食品质量杂志

食品质量杂志/2020./文章

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体积 2020. |文章ID. 8813047. | https://doi.org/10.1155/2020/8813047

哈迪巴尔里 红外加热在坚果烘烤中的应用“,食品质量杂志 卷。2020. 文章ID.8813047. 10 页面 2020. https://doi.org/10.1155/2020/8813047

红外加热在坚果烘烤中的应用

学术编辑:堡埃尔南德斯
已收到 03 2020年6月0日
修改后的 05年7月2020年
公认 09年7月2020年7月
发表 04年8月20日

抽象的

烤是生产坚果的关键过程。提高螺母质感的味道和脆感性被认为是烘焙的目的,这增加了产品的整体接受。本综述旨在将红外方法作为一种烘焙的新技术,并评估红外烘焙后一些坚果的质量特征。通常,传统的烘焙方法具有高能耗和低生产效率的耗时。减少焙烧时间和能量消耗的最佳方法之一是通过红外线(IR)辐射提供热量。然而,红外辐射的低渗透功率是该方法的局限之一。红外线与其他热方法的组合可以克服这种限制。通过不同的IR焙烧方法如IR,IR-Hot空气和IR微波焙烧方法烘烤坚果和其他食物的研究。本文综述了不同IR焙烧方法对烤开心果,花生,榛子,杏仁,向日葵,大豆等食品的质量特征的影响。IR加热已成功应用于一些坚果的烘烤。 The use of infrared roasting has several advantages in comparison with traditional convective roasting methods. According to the results of most of these studies, the combination of infrared with other thermal methods to roast nuts has distinctly improved the potential of the technology as compared to the IR roasting alone.

1.介绍

烘焙被称为高温(> 150℃)的热时间依赖性过程。它导致生产高附加值产品,具有更好的味道和脆弱的纹理[1].随着腌制和干燥,焙烧是用于加工坚果的主要单元操作之一(图1).这一操作旨在提高消费者的吸引力和品味。通过物理化学反应(非酶促褐变如米勒德反应)和热量和传质,烘焙可以改善坚果的颜色、味道和结构[1].

1.1。焙烧的目的

提高口味,味道,颜色和纹理是焙烧的主要目标。此外,除去不需要的挥发性酸;降低含水量;摧毁麻烦的微生物,毒物材料和食物污染;并灭活有害酶(导致营养损失的酶)是焙烧的其他目的[2].此外,在焙烧过程中改变了一些脂肪酸,肽,游离氨基酸和维生素等化合物[3.4.].淀粉凝胶化和蛋白质变性是烘焙过程中最关键的谷物和豆类的变化[5.].

1.2。传统的焙烧方法

通常热空气,热锅和烤箱是烘焙螺母的基本方法。通常,这些烘焙方法是耗时的,具有高能耗和低的生产效率[6.].热空气焙烧是具有低运营成本的最简单的热流方法之一,通常用于烘焙螺母。然而,该系统需要高热能量和延长的烘焙时间,并导致最终产品的不利变化,主要是由于美达拉德反应[4.7.].

在传统的烘焙方法中,螺母的外表面被过度透起,而螺母的中心并不完全烤。这可能导致不均匀的烘焙,烧伤的表面和令人不快的香气和风味的发展和苦味的味道。为了克服不均匀的焙烧及其缺点,新的方法如红外线加热有可能改善焙烧行为。红外辐射可以通过烘烤薄薄的物质来显着降低螺母的烘烤时间[8.].

不幸的是,已经对使用红外线进行焙烧坚果的研究非常少,并且没有关于红外焙烧的综述文章。因此,本综述的主要目标是(1)将红外线加热作为焙烧的新方法和(2),以评估红外烘烤后一些坚果的质量特征。

1.3。红外辐射

红外线(IR)烘焙率是一种充满希望的替代技术,可以促进坚果和种子,因为它具有较低的能量成本,高热效率,设备紧凑尺寸和高扩散系数的优点9.].红外线是微波和可见光之间的电磁谱的范围内的能量。IR的频率从大约30至6六到约430六茨,波长约为0.75至1000 μ.m(图2)细分为短波IR(0.75-2 μ.M近红外线),中波IR(2-4 μ.M中红外线),和长波IR(4-1000 μ.M远红外线)[1011].对于干燥、烘焙、解冻、烘焙、巴氏杀菌和烹饪等过程,可以使用FIR热,其波长在4到1000之间μ.m [11].

