秦文[1]2006年在《蔬菜物料的介电特性及其应用研究》文中研究说明介电特性是生物分子中的束缚电荷对外加电场的响应特性，通过对食品介电特性的研究，可以更好地对食品的成分、组织、状态等品质进行分析和监控，也可以有效地利用物质的电特性进行食品加工，其应用范围非常广泛，已在农产品贮藏保鲜、电加工、品质检测、筛选分级等方面都显示出特殊的优势。利用电物理特性进行检测，对食品加工自动化、品质控制精确化提供了重要手段。目前，我国在这方面的研究时间很短，许多方面还刚开始起步，研究内容的深度和广度都还存在很多不足，尤其对蔬菜类物料的介电特性及其应用方面的研究还相当落后。 本论文在研究蔬菜物料介电特性理论的基础上，进行了介电特性理论的应用研究，首次提出了在低频段利用电特性进行蔬菜品质无损检测、蔬菜油炸加工及干燥加工过程在线检测的的可行性，并确定了适宜的检测条件和范围，对食品行业的发展将起到重要作用。 ① 从影响食品物料介电特性的主要因素着手，采用平行平板电极对20种植物性食品物料的电容和水分进行了测定，并用DES100测试了蔬菜组织切片的电特性。结果表明：食品物料的物理性质、化学性质及检测条件都会影响其介电特性，介电常数随检测温度的升高而增大，随频率的增高而降低。在测定条件一定时，水分含量是影响物料介电常数的最主要因素，物料的水分含量以及水分的存在状态都直接影响到电特征测定值。介电常数随水分含量的减少而呈下降趋势，水分含量与介电常数之间呈直线相关性，对粮食类而言，可以用相同的定标方程描述，即Y=51.708X-49.531(X为介电常数，Y为水分含量)，而对果蔬类物料，因差异较大，不能建立适宜于不同种类果蔬的定标方程，但每种蔬菜物料可以建立相应的水分含量与介电常数之间的关系方程。 确定了电容、介电常数、电导等参数为介电特性的代表特征值，在0.1-100kHz频率范围内，利用电物性检测仪LCR进行物料品质无损检测和加工过程在线检测的研究。以物料水分存在状态和含量变化为主线索，较全面地应用研究了基于介电特性检测蔬菜静态贮藏过程、动态干燥、冷冻过程及油炸过程的控制方法、技术和装置。 ② 通过自制的无损检测样机、LCR测量仪以及平板电极组成试验所需的测试系统，研究了常温下几种蔬菜贮藏过程中的介电特性，并利用化学方法测得的新鲜度指标与介电特性进行了对比分析，首次研究了介电常数与几种新鲜度定量指标的相关关系，结果表明：在0.1～100kHz的测试频率范围内，几种蔬菜的介电特性与其色泽、硬度、水分含量等新鲜度指标之间具有显著的线性相关性：提出了可以根据蔬菜介电特性的变化来定性评价其新鲜度和内在品质，实现蔬菜无损自动化品质检测。 ③ 利用介电特性检测马铃薯油炸过程的研究，用示差扫描热量计(DSC)确定马铃薯的糊化温度范围，用介电特性测量仪(DES)测量加热条件下马铃薯的介电特性，用国家标准方法测定煎炸油的酸价、过氧化值和色度及马铃薯的水分含量，探讨油的品质与介电参数、马铃
宋丽荣[2]2012年在《新型食品物料冰点测定仪样机成型研究》文中认为冰点是果蔬、肉类、蛋奶等食品物料重要的物理性状之一。随着保藏技术的不断发展,冰温保鲜技术已成为食品物料保鲜贮藏的重要方法之一。冰温保鲜技术的关键就是要确定食品物料的冰点。对于多种食品物料而言,测定冰点有助于确定其适宜的贮藏温度或冻结温度,所以冰点的测定是一项重要的技术工作本文研究了电导率、温度和时间三者的关系,通过对多种食品物料冻结过程中电导率的测定,发现当物料温度降至0℃以下某温度时,其电导率会出现急剧下降的现象。而突变点的温度与用传统的温度测定方法所得冰点的数值能够很好地吻合,因此证明电导率发生突降时的温度即为物料的初始冻结点。