發展速度驚人的食品加工領域，是一個復雜的舞臺，食品生產商們必須運用戰略思維，才能確保在需求旺盛的市場保持競爭力。在這個世界里，有這樣幾位食品加工工程師脫穎而出。
“我希望美國食品工業能繼續躋身世界前列，成為、和安全的*。”亞特蘭大的喬治亞技術研究學院食品加工技術分院院長CraigWyvill如此說。
Wywill和同事們正著力研究提高食品加工效率和效果的有關技術，而禽肉加工是他們所關注的重點。目前為止，他們開發了一系列連續篩選系統，能用于監控家禽屠體、肉腸及肉餅等產品。利用計算機視覺技術，他們的連續式在線篩選和監控系統能用于各種食品加工應用中，目前這一研究成果在處于水平。
研究人員還參與了一系列技術開發的任務，包括機器人、信息技術、生物加工、分割系統及傳感器系統。“我們正努力尋找更多方法，幫助工廠動態控制整個生產加工環節。”Wyvill說，“為了這個目標，我們越來越依賴于計算機模擬技術。”
然而，如果你不能進行動態測量，模型的價值就變得非常有限。“通過研究我們發現，具備在線連續式篩選能力的傳感器越來越受到青睞，它能幫助生產商指出關鍵參數發生的任何變化。”Wywill說，“無論鮮肉還是芝麻肉餅，任何食品的生產環節都面臨測量質量參數的挑戰。”
的傳感器理念已然超越了計算機視覺技術，逐漸投入到實際生產運用中。然而，很多篩選理念還是停留在實驗室設置階段，并沒有任何在線經驗。這個現狀正在開始改變。Wyvill說，“我們開始看到，在線篩選系統開始檢測產品熱曲線、脂肪容量和濕度。不僅如此，我們也開始取得相關技術突破，將zui終實現在線監測微生物污染和化學成分。”
烤箱中的面包
據食品加工技術分院傳感器及信息技術團隊領隊DougBritton博士介紹，利用產品顏色控制烤箱運作的系統將很快問世。這一技術利用圖像系統，為烤箱的控制裝置提供自動信息回饋，確保產品時刻保持內外溫度一致。據Britton博士介紹，這套系統將在7月中旬接受某烘焙食品生產商的測試。
研究人員也在努力尋找能夠準確預估成形并加熱后的食品的內部溫度的方法。“如果找到合適的辦法，就可以幫助大產量的加工商確保產品內部溫度達到殺死所有病原體細菌的要求。”
在紅外相機測量表面溫度的同時，立體圖像系統將得出產品外形曲線數據。熱模擬技術則根據這些數據預測產品的內部溫度。
Britton博士帶領的小組正在嘗試利用多光譜、熒光、X射線、三維立體及常規圖像等多種技術，解決加工環節中的各種問題。例如，檢測套標包裝的密封度，檢測肉類食品中的碎骨，分析整塊肌肉產品的組成，尋找異物，為機器人手臂指明方位，以及在工廠為設備和操作人員提供有效信息反饋等。
冷加工
據華盛頓州立大學冷加工中心負責人GustavoBarbosa-Cánovas博士介紹，冷加工是確保食品質量，避免過多加工處理的*選擇。
“采用冷加工技術生產的食品非常安全，營養價值和感官特性*。”他介紹說，“與傳統熱加工技術相比，冷加工的食品成本更低，貨架期也有可能更長。”
冷加工技術包括：高壓、脈沖電場、超聲波、紫外線、超聲強化密相CO2以及臭氧技術。果汁、蛋類、乳制品、牡蠣、蘸料、西班牙下酒小菜及切片火腿等都很適用于冷加工技術。
“食品行業對這些冷加工技術的接受速度雖然不快，但發展穩定。”Barbosa-Cánovas博士說，“整個食品行業中投入使用的高壓設備數量不斷增加。為了確保質量，消費者也將更愿意以略微高昂的價格購買冷加工處理的食品。”
電阻加熱、微波及無線電殺菌等冷加工技術也逐漸被食品行業接受。Barbosa-Cánovas博士介紹說，“受自身性質所限，冷加工技術通常都被用作巴氏殺菌處理。毫無疑問，還有很多未開發的技術領域亟待食品加工商探尋，盡管事實上在目前看來，許多冷加工技術并不適用于對食品進行殺菌消毒。”
Barbosa-Cánovas博士提出的“壓力輔助熱加工”概念頗引人注目。這一技術巧妙結合了時間、溫度和壓力三大因素，完成對食品的殺菌處理。他進一步介紹說，“這項研究被稱為‘高壓科技兩用方案’，由美國防御部發起，食品加工業、學術界和政府有關部門三方努力，花了數年時間共同研究這一理念。用這一方案加工的食品具有優異的質量。”參與研究的三方希望在2008年年底前獲得美國食品藥品管理局對該項技術的許可。
紫外線技術
食品加工技術分院環境、能量和食品安全團隊領隊JohnPierson，正在研究利用紫外線技術對果汁、醋汁和鹵水等液體產品進行殺菌的項目。“紫外線穿透力并不是很強，因此每次只能對少量液體進行殺菌，即便如此，這項技術還是有一定的商業價值。”Pierson介紹說，“由于紫外線殺菌技術不需要加熱，食品中的蛋白質不會發生性質變化。”不久前，一套*的混料系統問世并成功獲得，該系統能將液體按照一定的時間間隔均勻的分配到紫外線裝置前。
