摘要：从我国城市早餐工程发展现状,结合目前国内外食品行业的先进加工技术,综述可应用和提升早餐工程食品工业化加工水平的新技术展望。
关键词：早餐工程,食品加工,新技术
我国“城市早餐工程”经过十几年的发展,在各城市政府大力支持和承办企业不懈努力下,已经获得了广大消费者的认可和欢迎。随着食品行业的技术进步,国内早餐工程企业在科技创新能力方面也不断增强,装备水平显着提高,食品安全保障能力稳步提升,有力支撑了早餐产业的发展。目前,很多新技术已经在行业中获得了应用,如生物技术、新式灭菌技术、气调包装技术等等。但整体上与国内食品先进水平比较,产业的核心技术与装备还处在“跟跑”与“并跑”的阶段,因此在早餐食品加工中应用更多的高新科技确是很有必要的。
目前食品制造已从传统的“机械化加工和规模化生产”向“工业化4.0”与“大数据时代”下的“智能互联制造”、从“传统热加工”向“冷加工”、从“传统多次过度加工”向“适度最少加工”,从“依赖自然资源开发”向“人工合成生物转化”等方向发展。我们早餐食品加工也应积极开展这些新技术的探索研究,提升产业的竞争力。
1 食品非热杀菌技术
食品非热杀菌技术是指在食品加工中通过非传统加热方法来进行杀菌与钝酶的一种技术,包括采用超高压、高压脉冲电场、高压二氧化碳、辐照、生物杀菌等技术,具有杀菌温度低、能更好保持食品固有营养成分、结构、色泽和新鲜度等特点,同时其对环境污染小,加工能耗低。该技术在国外已获得了应用。
1.1 超高压技术
超高压技术(UHP)是应用超高压(100Mpa-1000Mpa)作用于待处理的物质使之发生改变的一个过程。超高压灭菌技术就是将软包装食品密闭在超高压容器内,以液体作为介质或者直接将液体食品打入超高压容器内,施以100～1000MPa的高压力处理。从而杀死食品中有危害的细菌、霉菌和酵母菌等,避免了高温杀菌造成的营养成分破坏和风味变化的缺点。
该技术在早餐食品加工中可以应用于豆浆、果蔬汁、粥类等流质类产品,其优点是能保持产品原有风味、色泽、组织结构和营养成分,对热敏性食品的功能性及营养成分也有很好的保护作用,减少了热力所致的果蔬汁后熟感和豆浆蛋白质变性,能保有关产品的新鲜口感,提高产品安全性和稳定性。还可以应用于特色传统风味食品、即食调理食品、即制料理食品与方便中式菜肴等领域。该技术目前主要存在设备要求较高、国产化程度低、一次投入高、处理能力较小等问题。
1.2 辐照杀菌技术
辐照杀菌技术是指利用射线照射食品,使其中微生物的核糖核酸、蛋白质和酶直接或间接的受到破坏,从而杀灭有害微生物的技术。该技术应用于食品,对色素、气味、质地和营养成分等不会产生明显的影响,经辐照处理后的食品,可延长保藏时间,稳定并提高食品质量。辐照杀菌是一个纯物理过程,食品接受的是射线的能量,辐照的食品不直接接触放射性物质,亦无放射性残留。
该技术可以应用于早餐的肉制品加工及特色小吃类(如烧卖等),其优点是可以保持食品的原有风味、穿透杀菌彻底、保藏效果好、无残留。有利于减少环境污染,并提高食品卫生质量。实现了包装后食品杀菌保鲜工艺,消除食品生产运输中可能出现的交叉污染。但该技术目前存在加工成本较高、必须委托国家定点的辐照中心(数量较少)实施、消费者对该技术认知度较低等问题。
1.3 生物防腐技术
生物防腐技术是利用生物(微生物、植物和动物)代谢产物抑制微生物的生长繁殖或杀灭微生物的一种技术,其作用机理是通过破坏微生物的细胞壁或细胞膜,抑制微生物生长繁殖或导致微生物死亡。