由于散热器建设的开发,在烘焙中使用红外线采暖是新的。有效性是产生所需结果的能力或产生所需输出的能力。IR加热效果在80%至90%之间,发射的辐射处于窄波长范围,它们是小型化的[12].

1.4。加热方式

IR焙烧方法在加热模式下具有一些基本差异。在热空气焙烧中,产生的热能通过对流转移到材料的表面,然后通过热传导在内部传送[13].在红外焙烧中,材料暴露在红外辐射中,红外辐射以电磁波的形式在材料中相互作用、渗透和传递热能。因此,在红外焙烧过程中,加热均匀地发生在整个食品质量中[9.].

1.5。红外线的优点和缺点

IR能量的连续和均匀分布,从IR发射器到产品表面的直接转移,无需任何物理环境,导致生产高质量食品,能耗最小。这些是红外线加热的一些优点。此外,高过程控制,替代能源源,选择性加热封闭配置和不同类型的IR发射器,以及环境友好的能量是这种方法的其他优点(图3.)[1314].红外辐射穿透力低是该方法的局限性之一。此外,长时间的暴露可能会导致生物材料破裂,而涂层的反射特性不敏感是该技术的另一个限制[1516].

近年来,使用红外线用于焙烧螺母和豆类引起了研究人员的注意,并变得特别受欢迎[17].由于发射器的建设进展,IR加热用于烘焙螺母的使用显着增加了[18].坚果和其他食品的烘烤是用红外烤肉完成的(表1).如表所示1,研究人员报告了不同类型的螺母和红外热量和可接受的结果烘烤的其他食物。


坚果 红外线类型 目的 参考

PISTACHIO内核 IR. 四个伊朗商业开心核的焙烧最佳条件研究 Morshedi等人[19]
花生仁 IR. 研究最佳条件焙烧 Bagheri等。[20.21]
IR-HA. 学习质量特性和能源消耗
榛子 IR. 监控焙烤榛子在贮藏期间的品质特性 Belviso等人。[22]
IR-MV. 优化微波红外焙烧 Uysal等[23]
杏仁 IR. 红外线加热,用于干焙烧和杏仁的巴氏杀菌 Yang等人[6.]
野生杏仁 IR. 评估物理化学表征 Mokhtari&Ziaiifar [24]
地生 IR. 评估地生质量 Kumar等人。[25]
大豆零食 IR. 使用人工神经网络建模红外焙烧(ANN) Bagheri&Kashaninejad [2627]
IR-HA. 调查焙烧过程中大规模转移的动力学建模
向日葵仁 IR. RSM评估红外烤向日葵种子核的质量特征和工程 Mosayebi等人。[28]
IR. 使用红外线设计焙烧机,评估烤大米品质 Laohavanich&Yangyuen [29]
可可 IR. 评估物理化学表征 Rojas等人。[30.]
芝麻 IR. 评估辛醇的形成和脱脂面粉的质量 Kumar等人。[31]
荞麦 IR. 评估抗氧化活性,酚类组合物和美拉德反应产物 Bhinder等人。[9.]
黑孜然种子 IR. 评估红外焙烧对氧化稳定性及其他化学性质的影响 SURI等人。[32]

1.6。红外焙烧期间的传热

红外加热证明了食品的高效传热优势,减少了加工时间和能源成本。红外辐射是电磁波形式的能量,其传热速度比对流和传导机制快。

红外辐射传热速率(1)在红外发射器和样品表面之间,问:0.,由[33]

因此,辐射传热通量(2)在发射器和样本之间由[34] 在哪里ε.如果红外发射极发射率,ε.S.是样品的发射率,T.如果是发射器的温度;T.S.为样品表面温度;σ.Stefan-boltzmann辐射常数(5.67×10-8米-2 K-4),一种S.是样品的表面积,和一种如果为红外发射器的面积。

