文丨本刊記者 楊平

大功率射頻設(shè)備

9 月10 日，國家主席習(xí)近平向國際糧食減損大會(huì)致賀信。習(xí)近平指出，糧食安全是事關(guān)人類生存的根本性問題，減少糧食損耗是保障糧食安全的重要途徑。當(dāng)前，新冠肺炎疫情全球蔓延，糧食安全面臨挑戰(zhàn)，世界各國應(yīng)該加快行動(dòng)，切實(shí)減少世界糧食損耗。

科學(xué)節(jié)糧減損 中國在行動(dòng)

近年來，中國圍繞糧食損失與浪費(fèi)進(jìn)行了積極探索，主要是四方面的減損：設(shè)施減損、技術(shù)減損、防災(zāi)減損、制度減損。

現(xiàn)代食品加工業(yè)涵蓋食品原料控制與儲(chǔ)運(yùn)、加工與轉(zhuǎn)化、物流與消費(fèi)等全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)，是與“三農(nóng)”密切關(guān)聯(lián)的國民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。為解決糧食收儲(chǔ)運(yùn)科技創(chuàng)新的技術(shù)瓶頸，保障我國糧食安全?？萍疾繉?shí)施“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“現(xiàn)代食品加工及糧食收儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)在設(shè)施減損、技術(shù)減損方面取得一系列重大技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)糧食收儲(chǔ)減損增效，保障糧食安全發(fā)揮重大作用，支撐現(xiàn)代食品工業(yè)快速健康和可持續(xù)發(fā)展。

浙江大學(xué)劉東紅教授作為“食品工程化與智能化加工新技術(shù)裝備開發(fā)研究”項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人帶領(lǐng)項(xiàng)目組開發(fā)了國內(nèi)空白的大宗原料射頻殺菌除蟲（蟲卵）關(guān)鍵技術(shù)，明確了射頻對(duì)淀粉、蛋白質(zhì)等食品組分的主要作用機(jī)制及其對(duì)食品營養(yǎng)與安全的影響，大幅提升食品安全水平和減少糧食損耗。

豐產(chǎn)減損 找出痛點(diǎn)

我國是農(nóng)業(yè)大國，國家統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)顯示，2020 年我國糧食總產(chǎn)量達(dá)13390 億斤，比上年增加113 億斤，增長0.9%，產(chǎn)量連續(xù)6 年保持在1.3 萬億斤以上。但每年糧食霉變及蟲害等損失近5000 多萬噸（損失約為糧食產(chǎn)量的10%）。

目前，國內(nèi)外大宗糧食、干果以及低水分食品通常采用化學(xué)熏蒸的方法殺蟲（菌）,處理后物料中不可避免存在化學(xué)殘留,化學(xué)熏蒸氣體的排放也對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良的影響。據(jù)了解，低劑量的60Coγ射線可殺滅微生物和蟲卵,但電離輻照需要專門的輻射源,設(shè)備投資相對(duì)較大。并且放射線對(duì)人體有影響，電離輻照的滅酶效果也不好，輻照后某些物料的顏色和氣味變化較大。

同時(shí)，低水分活度食品的微生物污染已開始成為新的食品安全問題。人們通常認(rèn)為低水分活度食品是安全的，因?yàn)椴≡蛑虏【诘退只疃鹊臈l件下不能生長。但近年來，發(fā)生多起由低水分活度食品中的病原菌引發(fā)的安全事件表明低水分活度食品存在較大安全隱患，其安全問題開始引起人們的關(guān)注。食源性致病菌雖然在低水分活度條件下不能生長，但可以存活數(shù)月至數(shù)年，因此即使污染量很小也會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生很大的威脅。與中、高水分食品相比，干燥食品中的微生物耐熱性更強(qiáng)，已有研究發(fā)現(xiàn)微生物耐熱性隨著水分活度的降低而增強(qiáng)，但是實(shí)際上它們的關(guān)系更為復(fù)雜。因此，目前傳統(tǒng)的熱殺菌方法不足以解決低水分活度食品的微生物污染問題。

目前低水分活度食品主要采用蒸汽滅菌，但其所需時(shí)間長，食品的色澤和風(fēng)味等品質(zhì)下降嚴(yán)重，且加熱不均，靠近處理腔的部分受到的熱處理程度更強(qiáng)，品質(zhì)下降更嚴(yán)重。雖然已有人利用一些其它方法對(duì)低水分活度食品進(jìn)行殺菌，如環(huán)氧乙烷熏蒸和輻照，但是環(huán)氧乙烷是一種致癌物質(zhì)，其殘留會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生很大的威脅，而輻照技術(shù)還沒有廣泛被人們接受，在歐洲各國和日本等主要國際市場對(duì)輻照食品有抵觸,控制十分嚴(yán)格。因此開展新型大宗糧食（食品）殺蟲（菌）技術(shù)與裝備研究意義重大。