目前比较成熟的生物防腐剂为天然植物精油类和细菌素类抑菌剂,其中天然植物精油的主要抑菌成分有酚类、萜烯类、脂肪族醇、醛类、酮类、酸类及异黄酮类等的化合物。天然植物精油具有无毒、无害、纯天然等特点,并且对革兰氏阳、阴性菌、霉菌、酵母等均有一定的杀菌活性。可以应用于早餐工程食品中的面制食品,比如包子、馒头、面包等。在包装袋中加入一定量的天然植物精油,由于其具有一定的挥发性,可以挥发到面制食品表面,从而杀灭导致面制食品腐败变质的微生物,有效地延长面制食品的货架期。目前面制品延长保存期限的主要方式有冷藏、气调包装、添加防腐剂等,但都各自存在一定的局限性,而天然植物精油源于绿色植物,对人体无毒无害,是早餐工程面制食品保质的一个新方向。
该技术目前在早餐工程食品加工的应用,需要解决问题是影响每种面制食品的微生物种类不同,而不同的天然植物精油对不同类别的菌种,其抑制效果也不一样,因此,需要对每种不同面制食品的影响微生物种类加以确定,然后选择最适合的天然植物精油,通过控制其使用量,并确定最佳的添加方式。天然植物精油由于价格相对较高,一般只用于高端食品,另外它会带有特殊的气味,对于某些比较敏感的食品可能也不一定合适。
1.4 其他非热杀菌技术
臭氧杀菌、超声波杀菌、脉冲电场杀菌、高压二氧化碳。
2 微波烘焙技术
微波加热技术是通过需要加热的物料吸收微波能,使物料中极性分子与微波电磁场相互作用,随着外加电磁场的变化,物料的极性取向也发生变化,促使分子间激烈碰撞、摩擦,使电磁能转化为热能,物料因此获得热量而升温。微波焙烤技术是一种内外同时加热的方式,物料内部与表面同时升温,具有加热速度快的特点。与传统的食品烘焙方式不同,微波焙烤不需要将食品置于预先预热好的环境之下,且加热的时间也较传统的烘焙方式短得多。不需预热及加热快的特点,使微波焙烤技术加热效率大大提高,既节省了时间和能源,又因加热时间短,使食品中的营养成分和水分损失大大减少,保证了食品的原有的风味和口感。
该技术主要可以应用于早餐工程食品加工中的西点类,如面包、蛋糕等,同时面包生产中利用微波醒发面团,可以缩短醒发时间。微波焙烤可使西点烘焙类具有良好的组织形态,独特风味。
微波焙烤技术最大缺点就是焙烤时食品表面的温度偏低,达不到产生美拉德反应的条件,因此不利于表皮的形成和上色。这是因为微波焙烤技术是内外同时加热的特点,焙烤时食品表面因暴露在冷空气之中以及加热过程水分蒸发,使食品表面温度较中心区温度较低,造成食品的表皮形成速度较慢,甚至只呈原有的白色或灰白色,更因为表面温度偏低,没有产生美拉德反应,未能产生传统烘焙特有的香味和金黄颜色。解决问题的方法是整合传统的烘焙方法和微波焙烤技术各自的优点,先微波、后烘焙,或同时使用微波和烘焙。这样既可以保留微波加热速度快的优势,又可以改善表皮形成和褐变方面的不足。微波烘焙技术欲在早餐工程食品加工上更高效的利用,也有待于装备行业进一步研发新型商用(或工业)微波炉。
3 天然生物品质改良剂技术
天然生物品质改良剂是利用生物技术从动物、植物以及微生物等生物体中提取的一类用于食品加工的添加剂,具有能改良品质,无毒,安全性高等特点。在早餐工程食品加工中可以用于各式面点的品质改良。
目前国内对天然面点品质改良剂的研究开发成为热点,生物酶制剂的使用就是其中比较常见的方法之一。生物酶制剂是一种纯天然的生物制品,在改善和提高面制食品的加工特性、营养品质、风味特性、质构特性等方面都起着重要的作用。在面点加工中通过添加天然生物品质改良剂,有效改善面团的流变特性,从而提高面团的机械加工性能和操作性能,降低面团的表面粘性,减少面团的粘模机会,在早餐工程食品加工上更有利于机械化连续生产。同时能有效地促进酵母发酵性能,改善面点的内部结构,有效增大面点的体积,改善面制品成品在配送过程中延缓淀粉老化,减少表面开裂、脱皮、掉渣等不良现象,保持面点的柔软性和弹性。
品质改良剂(尤其是面点品质改良剂)已有商品化产品,但通常添加有化工品。目前,纯天然生物品质改良剂在使用效果上还有待提高,也是今后重点研发的方向。
