一种基于固态源微波工业化二段式解冻大块牛肉的方法与流程

1.本发明涉及食品加工领域，特别是涉及一种基于固态源射频能工业化二段式解冻的方法。


背景技术：

2.牛肉是广受消费者欢迎的动物源食品之一，可以提供必须的营养物质，如优质蛋白、不饱和脂肪酸、矿物质和维生素等。近年来，我国牛肉消费出现爆发性的增加。据布瑞克农业大数据统计，我国2021年牛肉消费量约在981万吨，仅次于美国。我国牛肉进口量也呈现逐年递增趋势，由2016年的58万吨增至2021年的233万吨。冷冻是保存肉及肉制品的一种重要手段，进口牛肉主要以冷冻储运为主，且大都为大块包装形式。解冻，尤其是大块冻肉的解冻是目前食品工业的一大痛点及难点。
3.以对流传热为主的传统解冻方式(如空气解冻、流水解冻等)存在传导效率慢、解冻时间长等问题。且随着解冻过程的进行，外层能量逐渐转化为冰融化所需的相变潜热，实际传向冻品深层的热量更少，同时深层内部的冷量又反过来进一步延缓了冰的融化。该解冻技术所需的时间很长，一般需过夜解冻10～16h，效率低下，生产节奏慢；工业化规模下，大批量的解冻造成后续生产工序无法完全跟上解冻量，导致加工品质不一。此外，长时间的解冻过程中，肉品营养流失较多，品质劣变(如氧化、失色等)严重，同时存在微生物安全隐患，影响消费者购买意愿，经济效益差。
4.除了上述解冻方法，近年来还有些其他的解冻方法，如射频解冻、微波解冻等。射频解冻为内源加热，但容易产生电火花，比传统的空气解冻和水解冻效率高，但与其他快速解冻方法相比，存在解冻效率不高和一定的安全隐患等问题。微波解冻通过电磁波的高频辐射，引起食品内部极性分子的弹性碰撞，从而摩擦产热，从理论上来讲，其升温是内源性的无温度梯度加热，具有高效、抑菌、减少营养损失、减少生产占地等优势。专利201811601012.4“一种冷冻猪肉的快速解冻技术”公布了一种传统微波结合空气解冻小块猪肉(150
±
0.5g)的方案，该方法属于家庭用或实验室用方法，容易出现“频率孪生”现象，导致边缘过热、内外温度不均、内部存在冷点等情况，不能很好地满足工业化生产要求。此外工业生产用的肉块大小(》3kg/块)与实验室用的肉样(《200g/块)差别特别大，导致在相同解冻条件下大块肉出现的品质劣变问题更为明显。因此，有必要寻找一种新型的快速解冻技术及解冻方案。
5.边缘过热是目前微波技术应用过程中最大的局限之一。一方面，水比冰更容易吸收微波能量，过长的解冻时间导致后期部分汁液融化后吸收更多能量，“马太效应”更加严重，最终造成边缘熟化；另一方面，持续、高能量的解冻过程不利于能量的及时疏散。因此，针对该问题，有必要通过选择合适的解冻工艺设计及终点来控制最终解冻效果。此外，传统微波解冻技术容易存在“冷点”、温度不均等情况。而固态源微波设备是在传统微波设备的基础上，将微波发射源中传统磁控管换成半导体，可以根据物品的反馈信号，调节频率、功率、相位等匹配功率传输需求，形成功率闭环，精细灵活地控制加热过程；同时采用多源独
立控制，提供多种谐振模式，频率稳定，减少“频率孪生”，提升加热均匀性以及能量利用效率和传热的均匀性。在冻肉解冻方面具有一定的应用潜能，但如何应用于工业生产，目前仍缺乏相关的研究和应用。本技术将固态源微波和空气解冻技术相结合，采用间歇式解冻并控制解冻终点的解冻方案，应用于大块冻牛肉的解冻，既能提高解冻效率，加快生产节奏，又能最大限度地保持冻肉品质，减少边缘过热现象，而且操作简便、安全清洁，符合工业化应用。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于固态源微波工业化二段式快速解冻大块冻牛肉的方法。
7.本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
