本发明方法采用中频交流电源，相比已有报道的高频电场，提高了解冻的安全性；
(3)本发明方法通过多探头电极形式，提高了解冻均匀性，解冻后的产品品质好；
(4)本发明方法采用恒流输出模式，通过分段输出，可有效控制不同阶段的电流输出强度，进而提高解冻速率并避免过热现象；
(5)本发明方法适用性强，可以用于鱼肉、畜肉、禽肉以及由其加工制成的肉糜等多种种类的冻肉肉品的快速解冻；同时，可控性强，可以对频率、探头密度、恒流大小等参数进行调节；
(6)本发明的解冻效率远高于现有的空气解冻和水解冻，且解冻后的产品可保持较好的感官品质。此外，中频电场的解冻方法具有绿色安全、节能环保、成本低廉等优点，同时易于放大和生产，具有良好的工业化应用前景。
附图说明
图1探头密度为169个/dm2的电极板探头分布示意图。
图2探头密度为100个/dm2的电极板探头分布示意图。
图3探头密度为484个/dm2的电极板探头分布示意图。
图4探头密度为69个/dm2的电极板探头分布示意图。
图5恒流解冻、恒压解冻及空气解冻的猪肉实物对比图；其中，从左到右、从上到下，分别对应实施例2、实施例1、实施例3、对比例3、对比例2、对比例4、实施例4、对比例5、对比例1。
图6恒流解冻、恒压解冻及空气解冻后猪肉丙二醛含量柱状图；其中，从左到右分别对应是新鲜样品、实施例2、实施例1、实施例3、对比例2、对比例3、实施例4、实施例5、对比例4、对比例5、对比例1。
具体实施方式
针对现有技术的诸多缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，并非常惊喜地发现，在对冻肉进行电解冻时，若采用多探头电极形式，并按照设定的阻抗区间分段输出电流，可以在较为安全的环境下，实现冷冻肉的精准快速解冻，且解冻后的产品品质较好，无表面过热现象。其可能的原理是：冷冻肉本身具有一定的阻抗和导电特性，因此可视为一个电阻，电流在穿过冻肉时，产生的焦耳热可使冰晶融化，此外，中频电流也可能导致冻肉中的极性分子旋转移动而产生摩擦热，在两者的共同作用下，使冻品具有了较高的解冻效率。同时，中频电流较高频电流和高压电场更为温和，采用电流的分段输出，则可避免表面过热现象，操作简单，且安全性也更高。
基于以上发现，本申请人得以提出本发明的技术方案，如下将结合若干实施例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。但是，应当理解，在本发明范围内，本发明的上述各技术特征和在下文(实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以相互结合，从而构成新的或者优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
在如下实施例中，若非特别说明，则使用的各种原料、试剂、反应设备、测试设备及方法均可以通过市场购买等途径获取。
测定方法：
(1)解冻损失(汁液流失率)
设定肉块解冻前质量M1，解冻后质量M2，解冻损失按公式计算：
解冻损失(％)＝(M1-M2)/M1×100。
(2)丙二醛含量测定
丙二醛含量测定：丙二醛含量是恒定肉类脂肪氧化程度的重要指标，含量越高表明脂肪氧化程度越深，肉品的感官品质及风味则越差。测定方法参照GB5009.181-2016《食品安全国家标准食品中丙二醛的测定》中的第二法分光光度法测定。
实施例1：中频电场恒流解冻冷冻猪肉
一种对冷冻猪肉解冻的方法，包括如下步骤：
(1)原料：新鲜猪里脊脂肪含量约为7％，去除皮、骨、大块脂肪及其它杂质后，分割成50*50*30mm的规格尺寸。
(2)冷冻：将新鲜猪肉块放置于-20℃的冷冻室中冷冻48h，使其中心温度达到-18℃以下。
(3)中频电场解冻：选择直径3mm的不锈钢探头，电极密度169个/dm2，分布情况如图1所示，极板长宽规格：10cm*10cm。冷冻猪肉块放置于电场解冻设备的下极板，移动上极板，使之金属探头与猪肉块的上表面充分接触。设置交流电源的输出频率为1000Hz，解冻前期：冻品阻抗R>2000Ω时，输出恒流40mA；主要解冻期：500<R<2000Ω时，输出恒流12mA；解冻末期：100<R<500Ω时，输出恒流6mA；R<100Ω时，停止输出，待冻肉中心温度达到0℃，解冻结束，期间，交流电源的输出电压根据恒流大小和冷冻猪肉的实时阻抗自动调节。该实施例最终冷冻猪肉的解冻时间为0.25h，解冻损失为2.15％，丙二醛含量为0.145mg/kg，品质保持较好。
