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反应动力学与数学模型在食品科学中的应用及挑战

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:将反应动力学相关研究与数学模型结合,学习相关公式的推导及计算,有利于预测、控制食品加工过程中营养损失及微生物生长,更简便、高效地保证食品质量安全。但如果直接将模型上的结果应用到食品上,将会导致严重错误,因为食品中的协同与拮抗作用可能会完全改变反应动力学甚至反应机制,而且,食物中同时发生的多种反应也可能会相互间影响,这是未来食品科学的一大挑战。

反应动力学与数学模型在食品科学中的应用及挑战

食品的加工、运输、贮藏过程中涉及营养物质、质构、风味等的变化,这些变化影响着食品的货架期,那么要确定货架期就必须了解食品中各种物质反应速率的变化,这就反映出反应动力学的重要性。本章通过介绍反应动力学中的一些反应类型、反应速率的计算,以及相关拓展的酶促反应、微生物生长、失活曲线等,让读者对反应动力学有深入的了解,并补充相关例题应用,有助于我们在使用数学模型进行现实问题研究时能够灵活运用。

数学模型能够基于对现象和可用度量的现有理论理解、获得复杂对象或过程的相关特征。将反应动力学相关研究与数学模型结合,学习相关公式的推导及计算,有利于预测、控制食品加工过程中营养损失及微生物生长,更简便、高效地保证品质量安全。但如果直接将模型上的结果应用到食品上,将会导致严重错误,因为食品中的协同与拮抗作用可能会完全改变反应动力学甚至反应机制,而且,食物中同时发生的多种反应也可能会相互间影响,这是未来食品科学的一大挑战。理想的状态是,能有一个可以应用于所有事物的通用模型,如美拉德反应,但由于食品中反应的特殊性,还没有办法做到这一点,必须更深入地了解食物基质的影响,将建立在特殊事物假设基础上的食品模型尽可能通用化。(www.xing528.com)

消费者对食品的最终评判不只是就质量属性,而是对于整个食品的品质。有关传热和传质对食品品质影响的相关研究报道较少,尽管这对于设计更好的产品及生产工艺非常重要。建模技术可应用在传热和传质方面,这是一个需要大量计算的领域。在食品加工方面,计算流体动力学(CFD)技术在建模方面非常有用,其他诸如神经网络、模糊逻辑和贝叶斯信任网络等。今后将进一步立足于发展基于大数据和人工智能的新型建模技术,并有望大量应用于食品领域。

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