从而建立了一种新的食品物料冻结点的测定方法,且此方法比传统温度测定法更加精确,应用范围更广本研究通过对物料不同冻结温度的选择,确定了-21℃作为冻结温度；用物料在冻结过程中电导率随温度变化的关系可确定物料的冰点,测定不同温度下物料的电导率值时电导率仪的温补常数设置为0.00%。选择不同的电导率仪进行比较试验,证明实验室电导率仪和工业电导率仪都能够测定食品物料的冰点,由于工业电导率仪能够与各种电极匹配,故本研究选择CON4000型工业电导率仪作为冰点仪成型的标准仪器。研究了电导电极常数对测定结果的影响,发现电极常数之间的倍数为1-10,而对应测得的电导率值的倍数在1-2之间,说明一种物料的电导率值的大小是在-定范围内的,但是由于电极常数不同,所测定的电导率范围不同,在测定物料电导率时只要选择合适测量范围的的电极即可,而不应选择电极常数过大的电极,否则会影响电导率值的精确度。通过对不同电极类型的研究,结果表明不锈钢电极与平板电极均可测定食品物料冰点。本研究设计出一种新型的三柱型电极,此种电极在测定物料冰点温度时能够很好的保持物料的组织结构,使得测定的数据更加准确。
李修渠[3]2000年在《食品物料的电特性及其应用研究》文中认为根据食品物料电特性进行的电磁处理方法主要有微波加热、高频波加热、通电加热、高压静电处理、高压脉冲电场杀菌、电渗透脱水等。这些方法具有传统方法所不能达到的许多优点，如：1）食品电磁处理可以减少营养成分的损失。采用通电加热，物料的升温速率快，而且均匀，对固液混合物可实现固体颗粒和液体的同时升温。采用高压脉冲电场杀菌可实现非热杀菌等；2）构成食品的分子或粒子，大都具有某种荷电的性质，因此，使用电场或电磁场可以对构成食品的最小单位进行最富效果的加工处理；3）利用食品电磁加工和检测，可实现加工自动化及食品品质的精确控制；4）电磁加工具有高效、节能、方便、卫生、易控制等特点。通电加热的电能利用率可达90％以上。电渗透脱水为一种节能脱水技术；5）由于煤、石油、天然气等能源的不可再生性，而核电站的逐渐完善，为食品的电磁加工提供了可能。因此，食品电磁加工技术的应用将越来越广泛。与食品热物性相比，对食品电特性的研究较晚，利用食品电特性完成的食品加工技术，才是近几十年的事。因此，开展对食品的电特性及其加工技术的研究是十分必要的。 本论文首先在研究各种食品物料电导特性的基础上，对豆浆的通电加热和肉的通电加热解冻做了较深入的研究，并为提高电渗透脱水速率提出了新的解决措施。其主要内容有： 1.建立了固体和液体食品电导率测量实验台，在该实验台上对豆浆、淀粉悬浊液以及肉的电导率等进行了测量研究，得到：1）豆浆的电导率随温度和固形物含量的增加成线性增加；对于相同浓度的豆浆，含渣时的电导率和加热速率略低于不含渣时的电导率和加热速率；电场强度对豆浆的电导率没有影响；2）豆渣悬浊液的电导率在60℃左右发生突变。经400MPa、10min超高压处理的豆渣所配成的悬浊液，其电导率在60℃以下高于未经处理的豆渣悬浊液的电导率，并且在60℃左右不再发生突变。这证明了大豆在磨浆后仍有一部分细胞组织没被破坏。通电加热或超高压处理破坏了这部分细胞组织，使其电导率升高。通过测量带渣和不带渣豆浆加热后的固形物和蛋白质含量，得到带渣加热的豆浆的固形物和蛋白质含量高于不带渣豆浆的固形物和蛋白质含量；3）淀粉悬浊液在通电加热时，在电导率随温度的变化曲线上表现为在糊化温度点上电导率下降，因此，可以用电导率的变化来判断糊化温度。水分含量50％以上不同浓度的淀粉悬浊液的糊化温度值基本不变；糊化温度随电场强度的增大而升高。这些变化规律与用其它方法测量所得结果是一致的；4）肉的电导率与肌肉纤维在电场中的方向有关，肌肉纤维平行于电场方向时的电导率高于垂直电场时的电导率；冻肉的电导率与肉内不冻结水分含量有关。 2.建立了浸泡通电加热解冻的模拟电路模型和导热模型。用模拟电路模型分析了肉内产热量和电能利用率；用有限差分法求解电场和温度场，得到肉在解冻 博十学位论文 摘要。