本期介紹發(fā)表在《中國食品學(xué)報》第25卷第2期特約專欄（食品裝備）上的文章《食品電磁加工技術(shù)及裝備國產(chǎn)化進(jìn)展》。
目前食品的傳統(tǒng)加工方法已難以滿足消費者對食品安全、營養(yǎng)和感官品質(zhì)日益增長的需求。食品電磁加工技術(shù)作為新型的綠色加工處理手段，在食品加工、提取、滅菌保鮮等領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，具有巨大的應(yīng)用潛力，有望推動食品工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。本文綜述食品電磁加工技術(shù)，包括脈沖電場、低溫等離子體、脈沖強光、微波等技術(shù)以及裝備的國產(chǎn)化現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)，展望其未來發(fā)展趨勢，旨在為食品電磁加工技術(shù)與裝備的發(fā)展提供理論支撐，助力食品產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，保障公眾食品安全。
1. 食品電磁加工技術(shù)發(fā)展
食品電磁加工技術(shù)是根據(jù)電磁波譜的波段范圍及頻率開放范圍，主要涉及脈沖電場技術(shù)、低溫等離子體技術(shù)、脈沖強光技術(shù)、微波技術(shù)、紅外技術(shù)等，其中脈沖電場（Pulsed electric field, PEF）是以較高的電場強度(10~50 kV/cm)、較短的脈沖寬度（0~100 μs）和較高的脈沖頻率（0~2000 Hz）對液體、半固體食品進(jìn)行處理，具有溫度低、效率高等特性，可用于果汁、酒類、乳液等液體或半液體食品滅菌領(lǐng)域。
2. 低溫等離子體加工技術(shù)發(fā)展
低溫等離子體（Cold plasma, CP）作為一種新興的非熱加工技術(shù)（圖），通過在氣體介質(zhì)中激發(fā)產(chǎn)生活性氧（Reactive oxygen species, ROS）、活性氮（Reactive nitrogen species, RNS）、自由基以及離子等活性物質(zhì)，對食品組分產(chǎn)生影響。該技術(shù)因綠色環(huán)保、處理條件溫和、經(jīng)濟(jì)效益高以及操作簡便等優(yōu)勢，正逐漸應(yīng)用于食品加工領(lǐng)域，包括食品殺菌、保鮮以及成分提取等多個方面。
圖 等離子體裝備示意圖
3. 脈沖光加工技術(shù)發(fā)展
脈沖光（Pulsed light, PL）是一種新型非熱殺菌技術(shù)，其利用惰性氣體閃光燈在紫外光、可見光、紅外光和近紅外光的頻率范圍（200~1100 nm）產(chǎn)生短時間、高功率的強廣譜脈沖光輻射，實現(xiàn)對微生物的滅活，又被稱為高強度脈沖紫外光、強光脈沖、寬光譜白光等。隨著PL技術(shù)的不斷創(chuàng)新及設(shè)備的不斷優(yōu)化，該技術(shù)逐漸應(yīng)用于各類食品的殺菌、保鮮及加熱技術(shù)。
4. 食品微波加工技術(shù)發(fā)展
在電磁加工技術(shù)中，微波技術(shù)加熱機制比較獨特，微波能量能夠直接穿透食品內(nèi)部，實現(xiàn)食品內(nèi)、外同時加熱。在殺滅細(xì)菌方面，微波裝備主要利用微波熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)共同作用于微生物，在獲得高殺菌效果的同時，減少對食品的色、香、味形產(chǎn)生影響。此外，微波還可以用于特定成分的提取。相較于傳統(tǒng)萃取方法，微波輔助萃取技術(shù)具有提取效率高、生產(chǎn)周期短的優(yōu)勢。與高強度超聲等技術(shù)和傳統(tǒng)方法相比，微波加熱可實現(xiàn)對物料高效和低能耗的提取。
5. 食品電磁加工裝備國產(chǎn)化進(jìn)展
5.1食品電磁加工裝備國產(chǎn)化、智能化的現(xiàn)狀
近年來，電磁加工在食品加工領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，技術(shù)水平不斷提升，部分關(guān)鍵裝備已實現(xiàn)國產(chǎn)化，在自動控制、數(shù)據(jù)分析和采集方面取得了一定進(jìn)展。然而，與國際先進(jìn)水平相比，仍存在一定差距，特別是在穩(wěn)定性、精準(zhǔn)加工和智能化領(lǐng)域。食品電磁加工裝備在國產(chǎn)化領(lǐng)域的難點主要有以下兩方面：
1）電磁加工的關(guān)鍵技術(shù)裝備與新一代信息技術(shù)的融合不夠
2）全產(chǎn)業(yè)鏈信息共享機制不完善與平臺缺失
5.2 食品電磁加工裝備國產(chǎn)化建議
1）加快發(fā)展食品電磁加工技術(shù)，提升關(guān)鍵技術(shù)的國產(chǎn)化、信息化和智能化水平
2）建立以電磁加工為紐帶，聯(lián)通的信息化、智能化平臺
3）加強政策性引導(dǎo)，加快形成電磁生產(chǎn)國產(chǎn)化、智能化的應(yīng)用場景示范效應(yīng)
6. 結(jié)語
本文綜述了食品電磁加工技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，揭示其在殺菌、保鮮和成分改性方面的獨特優(yōu)勢，尤其是在保持食品原有營養(yǎng)和感官品質(zhì)方面的非熱效應(yīng)。食品電磁加工技術(shù)的研究和應(yīng)用雖已有一定進(jìn)展，但仍面臨技術(shù)裝備國產(chǎn)化、高端化、智能化進(jìn)程的挑戰(zhàn)，以及對技術(shù)深入理解的需求。
在量子傳感與智能響應(yīng)材料革新驅(qū)動下，食品電磁加工技術(shù)正迎來突破性發(fā)展拐點。新一代多物理場耦合調(diào)控技術(shù)將突破傳統(tǒng)電磁場單一作用模式，通過太赫茲波與靜磁場的時空協(xié)同、微波與等離子體的能量疊加，構(gòu)建可編程的智能場域系統(tǒng)?；跀?shù)字孿生的智能裝備研發(fā)將實現(xiàn)電磁參數(shù)與食品介電特性的實時映射，依托邊緣計算和AI決策系統(tǒng)，開發(fā)具有自學(xué)習(xí)能力的自適應(yīng)加工平臺。微波光催化滅菌、電磁輔助酶解等顛覆性技術(shù)有望突破非熱加工的能效瓶頸。隨著《"十四五"智能制造發(fā)展規(guī)劃》的持續(xù)推進(jìn)，食品電磁加工技術(shù)將加速向模塊化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化方向演進(jìn)，通過與柔性電子、生物制造等前沿領(lǐng)域的深度交叉，開啟個性化營養(yǎng)食品智能制造的新紀(jì)元。
原文鏈接：https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=uQzRnDzoTXFqeJICPw7oxp5zj30I8-9oEf5lJvGYk9aTfDtV8P8WOlbG1PtjrMbMQkMVhzbeqjUP0yyxRa-LyuNG1ch6u1VXcN85MlZlMoLVmtzcUdOq8UGaHng1dEDuE3lCXAzcLyGAVgDBndd-auQMTjQXdts9knX1LgIHb0e7PA-6WhfckQ==&uniplatform=NZKPT&language=CHS