“我們一直關注的是液體5-log級別殺菌，而這些液體對于殺菌用紫外線而言都是不透明的。這些液體大多數只能傳遞小于1mm的殺菌強度，因此系統必須設置更長的曝光時間或提高液體的表面積與體積比。”
獲得的GeorgiaTech殺菌系統通過控制流體力學妥善解決了這兩個問題。借助計算流體力學，基礎研究順利完成。在層流條件下，鹵汁和果汁順利通過了5-log級別殺菌的測試。Pierson和同事們正在進行美國食品藥品管理局的技術認證測試。他還補充說，這項技術通過授權可以投入使用。
Pierson同時強調，水的保護、再利用和循環協議對食品安全和衛生至關重要。“我們必須加強食品加工環節中水的保護和再利用，同時確保不對病原體控制計劃的實施產生任何負面影響。”他解釋說，“讓我們以禽肉加工為例。加工后的病原體檢測結果*。創建有效的方法，以更好的評估成本效益，能幫助食品生產商調整HACCP計劃，并改進水保護和再利用技術。”
水的利用需要引入的傳感器、數據獲取及與病原體控制策略相關的加工信息反饋控制技術。然而，能實時監控病原體數量或矩陣獨立殺菌能力的傳感器尚未問世。用水數據一般通過流量計，依靠人工進行收集和記錄。考慮到這些條件限制，Pierson的團隊開始著手開發更符合經濟效益的病原體控制技術。
機電一體化
食品加工技術分院自動化團隊領隊GaryMcMurray的研究重點是機電一體化。所謂機電一體化，就是機械設計、電子系統和軟件的整合。他介紹說，“圖像加工和自動化對食品加工業有著深遠影響。傳感器技術為機器人提供視覺圖像，幫助它準確做出各種動作。”
他帶領的團隊目前正在設計一款食品加工行業的機器人，它能在高壓沖洗和化學清潔劑環境下運作。機器人的*個任務是將原料肉送到托盤中。同時，他們還在研究如何讓機器人做出的禽類翅膀分割動作，zui大可能提高加工效率。
McMurray手中還有一個項目，那就是能自動檢測禽類冷藏機中冷卻液氯含量的原型傳感器的開發。這個項目非常重要，每年美國禽類市場共加工約200億磅的雞肉。
在初加工的末端環節，去除內臟并完成脫毛后的屠體被放入浸泡冷藏機中，屠體的溫度迅速降至40°F以下。為了進一步確保微生物安全，加工商通常會在冷卻液中添加一定量的氯，加強衛生和殺菌效果。在增加殺菌效果的同時，氯還會影響肉類的質量和味道，因此必須嚴格監控冷卻液中氯的含量。
“圖像加工和自動化技術對食品工業影響巨大。”McMurray介紹說，“*羊們應該時刻關注各種潛在機會，放遠目光，尋找的加工設備。只有率的工廠才能減少員工人數，并降低廢品率。”
計算流體力學
據位于都柏林的愛爾蘭國立大學食品冷藏及計算機食品技術學院院長Da-WenSun博士介紹，以計算流體力學為首的早期模擬工具的使用，是一種風靡的跨學科趨勢。工程師們借助計算機測試方法對某種加工工藝或某套系統進行模擬測試。
“隨著計算機技術的發展及計算流體力學的誕生，計算流體力學被食品行業廣泛采用，特別是在模擬工業流程、全面分析及新工藝、新系統的效率和成本效益優化方面。”Sun博士介紹說。他還出版過有關書籍《食品加工中的計算流體力學》。
利用計算機網格，計算流體力學計算出控制方程，對液體流經的每個網格進行描述，以預計流速、溫度、壓力及其它各項參數。
計算流體力學提高了對熱量、質量、動量傳遞和工業流程優化設計的評估能力。目前投入到食品加工領域的計算流體力學應用包括：干燥、殺菌、冷藏和混料。
美國威斯康辛大學麥迪遜分校食品專家RobinConnelly博士正在利用計算流體力學分析工業混料機的流動和混合動作，這對于小麥面團影響很大。“模擬并不能夠代替試驗，但它相比試驗有更大優勢。”她解釋說，“你不需要創建原型，就可以對新設備的設計進行測試。有些設備很難設計試驗檢測，模擬卻可以幫助你對它進行深入了解。”
此外，科學家不需要設置任何不安全的試驗環境，通過模擬就可以進行安全性研究或故障分析。他們可以利用具體參數分析優化設備性能。不僅如此，他們還可以獲取zui詳細的結果，并將之通過后處理，輕松換算為多項相關結果。
“就像其它新事物一樣，利用計算流體力學模擬技術進行測試必須在嚴格控制的條件下進行，這樣才能得到可靠的測試結果。”Connelly博士補充說，“隨著計算機技術和計算能力繼續以驚人的速度發展，一旦計算流體力學建立了可靠性，它將更多參與到設備設計、加工模型及創新方案的測試中，并zui終為食品工程師帶來*的技術革新。”