过程中各节点的电场强度、产热量和温度的变化；并实验研究了肉的解冻过程， 实验所得到的结果与模型求解所得结果是一致的。认为在一定电导率的液体中通 电加热解冻可大大缩短解冻时间，并且肉最大面平行电场时的解冻效果优于垂直 电场时的解冻效果； 3．提出了提高电渗透脱水速率的措施一采用不等占空比的交变电场法。并建 立了电渗透脱水实验台。在该实验台上，使用不间断直流、等占空比交变电场和 不等占空比交变电场对豆腐皮和豆渣进行了电渗透脱水实验，得到：l）采用较 低频率的等占空比交变电场可提高电渗透脱水速率，并且，对于一定厚度的物料 在一定的电场强度下，具有最佳值；二）采用不等占空比的交变电场，脱水速宇 与不间断直流和等占空比交变电场相比，有了明显提高；3）探讨了豆腐皮和豆 渣在不间断直流、等占空比交变电场和不等占空比交变电场下的电渗透脱水机 理。认为采用不等占空比交变电场不论从提高电惨透脱水效果，还是从竹能人山， 都是较好的方法。 本文最后对通电加热解冻和淀粉糊化的测量以及电渗透技术提出了若干进一 步研究的建议。
周亚军[4]2004年在《含水果颗粒液态食品物料通电加热特性及影响因素研究》文中研究指明通电加热又叫欧姆加热（Ohmic Heating）、电阻抗加热（Resistance Heating）、焦耳加热（Joule Heating）、直接电阻加热（Direct Resistance Heating）、纯电阻加热（Electro-pure processing）和电力加热（Electro heating）。早在19世纪初就提出了通电加热的概念，并逐渐有了利用电能加热物料的研究报道。20世纪初，美国研制出用于牛奶杀菌的通电加热装置，但因没有合适的惰性电极材料而失败。90年代，英国的APVBaker公司开发出研究型的通电加热装置，于是英国、法国、日本和美国相继将其用于食品的开发研究。随着食品加工技术的发展和生活水平的提高，人们要求最大限度地保留食品的色、香、味及营养成分。传统的食品加热技术在某些场合往往满足不了这种需要，而通电加热技术由于其具有物料升温快、加热均匀、无污染、易操作、热能利用率高、加工食品质量好等优点，近年来逐渐引起国内外食品科学工作者的关注。目前，通电加热技术在美国正用于低酸性或高酸性食品的开发研究；在日本用于研制含草莓的酸牛奶、鱼糜制品及豆腐的加工等。在国内，自1996年以来，中国农业大学中日食品研究中心在我国率先对通电加热技术进行了应用基础研究，目前已将该技术应用于豆浆加热、豆腐制作、淀粉糊化、肉解冻和豆渣的节能干燥等领域研究。从目前国内外的研究发展情况来看，通电加热最具有潜力的应用领域是含颗粒流体食品的无菌加工。通电加热技术具有很大发展潜力，但也存在许多问题需要进一步研究和探讨：（1）加热速度的控制是食品通电加热技术实用化的难关之一；（2）对于非均质的固液两相食品原料，各部分电阻不同，在通电时内部电流能否均匀地分布，成为影响加工品质的关键；（3）含颗粒食品的密度过大或过小难以保障加热效果；（4）对含水果颗粒液态食品物料通电加热特性及影响因素的研究不够系统、细致和深入，尤其含水果颗粒亲水性胶体溶液通电加热特性及影响因素的研究，国内外未见报道；（5）有关通电加热对含水果颗粒液态食品物料理化性质的影响研究，国内外资料也少见报道；（6）对水果颗粒在液态食品物料通电加热中温度变化规律的研究较少，有必要进一步研究。食品通电加热是一种新型的加热杀菌和加工技术，特别是对于粘度较高或带颗粒食品可以进行连续地加热杀菌与加工的一种新方法。通电加热技术与传统杀菌及加工技术有本质的区别。常规的加热杀菌及加工方法是依靠施加热能通过对流、传导或辐射等方式使食品加热，并达到烹调、杀菌和加工的目的。