Fs,if ..是IR发射器表面和样品表面之间的能量的分数如果,W.发射体表面与壁面之间的能量占比,和FW,S.是样品表面和壁表面之间的能量的分数。

传热系数,HR.(w / m2k),使用以下等式计算:

由于红外线的渗透功率仅限于螺母的深度,因此红外线与其他热方法的组合,例如热空气,微波,真空和对流和传导状态可以克服这种限制。红外线与其他焙烧方法的组合的能力称重为其出色的特征之一。减少焙烧时间并增加焙烧效率是将IR与另一种加热方法相结合的优点。红外和热空气方法的组合已广泛用于干燥和焙烧农产品,包括有机黑莓[16], 土豆片 [35],海绵葫芦切片[36],整个龙眼[37],菠萝戒指[38]和Murta浆果[39].这些热方法的组合增强了质量和热量的转移,从而降低了焙烧时间和能量消耗,增加了生产效率[4041].然而,红外焙烧被认为是一种有才华的新方法;由于穿透力有限,不适合烘烤所有坚果[42],因此将红外和其他焙烧方法结合起来会更有效,更有帮助,因为它提供了协同的结果,被认为是目前已知的解决方案[43].

2.1.IR-Microwave

与微波炉烘烤相关的问题是表面温度高于食物的内部,这导致烤的食物或较低的食物[44].因此,将这种方法与其他烘焙方法相结合,例如红外线可以是有用的(图4.).Uysal等[23[研究了微波红外方法烧烤榛子的应用。它们的结果表明,与常规方法相比,微波红外方法中榛子的烘烤时间缺乏。在颜色,质地,水分含量和脂肪酸组成方面,烘焙榛子的质量在脂肪酸的颜色,质地,水分含量和组成方面与常规方法类似于焙烧样品的质量。

2.2。红外空气

产品中缺乏均匀的温度分布是热空气热过程的主要问题之一。热空气和红外加热用于烘焙的组合比单独使用这些方法中的任何一种更有效(图5.).具有热空气的IR组合提供了协同效应,从而产生了有效的焙烧过程[1345].Bagheri等。[20.]为焙烧花生核相结合的热空气和红外线加热。这些研究人员表明,当红外线和热空气组合用于焙烧花生核时,能量消耗量随着花生质量优良而降低。与单独的热空气相比,使用混合红外辐射和热空气将能量要求降低31%。

Yang等人[6.]为杏仁开发了两种新的焙烧方法:红外烤肉;连续红外和热空气焙烧(Sirha)。与传统的热空气焙烧相比,Sirha加热可以产生烤杏仁,加工时间降低高达30-70%,并满足在130,140和150℃下生产中等烤杏仁的巴斯脲化要求。在这项研究中没有显着差异(  > 0.05) was observed in sensory quality of medium roasted almonds processed with different roasting methods. They pointed out that the SIRHA roasting is a promising new method for the production of dry-roasted pasteurized almonds.

3.烤一些坚果

3.1。开心果

PISTACHIO是世界上最受欢迎的食用螺母之一,具有有价值的化学和抗氧化化合物。pistachio具有高含量的营养化合物,如单一饱和脂肪酸,维生素,矿物质,甾醇和多酚[46-49].开心果仁除了口感怡人外,还因其对人体健康,尤其是心血管系统的显著影响而受到消费者的欢迎[34].

大部分的开心果都是作为盐渍和烘烤的零食和糖果来食用的。烘烤是坚果工业中广泛使用的重要加工方法之一,它可以改善坚果的风味、颜色、质地和整体接受度[1].Morshedi等人烤了四个伊朗商业开心核。[19采用红外线焙烧方法。采用响应面法对焙烧工艺进行了优化。这些反应是根据品质因素的不同方面来选择的:质地、颜色、味道和烘焙时间。样品的第一个断裂点在20-40/5 N范围内,第二次断裂点在37-55 N范围内,褐变指数在38-41,焙烧滋味评分在4-9/12,焙烧时间在127-746 S范围内,均处于最佳状态。通过考虑试验和错误,对响应拟合了一个完整的二次模型。结果表明,不同品种的优化点不同。拟合模型与实验干预具有良好的相关性(  ≤ 0.05). Considering final product quality, it seems that IR roasting can be a useful method for pistachio nut kernel and can reduce the processing time by at least 50%.