实施例2：中频电场恒流解冻冷冻猪肉
参照实施例1一种对冷冻猪肉解冻的方法，区别在于调节步骤(3)主要解冻期的恒流输出为8mA。
结果显示最终冷冻猪肉的解冻时间为0.33h，较实施例1延长了约32％，且解冻损失为2.67％，较实施例1增加了约24.18％，丙二醛含量为0.143mg/kg，品质保持较好。
实施例3：中频电场恒流解冻冷冻猪肉
参照实施例1一种对冷冻猪肉解冻的方法，区别在于调节步骤(3)主要解冻期的恒流输出为20mA。
结果显示最终冷冻猪肉的解冻时间为0.22h，较实施例1缩短了约12％，但解冻损失为2.81％，较实施例1增多了约30.7％，可能是由于较大的电流使肌肉组织中的肌原纤维蛋白和肌浆蛋白结构造成了一定的破坏，因而导致持水性下降，汁液流失增加。此外，解冻后肉品的丙二醛含量为0.142mg/kg，由于解冻速率较快，因而脂肪氧化程度仍相对较低。
实施例4：中频电场恒流解冻冷冻猪肉
参照实施例1一种对冷冻猪肉解冻的方法，区别在于调节步骤(3)电极密度为100个/dm2，具体分布情况如图2所示。
结果显示最终冷冻猪肉的解冻时间为0.33h，较实施例1延长了约32％，且解冻损失为2.93％，较实施例1增多了约36.28％，此外，解冻后猪肉的丙二醛含量为0.158mg/kg，较实施例1增多了约9％，品质仍保留较好。
实施例5：中频电场恒流解冻冷冻猪肉
参照实施例1一种对冷冻猪肉解冻的方法，区别在于调节步骤(3)电极密度为484个/dm2，具体分布情况如图2所示。
结果显示最终冷冻猪肉的解冻时间为0.23h，较实施例1缩短了约8％，且解冻损失为1.98％，较实施例1减少了约7.9％，此外，丙二醛含量为0.140mg/kg，也略低于实施例1，说明密集的探头分布有利于解冻过程，但这种效果的增加并不显著，因此在经济型和实施的方便性上仍须综合考虑。
对比例1：空气解冻冷冻猪肉
一种对冷冻猪肉解冻的方法，包括如下步骤：
步骤(1)-(2)：与实施例1的步骤(1)-(2)相同。
步骤(3)：冷冻猪肉块放置于电场解冻设备的下极板上，移动上极板，使上极板的金属探头与猪肉块的上表面充分接触，但不开启设备电源，仅依靠15℃空气和金属探头导热进行解冻。
该对比例1最终冷冻猪肉的解冻时间为2.26h，较中频电场解冻组延长了约5.8倍，且解冻损失为5.25％，约为中频电场解冻组的2.4倍，此外，丙二醛含量为0.339mg/kg，约为实施例1的2.3倍，品质保持较差，由于空气解冻时间较长，肉品长期暴露在空气中会增加脂肪氧化程度，因此丙二醛含量显著提高。
对比例2：电流大小对中频电场恒流解冻冷冻猪肉的影响
参照实施例1一种对冷冻猪肉解冻的方法，区别在于调节步骤(3)主要解冻期的恒流输出为5mA。
结果显示最终冷冻猪肉的解冻时间为0.5h，约为实施例1的2倍，且解冻损失为3.41％，较实施例1延长了约58.6％，丙二醛含量为0.172mg/kg，较实施例1增加了约18.62％。
对比例3：电流大小对中频电场恒流解冻冷冻猪肉的影响
参照实施例1一种对冷冻猪肉解冻的方法，区别在于调节步骤(3)主要解冻期的恒流输出为25mA。
结果显示最终冷冻猪肉的解冻时间为0.21h，较实施例1缩短了约16％，但解冻损失为3.75％，较实施例1增加了约74.42％，且过大的电流使探头与冻肉接触表面出现局部“过热”现象，影响了冻肉品质。解冻后猪肉的丙二醛含量为0.142mg/kg，说明较快的解冻速率有利于减轻脂肪氧化程度。
对比例4：电极密度对中频电场恒流解冻冷冻猪肉的影响
参照实施例1一种对冷冻猪肉解冻的方法，区别在于调节步骤(3)电极密度为64个/dm2，具体分布情况如图4所示。
结果显示最终冷冻猪肉的解冻时间为0.75h，约为实施例1的3倍，且解冻损失为3.77％，较实施例1增多了约75.35％，丙二醛含量为0.197mg/kg，较实施例1增加了约35.86。稀疏的电极分布会导致电极间隙较大，相邻电极间暴露的冻肉面积也会增多，当超出一定的范围时，这些没有探头接触的区域则无法通过电流作用产热，仅依靠空气和冻肉不同区域的温度差以热传导的形式解冻，因而时间较长，同时，过于稀疏的探头分布使解冻过程的均匀性变差，探头接触部分解冻完全而未接触部分解冻缓慢，导致解冻损失显著增加，且脂肪氧化程度加深。
对比例5：恒压解冻冷冻猪肉