4 食品智能制造技术
自动化和智能化已是当今业界的热门话题,推进自动化和智能化,是早餐工程食品加工企业提升技术水平和管理水平的一个有效途径,这对提高产品质量、保障食品安全,打造品牌竞争优势可以起到重要作用。
所谓的智能制造就是通过人机一体化系统来控制智能机器对产品的生产制造过程。这种过程通过人与智能机器之间的协同合作,同时智能机器也通过不断的学习,具有了一些分析、推理、判断、构思和决策的能力,大大减轻了人类在制造过程中的脑力劳动强度。在早餐工程食品加工过程中,我们可以利用电子信息技术、自动化技术和人工智能技术实现对生产和制造端的数据采集和分析。从产品研发、原材料的监管、生产过程的在线监控、仓储物流管理到一码溯源系统和市场反馈都实现智能化。智能制造可以缩短产品研制周期、降低资源能源消耗、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量,减少操作人员,降低劳动强度,增加经济效益。
早餐工程食品加工中,智能化技术还可以在售后服务方面得到应用。对于产品防伪和溯源,系统中储存的有关信息可以通过二维码技术浓缩成矩阵图,以喷墨印刷方式附于产品包装表面,消费者通过使用手机APP软件扫描即可获得商品的原料来源、生产批次、销售网点、定价等相关信息。
5 机器人技术
机器人是能够自动执行工作的一种机器装置。机器人是自动化技术最具竞争力的成果,目前在各行各业、从工厂到日常生活,机器人都得到了广泛的应用,其适合具有快速性、重复性、准确性、危险性的工作。机器人技术在早餐工程食品生产中可以应用于包装、分拣、搬运及码垛等工作。这类工作目前通常为人工操作,劳动强度大,效率低,食品安全得不到保障。随着我国人口红利的逐渐消失,劳动力成本上升,工业生产向自动化方向发展已是一个不可逆转的大趋势,早餐工程食品的加工也不例外。
目前已有分拣、码垛等一批专用型机器人问世。
分拣机器人是指能根据预先设定的标准,将杂乱堆放的一种或多种物品进行分类挑选、拣取及规则放置的机器人。分拣机器人在实际应用中,可根据产品的规格、摆放方式、托盘规格等条件生成对应的分拣程序,在生产过程中只需选择对应的动作程序或者接收上位机的指示即可完成不同产品的自动分拣。食品行业使用分拣机器人不仅可以节省人力成本,还可以提高工作效率,确保产品质量安全,实现生产自动化,提高企业经济效益。早餐工程食品加工企业大多还是传统的人工食品分级与分拣,生产效率低、劳动强度大、卫生差、产品质量安全不稳定,直接影响到企业的经济效益,利用好分拣机器人可以很好的解决以上各种环节的问题。食品行业的分拣机器人技术瓶颈是对分拣食品的识别和对机器人控制系统参数的确定,从而实现高效、智能化的分拣,完成各种相应操作。
码垛机器人是工业化生产过程中,能执行大批量物件、包装件的获取、搬运、码垛、拆垛等任务的一种工业机器人,主要用于纸箱、袋装、罐装、箱体、瓶装等各种形状的包装物品码垛和拆垛作业。码垛机器人的使用在各行各业包括食品行业已经非常普遍,而且规模还将进一步扩大,使用机器人码垛不仅速度快,效率高,而且可以搬运较重的物品,大大节约了人力成本。
参考文献
[1]郝亚勤,高愿军.微波技术在食品加工中的应用及前景[J].山西食品工业,2005(1):28-31.
[2]陈燕珠.生物技术在食品添加剂中的应用[J].江苏食品与发酵,1999(2):20-23.
[3]王公真.探讨新技术在食品机械中的应用[J].河南科技,2014(4):127.
[4]任顺成.生物酶在面制食品中的应用[J].食品研究与开发,2007,28(11):178-181.
[5]周志江.生物防腐剂及其在食品防腐中的应用[J].保鲜与加工,2015,15(1):1-8.