3.2。花生仁

花生(arachis hypogaea.L.)是一种营养丰富的谷物,蛋白质和脂肪(含有47-50%的脂肪,25-30%蛋白),被认为是人类的重要营养素。它属于豆科植物家族[50],它是大豆后的第二个收获的豆科植物[51].通常,花生被称为坚果,尽管花生是豆类。此外,花生被称为地生[50].除了使用花生制造油,由于其独特的味道和众多营养素,花生作为廉价蛋白质来源的零食[51].烘焙可以将低价值的原材料变为昂贵的产品,烤的花生是烤肉质量直接影响的有价值的零食食品之一[52].通过Bagheri等人研究了红外线和红外热空气系统下的焙烧花生核。[20.21].结果表明,随着温度、功率和时间的增加,花生籽粒的含水量、固溶物含量、pH值、压缩能和硬度均降低,褐变指数、总酚类化合物含量和花生籽粒的总接受度均增加。焙烧后硬度由91.31 N降至33.86 N;总色差也从2.87上升到19.33。焙烧过程消耗的比能最大值与120℃、130 W焙烧30 min有关,压缩比能在100℃、200 W焙烧10 min时最低。与传统方法相比,采用红外与热风相结合的方法生产高质量的烘培花生,能耗低,烘培时间短;因此,该方法可作为花生焙烧工业的一种新方法。

库马尔等人对花生脉冲红外焙烧及其品质进行了研究。25].与其他焙烧方法相比,红外线烘焙显着降低了烘焙时间(分别与沙子和滚筒烘烤相比33%和60%)。在颜色参数,FFA和纹理方面,在178-188°C烘烤6.8-9.2分钟,构成烘焙基因的最佳条件。仍然,就感官特性而言,焙烧的最佳条件为180℃和8分钟。红外线可用于烘焙基因库,脉冲红外线可以被认为是烘焙磨料的有希望的技术。

3.3。榛子

榛子中的高营养价值和生物活性化合物使其成为有价值的营养素。

榛子通常以原始和烤的形式消耗,具有独特的味道,香气和脆脆的纹理;他们受到了很多关注[22].口味独特怡人的榛子被用作糖果及烘焙产品的配料[23].焙烧会导致榛子感官特性的阳性变化。烤榛子的使用改善了糖果,糖果,巧克力和饼干的味道[53].烤也消除了榛子皮肤,减少了水分,并发展了榛子的所需外观[5354.].此外,烘焙通常用于增加坚果的保质期。这种情况通过在烘焙过程中失活和抗氧化产物的形成[55.56.].

UYSAL等人调查了使用用于烘焙榛子的烘焙烘焙的杂交微波 - 红外方法的可能性。[23].结果表明,微波功率为613.8 W,上卤素灯功率为900 W,下卤素灯功率为300 W,焙烧时间为2.5 min。在最佳条件下焙烤的榛子在颜色、水分、质地和脂肪酸组成方面与传统焙烤的榛子具有相当的品质。此外,榛子的焙烧时间也显著缩短了87.5%左右。因此,微波-红外杂交法是一种很有前景的榛子等坚果的焙烤技术。

3.4.杏仁核

杏仁(李春乌斯·艾格达州)是玫瑰家族的一员,被认为是一种受欢迎的树坚果,富含维生素、矿物质和蛋白质等必需营养素。此外,杏仁含有相对较高水平的维生素E,对人体健康和营养有益[57.].烘烤是坚果加工的一个重要步骤,也是改善坚果色、香、味的方法之一。Yang等人研究了红外加热与热空气结合用于杏仁的烘烤和安全性。[6.].结果表明,红外线和热空气焙烧方法优选顺序红外和热空气(Sirha)焙烧。Sirha的这种优势是由于杏仁内核的烘焙时间和巴氏杀菌。因此,Sirha焙烧是生产干烤的巴氏杀菌杏仁的优异方法。