参照实施例1一种对冷冻猪肉解冻的方法，区别在于步骤(3)采用恒压输出方式进行解冻，设置交流电源40V恒压输出，输出频率1000Hz，当肉品的中心温度达到0℃，解冻结束。
结果显示最终冷冻猪肉的解冻时间为0.27h，较实施例1延长约8％，解冻损失为2.85％，较实施例1增多了约32.56％，丙二醛含量为0.154mg/kg，说明脂肪氧化程度较轻。传统的欧姆解冻方法均采用恒压的输出方式，但随着冻品解冻进行，其阻抗也随之不断下降，通过冻品的电流不断增大，这极易造化冻品表面的局部“过热”，此外，解冻后期的强电流对猪肉内部蛋白具有破坏作用，因而增加了汁液流失。相比较于传统的欧姆解冻，恒流分段的解冻方法，可加速前期解冻过程，且保持关键解冻期较为“温和”的解冻条件，因此，可在提高解冻速率的同时，减少汁液流失，并避免表面“过热”现象。
实施例6：中频电场恒流解冻冷冻鸡胸肉
一种对冷冻鸡胸肉解冻的方法，包括如下步骤：
(1)原料：从超市中选购新鲜的鸡大胸，除去皮、骨及其它杂质，分割为50*50*30mm的规格尺寸。
(2)冷冻：将新鲜的鸡胸肉块放置于-20℃的冷冻室中冷冻48h，使其中心温度达到-18℃以下。
(3)中频电场解冻：选择直径3mm的不锈钢探头，电极密度169个/dm2，分布情况如图1所示，极板长宽规格：10cm*10cm。冷冻鸡胸肉块放置于电场解冻设备的下极板，移动上极板，使之金属探头与鸡胸肉的上表面充分接触。设置交流电源的输出频率为1000Hz，解冻前期：冻品阻抗R>2000Ω时，输出恒流40mA；主要解冻期：500<R<2000Ω时，输出恒流12mA；解冻末期：100<R<500Ω时，输出恒流6mA；R<100Ω时，停止输出，待冻肉中心温度达到0℃，解冻结束，期间，交流电源的输出电压根据恒流大小和冷冻鸡胸肉的实时阻抗自动调节，该实施例最终冷冻鸡胸肉的解冻时间为0.38h，解冻损失为2.87％，丙二醛含量为0.38mg/kg，品质较好。
对比例6：静水解冻冷冻鸡胸肉
一种对冷冻鸡胸肉解冻的方法，包括如下步骤：
步骤(1)-(2)：与实施例6的步骤(1)-(2)相同。
步骤(3)：采用静水解冻的方法进行解冻，将冷冻鸡胸肉块放置于自封袋中，封口后，置于15℃的水浴中进行解冻，当肉品的中心温度达到0℃，解冻结束。
结果显示，最终冷冻鸡胸肉的解冻时间为1.2h，较中频电场恒流解冻组延长了约2.2倍，且解冻损失为6.73％，约为中频电场恒流解冻组的2.3倍，丙二醛含量为0.48mg/kg，较实施例6增多了约26.31％，品质较差。
实施例7：中频电场恒流解冻冷冻三文鱼肉
一种对冷冻三文鱼肉解冻的方法，包括如下步骤：
(1)原料：从超市购买新鲜的三文鱼肉厚切片，脂肪含量约为8％，分割为50*50*30mm的规格尺寸。
(2)冷冻：将新鲜的三文鱼肉片放置于-20℃的冷冻室中冷冻48h，使其中心温度达到-18℃以下。
(3)中频电场解冻：选择直径3mm的不锈钢探头，电极密度169个/dm2，分布情况如图1所示，极板长宽规格：10cm*10cm。冷冻三文鱼肉块放置于电场解冻设备的下极板，移动上极板，使之金属探头与三文鱼的上表面充分接触。设置交流电源的输出频率为1000Hz，解冻前期：冻品阻抗R>2000Ω时，输出恒流40mA；主要解冻期：500<R<2000Ω时，输出恒流12mA；解冻末期：100<R<500Ω时，输出恒流6mA；R<100Ω时，停止输出，待冻肉中心温度达到0℃，解冻结束，期间，交流电源的输出电压根据恒流大小和冷冻三文鱼肉的实时阻抗自动调节，该实施例最终冷冻三文鱼肉的解冻时间为0.24h，解冻损失为2.57％，丙二醛含量为0.36mg/kg，品质仍相对较好。
对比例7：欧姆解冻冷冻三文鱼肉
一种对冷冻三文鱼肉解冻的方法，包括如下步骤：
步骤(1)-(2)：与实施例7的步骤(1)-(2)相同。
步骤(3)：将冷冻三文鱼肉片的上下表面修理平整，采用传统欧姆解冻的方法进行解冻，以两块不锈钢板作为接触电极，将冷冻三文鱼片放置于两块极板之间，并压紧使之充分接触，设置交流电源40V恒压输出，输出频率1000Hz，当肉品的中心温度达到0℃，解冻结束。
结果显示，最终冷冻三文鱼的解冻时间为0.35h，较中频电场恒流解冻组延长了约45.83％，解冻损失为4.43％，约为中频电场河流解冻组的1.7倍，且样品中仍存在部分解冻不完全区域，猜测可能是由于样品与极板间的接触存在公差，导致部分区域与极板接触不充分造成，此外，原料不同部位的阻抗值存在差异，而电流更容易从阻抗较小的区域流通，因此也造成解冻的均匀性较差。解冻后的肉品丙二醛含量为0.45mg/kg，较恒流解冻组增多约25％。