8.一种基于固态源微波工业化二段式快速解冻大块冻牛肉的技术，包括下述步骤：
9.1)将冷冻大块牛肉从冻库中迅速取出，放入固态源微波设备中进行解冻；当检测到冻牛肉块中心温度达到-3.5～-2.5℃时取出，即为第一段解冻终点；
10.2)取出肉块，在15～20℃、rh75～80％室温环境下空气解冻，该阶段由空气解冻至中心温度0℃及以上，即为第二段解冻终点；此时，解冻完毕。
11.作为本发明的进一步优选，所述固态源微波解冻的频率为915
±
13mhz，总功率为4kw。
12.作为本发明的进一步优选，步骤1)固态源微波解冻时，将肉块放置于微波腔体空间几何的中心位置。
13.作为本发明的进一步优选，固态源微波解冻时，解冻模式采用的为30s+30s间歇式加热模式，即实际工作30s后冷却30s。
14.解冻时，应根据不同的肉块大小、不同的加工需求设定不同的解冻完成终点时间。
15.优选的，5kg大块冻牛肉的一段解冻工作时间为6～10min，终点为-3.5～-2.5℃；10kg大块冻牛肉的一段解冻工作时间为10～17min，终点为-3.5～-2.5℃；切片后，2.5cm厚肉排的二段解冻时间为30min及以上，终点为0℃及以上。
16.作为本发明的进一步优选，在二段解冻时，可以对肉块进行拆包、修整、切分和/码放等处理，提高工业生产效率。
17.作为本发明的进一步优选，所述冻牛肉解冻完成后应立即加工或在4℃环境下进行短期保鲜贮藏。
18.有益效果
19.本发明与现有技术相比具有如下优点：大幅提高解冻效率，加快生产节奏；采用固态源微波，提升解冻均匀性，改善现有微波技术存在的“冷点”问题；通过控制解冻终点并结合间歇式解冻的方案，缓解边缘过热问题，同时提高保水性，改善色泽，最大限度保持肉的品质；此外，该设备性能稳定，使用寿命长，设备占地更小，操作电压低更安全。本发明操作简单、生产高效，具有广阔应用前景。
附图说明
20.图1为冻牛肉测温孔设置位置示意图；
21.图2为实施例1、对比例1-2的测温结果及表面温度分别情况，其中，(a-c)分别代表解冻终点为0℃、-2.5℃、-5℃时冻肉温度；
22.图3为实施例2与对比例3的中心温度变化；
23.图4为实施例2与对比例3对牛肉持水力的影响；
24.图5为实施例2与对比例3在解冻前后的色泽变化；
25.图6为实施例2与对比例3解冻对牛肉内部色泽的影响；
26.图7为实施例2与对比例3对牛肉嫩度的影响。
具体实施方案
27.以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。所用试剂或者仪器设备未注明生产厂商的，均视为可以通过市场购买的常规产品。
28.实施例1
29.去骨牛针扒5.00
±
1.00kg，并在-20℃环境下平衡至中心温度-18℃及以下，将肉块放置于微波腔体空间几何的中心位置，设置固态源微波微波解冻频率915mhz，30s解冻30s冷却间歇式加热模式，进行915mhz固态源微波解冻，解冻至中心-2.5℃。
30.对比例1
31.去骨牛针扒5.00
±
1.00kg，并在-20℃环境下平衡至中心温度-18℃及以下，将肉块放置于微波腔体空间几何的中心位置，设置固态源微波微波解冻频率915mhz，30s解冻30s冷却间歇式加热模式，进行915mhz固态源微波解冻，解冻至中心-5℃。
32.对比例2
33.去骨牛针扒5.00
±
1.00kg，并在-20℃环境下平衡至中心温度-18℃及以下，将肉块放置于微波腔体空间几何的中心位置，设置固态源微波微波解冻频率915mhz，30s解冻30s冷却间歇式加热模式，进行915mhz固态源微波解冻，解冻至中心0℃。