小型射頻設(shè)備

技術(shù)攻關(guān) 保障安全

目前，“糧食安全、豐產(chǎn)減損”一直是我國中央1 號(hào)文件和農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略部署的重要內(nèi)容，射頻技術(shù)是解決糧食及低水分食品的殺菌、殺蟲，提升糧食與食品安全水平的理想手段。

據(jù)了解，西方發(fā)達(dá)國家已采用射頻等先進(jìn)綠色的加工、倉儲(chǔ)技術(shù)與裝備來應(yīng)對(duì)糧食霉變、蟲蝕損失。大功率射頻技術(shù)與裝備，涉及高功率雷達(dá)技術(shù)、重大醫(yī)療設(shè)備等關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域，有關(guān)國家對(duì)其核心技術(shù)多年來采用封鎖或半封鎖的方式嚴(yán)格控制對(duì)華出口。目前大功率射頻技術(shù)尤其是應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，在裝備、工藝方面目前還存在大功率射頻發(fā)生、射頻放大、射頻傳輸及分配、射頻防輻射、智能化與數(shù)字化等眾多難點(diǎn)需要解決。

產(chǎn)業(yè)重大創(chuàng)新應(yīng)用——稻米射頻殺蟲綠色倉儲(chǔ)

據(jù)劉東紅教授介紹，此項(xiàng)目屬于多學(xué)科交叉，研究團(tuán)隊(duì)由從事物理場殺菌的食品科學(xué)領(lǐng)域、從事微波加工與大分子研究的食品工程領(lǐng)域、從事電能質(zhì)量控制、電力電子技術(shù)及智能控制領(lǐng)域、從事食品加工的食品化學(xué)等領(lǐng)域人員構(gòu)成。項(xiàng)目成員在物聯(lián)網(wǎng)工程、電子電器設(shè)計(jì)、物理場殺菌、食品化學(xué)、食品加工、食品大分子的結(jié)構(gòu)和功能等方面的擁有豐富的知識(shí)和技術(shù)能力。項(xiàng)目組有著長期合作的基礎(chǔ)和良好的系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，已聯(lián)合開發(fā)完成了多個(gè)科技合作項(xiàng)目。在物理場殺菌-高壓脈沖電場（PEF）設(shè)備設(shè)計(jì)了電場分布更為均勻的PEF 關(guān)鍵部件，完成過多項(xiàng)直流高壓電源、IGBT 模塊控制和嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)項(xiàng)目，有著豐富的系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，成功開發(fā)了國內(nèi)首臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中試規(guī)模的高壓脈沖電場設(shè)備，處理量達(dá)到100L/h，場強(qiáng)達(dá)到70kV/cm；設(shè)計(jì)出電場分布合理、殺菌效率高、溫度可控的PEF 處理腔。目前已與美的冰箱、惠而浦冰箱、統(tǒng)一集團(tuán)、國投中魯果汁股份有限公司形成產(chǎn)學(xué)研深度合作，開發(fā)了最大的首套大型工業(yè)化（5～10t/h 處理量）大功率智能化射頻裝備和最小的智能化射頻裝備，并開發(fā)全球首款射頻智能冰箱（美的冰箱、康佳冰箱），直接轉(zhuǎn)讓經(jīng)費(fèi)超1000 萬元。

美的應(yīng)用射頻技術(shù)開發(fā)的射頻保險(xiǎn)冰箱

產(chǎn)業(yè)重大創(chuàng)新應(yīng)用——射頻無水果鈍酶

“本項(xiàng)目通過核心技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了智能化、數(shù)字化、連續(xù)式、大功率射頻關(guān)鍵技術(shù)與裝備突破，打破了國外對(duì)大功率射頻發(fā)生、射頻功率放大、電磁傳輸及反輻射保護(hù)、高頻率精度與穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)的壟斷，創(chuàng)建了以高穩(wěn)定性真空管射頻發(fā)生與放大裝置及數(shù)字化控制技術(shù)為核心，并執(zhí)行專家知識(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)特定農(nóng)產(chǎn)品的專業(yè)化處理物理的新型裝備與加工系統(tǒng)，以及基于磁場及電場理論的有限元分布分析技術(shù)設(shè)計(jì)射頻電磁場傳輸及反輻射保護(hù)系統(tǒng)，開發(fā)出首套頻率為27.12MHz、輸出功率100KW、處理量2-5t/h 的射頻裝備，并應(yīng)用于糧食、低水分食品的殺蟲殺菌?！眲|紅教授介紹道。

目前，項(xiàng)目研發(fā)的射頻設(shè)備已成功應(yīng)用于金健米業(yè)股份有限公司、統(tǒng)一企業(yè)中國控股公司、黑馬面粉有限責(zé)任公司、深圳新產(chǎn)業(yè)健康工程有限公司、新大澤螺旋藻有限公司、美的冰箱等企業(yè)，針對(duì)稻米、小麥、果蔬以及低水分功能配料大幅提升食品安全水平和減少糧食損耗，對(duì)國內(nèi)相關(guān)企業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整起到示范和引領(lǐng)作用。