食品的热导率是预测热加工过程中导热速率的一个重要热特性参数,也是进行加工过程模拟和产品质量控制的基础。通过对1990年以来有关小麦面团及其制品热导率的测定结果进行了汇总,给出其温度、水分、孔隙度和测定方法。论述了温度、水分含量以及结构特性对热导率的影响,对热导率结构模型的最新研究进展及其在面团制品中的应用作了重点介绍并对今后的研究方向作了展望。

    食品加工和储藏的很多单元操作都涉及到热传导。热传导的速率用热导率来表示。只有知道食品的热导率才能预测热加工的速度,了解食品内部的温度分布,有效预测和控制产品的质量。食品热处理单元操作的设计早期主要靠经验,近些年来数值模拟技术在这方面得到更多应用,物料热物性数据的精确度直接影响所建立的数学模型的精确度,热导率是其中的一个重要物理量。因此,了解食品的热导率也是进行加工过程模拟和设备设计的需要。

    面团制品包括馒头、面包、饼干、面条、包子、油条等。由面团到面制品的加工过程,不论是面包、饼干的烘烤,馒头、包子的汽蒸,面条的水煮,还是油条的油炸,都是典型的热加工,热传导是主要的能量传递方式,熟制后产品的冷却也涉及热传导。因此,了解面团及其制品的热导率十分重要。

    影响热导率的因素

    不同组分(如水分、蛋白质、碳水化合物等)的热导率不同,因此食品的组分构成对热导率有影响。温度也对热导率有影响。另外,面团及其制品为多孔性食品,其中空气的热导率比固相基质的低得多,因此,结构特性(包括孔隙度、气孔的大小、形状及分布等)对热导有很大影响。近来,关于温度、水分以及结构特性对面团及其制品的热导率研究取得一些新的成果。由于水的热导率明显高于食品中干物质的热导率,食品的热导率随水分含量降低而降低。有研究显示面团及其制品的热导率与水分之间呈线性关系,通常只是在很窄的水分范围内两者之间才呈线性关系水分含量范围较宽时应当建立非线
性关系。

    现有关于面团及其制品热导率的研究中,很少是对加工过程中的热导率进行在线测定。面团加工成制品的过程中,温度、水分、结构等特性都在不断变化,离线条件下的热导率测定值很难完全反映加工过程中的实际值,因此测定适时热导率更具实际意义。在面包烘烤或馒头蒸制的过程中,气孔内除空气外,还有水蒸气、CO2,而且其量也在不断变化,这些必然对气相的热导率产生影响。另外,在加工过程中对流传热所占的比例可能较大。这都使加工过程中的热导率变化更为复杂,现有热导率模型中对这些因素还没给予充分考虑。食品加工过程中,温度达到一定值时热导率出现拐点,这是由淀粉糊化、蛋白变性等造成的。Gupta采用分段拟合的办法建立经验模型。如何在结构模型中考虑熟化的影响是需要进一步研究的内容。中国粮油仪器在线   http://www.grain17.com/