本发明以上实施例通过中频电场对冷冻肉进行解冻，其至少具有如下优点：
其一，采用中频交流电源和多探头电极形式，提高了解冻的安全性和均匀性；
其二，电源采用恒流输出模式，通过分段输出，可有效控制不同阶段的电流输出强度，进而提高解冻速率并避免过热现象；
其三，提出过程中的工艺条件可以根据频率、探头密度、恒流大小等参数调节，适用性和可控性强。
需说明的是，前述实施例仅是对本发明的示范性说明，其中所采用的各种工艺条件均是较为典型的范例，但经过本案发明人大量实验验证，于前文所列出的其它工艺条件也是适用的，并也均可达成本发明所声称的技术效果。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中频电场对冷冻肉解冻的方法，其特征在于，所述方法包括：将冷冻肉品放置于探头密度不低于100个/dm2的电极板间；在冻品阻抗范围为500-2000Ω的主要解冻期采用恒定电流进行解冻，其中控制单个探头的恒流输出范围为8-40mA。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中频电场由交流电源产生，且输出波形为正弦波或方波。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交流电源的输出频率为600-2000Hz。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探头密度不低于169个/dm2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述解冻包括冻品阻抗范围为R>2000Ω的解冻前期、500<R<2000Ω的主要解冻期、100<R<500Ω的解冻末期。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在不同解冻时期采用电流分段输出的方法；其中解冻前期单个探头输出恒流40mA、主要解冻期单个探头输出恒流8-20mA、解冻末期单个探头输出恒流6mA。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷冻肉包括但不限于鱼肉、畜肉、禽肉以及由其加工制成的肉糜。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷冻肉品的中心温度-18℃以下。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷冻肉脂肪含量低于40％。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探头均匀分布，且相邻探头间距不超过1cm。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310597441.3A CN116616332A (zh) | 2023-05-25 | 2023-05-25 | 一种中频电场对冷冻肉解冻的方法 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116616332A true CN116616332A (zh) | 2023-08-22 |
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ID=87636234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310597441.3A Pending CN116616332A (zh) | 2023-05-25 | 2023-05-25 | 一种中频电场对冷冻肉解冻的方法 |
Country Status (1)
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-
2023
- 2023-05-25 CN CN202310597441.3A patent/CN116616332A/zh active Pending
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