3.5。葵花籽

向日葵种子是向日葵的果实(Helianthus Annuus.l .) [58.].向日葵种子含有几种营养素,如不饱和脂肪酸,蛋白质,纤维,维生素和矿物质。对零食食物的使用葵花籽对营养原因很重要,而且它与其他坚果组合使用或单独使用[59.].烤是向日葵种子处理的典型形状,目的是提高产品的总可接受性[28].红外(IR)功率(400-600 W)和焙烧时间(4-10分钟)对能量消耗,颜色参数( 值,ΔE,bi,si,wi,H°),Mosayebi等人研究了向日葵内核的质地,水分含量和感官特性。[28].利用响应面分析法确定了最佳焙烧条件。提出了颜色变化的二次模型( ΔE,H°,WI)和纹理,BI和水分含量的线性关系和用于能耗的2FI。发现492.5 W IR电源9.1分钟,适用于适当的焙烧条件。此外,与传统方法(热空气)相比,烤内核在感官特性方面具有可接受的质量。

3.6。野生杏仁内核

野生杏仁仁(Amygdalus Dulcis)可作为食用营养油和仁[44].杏仁可以用作零食,也可以作为许多加工食品的配料,尤其是在烘焙和糖果行业[60.61.].此外,杏仁在抗糖尿病,抗炎,抗菌和泻药中有应用[62.].焙烧是螺母行业广泛应用于改善风味,颜色,质地和整体可接受性的关键加工方法之一。红外线焙烧被Mokhtari和Ziaiifar应用于烤野生杏仁内核[24].研究了加工条件,包括红外功率(200W,300W)在焙烧(15,25和35分钟)的水分含量,化学性质,颜色和感官特性期间的影响。结果表明,增加红外功率和焙烧时间降低了pH和水分含量。最后,200 W的电力为15分钟是野生杏仁焙烧的推荐过程。

3.7。大豆

大豆被认为是一种健康食品,因为它是包括蛋白质、脂肪和一些活性化合物在内的必要营养素的极佳来源,并因其低成本和高营养价值而越来越受到重视[63.].虽然大豆已被用于亚洲的一些国家的人类消费,但在世界其他地区的使用情况有所限制。生大豆有豆类,苦涩和涩味,这是限制本产品利用的最重要因素。因此,提高其消耗,必须消除原料大豆的特定风味。焙烧是其中一个目的的方法之一[26].烘烤产生一种宜人的味道,没有任何豆的味道,没有任何气味或苦味[27]并且显着增强了豆类和坚果的味道,颜色,质地和外观[64.].焙烤的产品是精致的,独特的坚果,和生豆相比,广泛享受。烘焙还能去除大豆的苦味,使酶失去活性,并消灭有害的微生物和食品污染[26];因此,烤大豆有可能用作零食。Bagheri和Kashaninejad [27开发了新的大豆焙烧方法。本研究对大豆红外-热风复合焙烧过程的动力学、模型和能耗进行了研究。结果表明:热风温度、红外功率、热风温度与红外功率组合对大豆焙烧速率的影响有统计学意义,且焙烧过程发生在下降速率周期内;在与实验数据拟合的5种薄层焙烧模型中,page模型最能描述焙烧行为。焙烧方式对比表明,红外焙烧能耗最小(0.0905 kWh),热风焙烧能耗最大(1.752 kWh);因此,为了去除大豆的苦味,提高大豆的合格率,可以认为红外加热是适宜的大豆焙烧工艺。

4.烘烤其他食品

4.1.可可

可可豆含有更多的多酚化合物(黄酮类)。使用这种作物改善了心血管健康,有助于平衡身体中的胆固醇[64.].抗过敏、抗炎、抗病毒和抗癌是类黄酮的其他优点[65.66.].可可豆加工过程中最关键的操作是烘焙,而化学变化的多少取决于烘焙过程中的温度和时间。焙烤改变了在发酵和干燥(采后处理)过程中形成的风味和香气的前体化合物。此外,在烘焙过程中,不需要的挥发性酸被去除,需要的风味成分通过美拉德反应被组装起来,可可的含水量降低,可可的颜色变暗[2].此外,热处理导致吡嗪的生成,这使它有一种甜的味道和巧克力的香味。

