一种鱼糜制品的酶促嫩化加工方法与流程

本发明涉及水产食品加工领域，尤其涉及一种鱼糜制品的酶促嫩化加工方法。

背景技术：

1、鱼糜制品连续加工通常包括原料解冻、斩拌、辅料混合、成型、加热和速冻等工序。为了改善鳕鱼鱼糜制品的硬度和咀嚼性，可在成型前加入食品级蛋白酶进行有限水解。然而，不同批次原料的蛋白质组成、脂肪和含水状态、冻结历史及初始酸碱度存在差异，名义相同的投酶量、作用温度和处理时间并不对应相同的实际酶解程度。仅按固定配方和固定时间运行时，易出现水解不足导致组织偏硬，或水解过度导致凝胶网络受损、成型承载力和持水性能下降。

2、现有生产控制还通常把酶处理段作为独立工序设置终点，未将物料离开酶处理段后至产品中心达到蛋白酶失活温度前的持续酶作用计入放料判定。当成型设备或加热设备排队、停机或线速改变时，物料可能在输送和等待期间继续酶解，造成实际终点越过结构安全边界。此外，单独依赖近红外光谱或终产品质构反馈难以同时识别嫩化进度和凝胶网络保留状态，且熟制结果的滞后更新可能错误放宽正在处理批次的安全边界。

3、因此，需要一种能够解决上述现有技术不足的鱼糜制品的酶促嫩化加工方法。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种鱼糜制品的酶促嫩化加工方法，针对原料批次差异使实际蛋白酶作用速率波动、固定处理条件易导致嫩化不足或凝胶网络破坏以及酶处理节拍与成型和加热设备不匹配的问题，提出以原料检测、加工状态和冻结历史构建批次状态向量，将实际酶活、投酶流量和反应环境换算为累计有效酶解当量，并利用近红外光谱变化表征嫩化进度、利用转速测试脉冲的扭矩响应表征网络保护差值，以二者构成双边控制窗口；同时预测物料离段后至中心灭酶前的残余有效酶解当量，形成提前放料阈值和最迟安全放料时刻，并与下游可接料时刻联动控制放料、成型和加热。本发明具备按批次适配实际酶作用、在达到目标嫩度的同时保留成型和持水所需网络并减少节拍等待引起的超时酶解的技术效果。

2、本发明提供了一种鱼糜制品的酶促嫩化加工方法，包括：

3、s1、采集鱼糜原料、加工和冻结历史数据，进行批次关联处理，得到批次状态向量；

4、s2、根据所述批次状态向量、蛋白酶实际活性、投酶流量和酶反应环境状态，对酶处理段的蛋白酶作用量进行有效性换算，得到累计有效酶解当量；

5、s3、根据酶处理中的近红外光谱变化确定嫩化进度，根据转速测试脉冲下混合电机的扭矩响应变化确定网络响应衰减量，由所述嫩化进度和网络响应衰减量形成嫩化下限与网络保护上限之间的双边控制窗口，并依据所述累计有效酶解当量在所述双边控制窗口内调节酶处理控制量；

6、s4、根据成型和加热设备的可接料时刻确定下游可接料时刻，根据物料离段至产品中心达到蛋白酶失活温度前的预计酶活确定残余有效酶解当量，以目标有效酶解当量与所述残余有效酶解当量的差值作为提前放料阈值，并根据所述预计酶活预测所述网络响应衰减量到达所述网络保护上限的时刻，得到最迟安全放料时刻；

7、s5、当所述累计有效酶解当量达到所述提前放料阈值且所述下游可接料时刻不晚于所述最迟安全放料时刻时，确定放料状态及时刻并联动成型和加热；否则约束酶处理控制量或调整生产线输送状态。

8、可选的，s1包括：所述原料数据为原料检测数据，包括近红外漫反射光谱和初始酸碱度，所述加工数据为加工状态数据，包括料温、质量流量和斩拌基准扭矩，所述冻结历史数据包括冻结温度历程和冻融次数；

9、以同批次标识对所述原料数据、加工数据和冻结历史数据进行时间对齐，并按照料温、质量流量和固形物状态对相应数据进行归一化；

10、从归一化后的数据提取可水解蛋白表征量、脂肪含量表征量、含水量表征量、冻结损伤表征量和初始网络抗变形表征量，组合得到所述批次状态向量。

11、可选的，s2包括：根据食品级蛋白酶的活性标定结果和计量泵流量确定单位时间名义酶作用量；

12、根据所述批次状态向量中的可水解蛋白表征量和冻结损伤表征量确定底物可及性修正量，并根据当前酸碱度和料温确定酶活环境修正量；

13、利用所述底物可及性修正量和所述酶活环境修正量修正所述单位时间名义酶作用量，对修正结果随处理时间积分，得到所述累计有效酶解当量。

14、可选的，s3包括：所述转速测试脉冲的转速变化量不超过预先标定的扭矩线性响应区间上限，脉冲持续时间覆盖扭矩峰值出现时刻，并在脉冲周期内对非脉冲时段的转速进行补偿以保持该脉冲周期的平均转速不变；

15、提取所述扭矩响应的峰值、稳态值和恢复时间，分别按照同批酶添加前的对应值以及当前料温、质量流量和固形物状态进行归一化；

16、计算归一化后的峰值和稳态值相对于同批酶添加前对应值的下降量以及归一化后的恢复时间相对于同批酶添加前恢复时间的增加量，将所述下降量和所述增加量映射为随网络结构衰减而增大的响应衰减分量，对各响应衰减分量按数值降序排列并取首位的值作为所述网络响应衰减量，并确定所述网络响应衰减量随时间的变化率；