34.针对实施例1、对比例1-2，试验前在冻肉几何中心深度、边缘中心深度、非特殊区域中心深度预留测温孔(如图1)，解冻后，观察样品中心温度变化、边缘熟化程度及最高温度、切分难易程度。测温结果及表面温度分布情况如图2所示。
35.结果表明，当中心温度为-5℃时，样品虽未出现边缘熟化现象，但是修整、切分仍较困难；而当中心温度达到0℃时，样品出现明显的边缘熟化现象，且需等待较长的相变时间段。因此选择解冻终点为-3.5～-2.5℃。
36.实施例2
37.去骨牛针扒5.00
±
1.00kg，915
±
13mhz、4kw、30s解冻30s冷却间歇式加热模式下固态源微波解冻至中心温度-2.5℃，记为一段解冻；切片后(约2.5cm)在15～20℃、rh75～80s％环境下继续解冻至中心温度为0℃及以上，记为二段解冻。
38.对比例3
39.去骨牛针扒5.00
±
1.00kg，4℃冷藏解冻至中心温度-2.5℃，记为一段解冻；切片后(约2.5cm)在15～20℃、rh75～80s％环境下继续解冻至中心温度为0℃及以上，记为二段解冻。
40.性能测试
41.解冻前测定重量及表面色泽。解冻过程中测定中心温度变化情况，计算解冻速率。
解冻结束后测定解冻损失、蒸煮损失、表面色泽变化、内部色泽、剪切力。将对比例3的冷藏对照解冻与实施例2的固态源微波解冻的一段及二段进行比较。
42.所述指标的检测方法如下：
43.1.温度
44.利用温度传感器记录解冻过程中温度变化，直至一段解冻终点。
45.2.解冻损失
46.解冻前快速准确称量目标肉样，记为m1。解冻后，擦去肉样表面的水分再次称重，记为m2。滴水损失率按下式进行计算：
[0047][0048]
3.蒸煮损失
[0049]
取70g左右解冻后肉样，称重记为m1，并放入蒸煮袋。将肉块放入72℃水浴锅内加热至中心温度为70℃。取出，静水冷却至室温，擦干表面水分，再次称重记为m2。蒸煮损失率按下式进行计算：
[0050][0051]
4.色泽
[0052]
利用色差计(cr-400,konica minolta,japan)对肉品的亮度值(l
*
)、红度值(a
*
)和黄度值(b
*
)进行测定。表面色泽取中、边、底三个区域测定6次，取平均值。内部色泽分外、中、内三层测定6次，取平均值。
[0053]
5.剪切力测定
[0054]
取蒸煮损失测定后样品，顺肌纤维方向切割成1
×1×
4cm的肉柱样品，用数显式嫩度仪(c-lm3b)垂直于肌肉纤维方向剪切肉柱，每个蒸煮样品测定6次，记录剪切力值，并计算平均。6.数据处理
[0055]
采用单因素方差分析，所有数据表示为平均值
±
标准差(sd)形式(sas version 8.0,sas institute inc.,cary,nc,usa)。若p＜0.05则认为存在显著差异。所有图的绘制采用origin 2021(originlab,northampton,massachusetts,usa)进行绘制。
[0056]
所述指标的结果如下：
[0057]
1.不同解冻方式的温度变化
[0058]
实施例2与对比例3在解冻过程中的中心温度变化如图3所示。结果表明，相较于传统4℃冷藏解冻，固态源微波解冻将解冻时间缩短90％以上，大大提高了解冻效率。
[0059]
2.不同解冻方式对牛肉持水力的影响
[0060]
实施例2与对比例3对牛肉持水力的影响如图4所示。牛肉的持水力以解冻一段和二段的解冻损失和蒸煮损失之和来评估。结果表明，虽然传统的冷藏解冻几乎无一段解冻损失，但是完全解冻后总解冻损失高于固态源微波解冻。此外，各阶段的解冻损失与蒸煮损失无显著差异，表明固态源微波的二段解冻能较好保持持水力品质。
[0061]
3.不同解冻处理对牛肉色泽变化的影响
[0062]