可可的物理化学表征(Theobroma Cacao.L.)在红外线烘焙过程中由Rojas等人研究。[30.].加热过程导致表面积减小,以及由于结构内部的脂肪的熔化和移动导致孔的熔化和运动导致烤可可粘合更紧凑。热处理引起了吡嗪的产生,使其具有甜味和巧克力香气。四甲基吡嗪是最相关的,在150°C烤时呈现其最高浓度;也就是说,如果使用200°C,则由于高温,它可能挥发更高的速度;因此,当分析材料时,以较少量的量发现焙烧的固体。

4.2。荞麦

荞麦属蓼科,是一种耐旱作物。荞麦是一种伪谷类作物,由于其独特的营养特性而获得了友好性[67.].荞麦有很多营养价值(高类黄酮含量)。尽管如此,它的作物仍然含有潜在的过敏原,如蛋白质抑制剂和毒素,如fagopyrin,对人类健康有害[9.].烘焙可能会降低这些有害组件。此外,与原样相比,焙烧增强了风味,保质期和清脆。Bhinder等人研究了红外焙烧对荞麦品种物理化学性质的影响。[9.].焙烤是改善荞麦风味、使其抗营养成分失活的一种好方法。优化焙烧时间和温度组合有助于增加该作物的消费量。荞麦的最佳焙烤条件为130℃,焙烤10 min,因为荞麦的营养保存量较高。

4.3。辣椒

红辣椒(甜椒L.)是世界上种植最广泛栽培的辣椒之一。辣椒红辣椒是维生素A和C的优秀来源,富含β-胡萝卜素和矿物,如钾[68.].通常电加热的机械烘焙机用来烘焙辣椒。Fernando等人研究了远红外加热焙烧对辣椒品质的影响[69.].结果表明,冷杉辐射可用于烘焙辣椒。此外,结果表明处理时间显着降低。用滚筒焙烧炉烘烤辣椒需要大约25分钟,但使用红外线烘烤辣椒,用红外线,辐射强度为7188 w / m2大约需要60秒。因此,冷杉辐射可用于烘焙辣椒,具有可接受的质量特性。

4.4。烤米饭

烤大米只是白米,已经干燥烤,直到谷物变得丰富的棕色。烤大米是由米或糯米米制成的产品。为了生产烤大米,首先,将水稻颗粒洗涤​​并在水中浸泡几个小时。然后将浸泡的米在热锅中烤,直到它脆脆。烤大米是准备幼稚(辛辣地面鸡)的主要材料,在泰国各地服务的美味菜肴,在世界各地的泰国餐厅变得非常受欢迎。Laohavanich&Yangyuen研究了红外烘烤机在750-800°C和5-7转/分钟的滚筒速度的效果[29].在800℃下烘烤9.1分钟,滚筒速度为6 rpm,并发现40分钟的焙烧时间是合适的焙烧条件。此外,与市场上的其他烤大米相比,它具有可接受的质量。

5. IR焙烧的结论与未来潜在潜在

烘焙是改善产品的味道、颜色、质地和外观的重要过程。根据所做的研究,红外可以作为一种传统的方法来烘烤坚果和其他食物。与其他常用焙烧方法相比,红外焙烧具有产品质量高、节能和效率高、传热速率和热流密度高、干燥时间短、焙烧速度快等优点。红外效率在80% ~ 90%之间,产生的辐射在较窄的波长范围内,并且小型化。红外焙烧对坚果理化性质、感官性质、营养价值以及各组分间相互作用的影响,进一步证明了红外焙烧是一种新型的焙烧方式。过程和产品之间的相互作用需要连贯的实验来获得更多的知识。

数据可用性

支持本研究结果的数据可根据作者的要求提供。

利益冲突

作者声明本文的发表不存在利益冲突。

致谢

作者要感谢Gorgan农业科学大学和自然资源。

参考

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