17、进一步的，根据连续采集的近红外漫反射光谱相对于酶添加前基准光谱的变化率确定所述嫩化进度，并以达到目标质构对应的光谱变化率边界作为所述嫩化下限；

18、分别以成型承载力到达允许边界和持水性能到达允许边界时对应的网络响应衰减量作为第一网络响应衰减边界和第二网络响应衰减边界，将所述第一网络响应衰减边界和所述第二网络响应衰减边界按数值升序排列并取首位的值作为所述网络保护上限；

19、在所述双边控制窗口内，根据所述累计有效酶解当量与目标有效酶解当量的偏差以及所述网络响应衰减量随时间的变化率，联合确定蛋白酶计量泵流量、酸碱度调节量、料温调节量、停留时间和出料流量。

20、可选的，s4包括：根据酶处理段出口至成型设备的输送时间、成型周期、加热排队时间和产品中心温升轨迹，确定物料离开所述酶处理段至产品中心达到蛋白酶失活温度的预测时间区间；

21、根据所述预测时间区间内的预测酸碱度、预测料温和所述底物可及性修正量，确定预计酶活并随所述预测时间区间积分得到所述残余有效酶解当量；

22、以所述目标有效酶解当量减去所述残余有效酶解当量所得的差值作为所述提前放料阈值，并根据所述预计酶活和所述网络响应衰减量随时间的变化率预测所述网络响应衰减量到达所述网络保护上限的时刻，得到所述最迟安全放料时刻。

23、可选的，s5包括：根据成型设备和加热设备的实时队列、下游输送速度、成型周期和加热排队时间确定所述下游可接料时刻；

24、以所述累计有效酶解当量达到所述提前放料阈值的时刻作为提前放料条件达标时刻，并以所述提前放料条件达标时刻至所述最迟安全放料时刻的区间作为放料时间窗；

25、当所述下游可接料时刻位于所述放料时间窗内时，生成放料指令以及与该放料指令关联的成型启动指令和加热接料指令；

26、当所述下游可接料时刻早于所述提前放料条件达标时刻时，保持物料处于酶处理段并推迟接料；

27、当所述下游可接料时刻晚于所述最迟安全放料时刻时，进入酶反应约束状态；

28、进一步的，在所述酶反应约束状态下，按照网络保护优先级依次设置将蛋白酶计量泵流量下调至由所述最迟安全放料时刻限定的流量上限、使物料进入温度被控制在蛋白酶活性受限区间的缓冲段以及下调上游进料速度三级操作；

29、每执行一级操作后，根据更新后的预计酶活、输送时间和加热排队时间同步更新所述下游可接料时刻、所述残余有效酶解当量和所述最迟安全放料时刻；

30、若更新后的下游可接料时刻不晚于更新后的最迟安全放料时刻，则退出所述酶反应约束状态并生成放料指令，若仍晚于则执行下一级操作；

31、执行第三级操作后仍晚于所述最迟安全放料时刻时，执行停止新增投酶并将物料转入低温旁路的回退分支，且不放宽正在处理批次的所述网络保护上限；

32、进一步的，按原料批次分别记录熟制后鱼糜制品的硬度、咀嚼性、弹性、凝胶破断力、持水率和析水率；

33、根据硬度和咀嚼性相对于目标质构区间的偏差修正下一批次的嫩化下限偏置，根据弹性和凝胶破断力相对于成型要求边界的偏差以及持水率和析水率相对于持水要求边界的偏差修正下一批次的网络保护上限偏置；

34、所述修正仅在下一批次开始前写入控制器，不改变正在处理批次的所述双边控制窗口；

35、进一步的，为每批物料保存所述批次状态向量、累计有效酶解当量、嫩化进度、网络响应衰减量、提前放料阈值、放料时间窗、所执行的酶反应约束状态以及熟制后的质构检测结果和持水检测结果；

36、将所述批次状态向量中各表征量相对于历史批次对应表征量的标准化差值加权求和，以所述加权和落入预设原料状态分层边界作为同一原料状态分层条件，并在同一原料状态分层内按照所述加权和排序检索历史批次；

37、将历史批次的质构检测结果和持水检测结果相对于对应目标区间或要求边界的偏差，分别映射为历史嫩化下限偏置修正量和历史网络保护上限偏置修正量，并利用所述历史嫩化下限偏置修正量和所述历史网络保护上限偏置修正量限定下一批次对应偏置的调整方向和调整幅度，所述调整幅度不超过由对应历史批次均未触发网络保护上限时得到的偏置边界。

38、本发明的有益效果是：

39、1、通过批次状态向量和累计有效酶解当量把原料组成、冻结损伤、实际酶活和反应环境纳入同一控制状态，减少固定名义投酶量对批次差异不敏感所产生的嫩化波动。

40、2、通过近红外嫩化进度与转速测试脉冲扭矩响应形成相互独立的双边控制窗口，使控制器在达到目标质构的同时限制凝胶网络继续衰减，从而兼顾成型承载力和持水性能。

41、3、通过积分离段后至中心灭酶前的残余有效酶解当量，并结合成型和加热设备的实际可接料时刻确定提前放料阈值、最迟安全放料时刻和回退分支，使酶处理终点与连续生产线节拍协同；熟制反馈仅修正下一批偏置，避免放宽本批安全边界。