实施例2与对比例3在解冻前后的色泽变化如图5所示。结果表明，固态源微波解冻后表面的红度值a
*
显著提高(p＜0.05)，表现为更红的现象，表明固态源微波解冻有利于改
善表面色泽。
[0063]
实施例2与对比例3在解冻对牛肉内部色泽的影响如图6所示。结果表明，固态源微波解冻的亮度值l
*
、红度值a
*
、黄度值b
*
均显著高于传统冷藏解冻组，表明固态微波更有利于色泽的保持。
[0064]
4.不同解冻处理对牛肉嫩度的影响
[0065]
实施例2与对比例3在解冻对牛肉嫩度的影响如图7所示。结果表明，传统冷藏解冻和固态微波解冻的一段剪切力均低于二段剪切力；固态源微波解冻和传统冷藏解冻的一段及二段剪切力并没有显著差异(p＞0.05)，表明固态源微波解冻能较好保持牛肉品质。
[0066]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于固态源微波工业化二段式解冻大块牛肉的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将冷冻大块牛肉从冻库中迅速取出，放入固态源微波设备中进行解冻；当检测到冻牛肉块中心温度达到-3.5～-2.5℃时取出，即为第一段解冻终点；2)取出肉块，在15～20℃、rh75～80％室温环境下空气解冻，该阶段由空气解冻至中心温度0℃及以上，即为第二段解冻终点；此时，解冻完毕。2.如权利要求1所述的一种基于固态源微波工业化二段式解冻大块牛肉的方法，其特征在于，步骤1)中固态源微波微波解冻的频率为915
±
13mhz，总功率为4kw。3.如权利要求1所述的一种基于固态源微波工业化二段式解冻大块牛肉的方法，其特征在于，所述步骤1)中，将肉块放置于微波腔体空间几何的中心位置。4.如权利要求1所述的一种基于固态源微波工业化二段式解冻大块牛肉的方法，其特征在于，所述步骤1)中，固态源微波解冻时，解冻模式采用的为30s+30s间歇式加热模式。5.如权利要求1所述的一种基于固态源微波工业化二段式解冻大块牛肉的方法，其特征在于，5kg大块冻牛肉的一段解冻工作时间为6～10min，终点为-3.5～-2.5℃；10kg大块冻牛肉的一段解冻工作时间为10～17min，终点为-3.5～-2.5℃；切片后，2.5cm厚肉排的二段解冻时间为30min及以上。6.如权利要求1所述的一种基于固态源微波工业化二段式解冻大块牛肉的方法，其特征在于，所述步骤3)中，二段解冻时，可以对肉块进行拆包、修整、切分和/或码放处理。7.如权利要求1所述的一种基于固态源微波工业化二段式解冻大块牛肉的方法，其特征在于，所述冻牛肉解冻完成后应立即加工或在4℃环境下进行短期保鲜贮藏。

技术总结
本发明提供一种基于915MHz固态源微波工业化二段式解冻大块冻牛肉的方法，包括以下步骤：1)将冷冻大块牛肉从冻库中迅速取出，放入固态源微波设备中进行解冻；当检测到冻牛肉块中心温度达到-3.5～-2.5℃时取出，即为第一段解冻终点；2)取出肉块，在15～20℃、RH75～80％室温环境下空气解冻，该阶段由空气解冻至中心温度0℃及以上，即为第二段解冻终点。本发明将固态源微波解冻和传统空气解冻结合，同时将解冻工序与初加工处理工序结合，大大提高了解冻效率，加快生产节奏。该方法避免了传统微波穿透能力差、均匀性差，极易导致局部过热造成的表面熟化问题，较好地保持了牛肉的色泽、嫩度、持水力等食用品质，兼顾减少占地面积、减少排污等优势。污等优势。污等优势。


技术研发人员：李春保 朱嘉英 夏靖 夏九林 苏柳宇
受保护的技术使用者：苏州市味知香食品股份有限公司
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/8/14