在加热过程中，要使颗粒物料的中心达到所要求的杀菌温度，必须要较长时间的加热，这样不但会增加食品营养成分的损失，而且由于颗粒周围液体的过度加热，又会导致颗粒食品外表的煮烂而影响颗粒的完整性，使产品的商业价值和品质下降。若采用通电加热，则能很好地克服上述的缺陷，因为这种加热方法可以使颗粒的加热速率与液体的加<WP=119>热速率基本上相接近，并可以较快的速率（约1~2℃/S）同时使液体和颗粒加热，因而既缩短加热时间，又可获得高质量的制品。对粘稠含颗粒食品而言，颗粒的尺寸、形状、密度、固液体积比及流体的粘度等因素都会影响颗粒的加热状况和其表面传热系数。这些因素的存在，都增加了含颗粒食品无菌加工技术的难度。通电加热与传统无菌加工技术不同，它是利用食品本身所具有的电不良传导性所产生的电阻来加热食品，使食品不分液体、固体均可受热一致，同时更能保持食品颗粒的完整性，是目前用来加工含颗粒液态食品最被看好的技术之一，其未来研究发展潜力很大。因此，含水果颗粒液态食品物料通电加热特性及影响因素的研究具有重要意义。本文主要的研究内容：研究各种液态食品物料的pH值、电导率、通电加热时间与加热速度及其之间关系和其在通电加热中各点的温度变化规律；研究含水果颗粒果汁（亲水性胶体溶液）的通电加热特性，即通电加热时间、加热速度、电导率及其之间关系和其各点温度变化规律，重点研究水果颗粒的尺寸、种类、浓度、形状、果汁和亲水性胶体溶液中电解质的浓度（柠檬酸含量）、亲水性胶体溶液的浓度和不同加热装置对水果颗粒在液态食品物料通电加热中温度变化规律的影响；研究通电加热对含水果颗粒液态食品物料理化性质的影响，即通电加热前后果汁和颗粒的总糖、总酸、可溶性固形物、浊度、Vc含量、水果颗粒的硬度值与抗压强度值和亲水性胶体溶液粘度的变化。通过本文研究，得出如下结论：（1）通过对液态食品物料通电加热特性的研究，得出：①电导率是影响食品物料通电加热速度的主要因素，电导率大，温度升高快，加热时间少，加热速度大；液态食品物料的电导率与加热温度是一种线性关系，随着温度升高而按线性规律增大，随着电解质浓度和电导率初始值的增大而增大。②pH值也是影响加热速度的因素，pH值小，酸性强，电导率大，加热时间短，加热速度快。③液态食品物料通电加热中的电导率、加热时间、加热速度和加热中各点的温度变化规律因物料而不同。各种果汁、含盐含酸含蛋白较高的液体食品物料都适合通电加热加工，且加热速度都较大。④马铃薯淀粉胶体溶液通电加热中的电导率与加热温度是一种
王冉冉[5]2012年在《豆浆高频通电加热与极板污染控制研究》文中提出本论文以物理学、电磁学、食品物性学、化工原理、测试技术等多学科的理论为基础,主要开展了三个方面的研究工作：一是自行设计并制作了用于液体食品通电加热的高频大功率电源和液体食品高频连续通电加热装置,解决了通电加热中极板污染等制约通电加热技术发展的关键性问题；二是通过自行研制的设备,对豆浆的部分理化特性做了相关实验,阐述了通电加热对豆浆主要特性的影响；三是通过对豆浆通电加热过程中极板污染机理的研究,设计了污染的控制方法,提出了最佳通电加热条件。主要内容有：1、开发研制了用于液体食品通电加热的高频大功率电源和液体食品高频连续通电加热装置,包括电源部分和液路部分两个模块,该装置的电源和流量参数都可调,方便研究不同条件下,液体食品通电加热过程中各种参数的变化。电源部分包括平滑调节电压、占空比、频率和对加热室双极性高频方波电压电流的采集等,使该装置能够完成在不同电场条件下特性变化的研究。液路部分包括调节加热室压力、流速等,使装置能够完成不同加热条件下液体食品特性变化的研究,同时可以通过调节流量控制加热时间,通过调节压力防止被加热液体食品沸腾等。2、设计制作了试验研究装置能够实时采集较大频率范围不同占空比的双极性方波电压和电流信号。3、提出了利用复阻抗研究豆浆电导率的方法,利用该方法研究了豆浆通电加热中豆浆电导率的变化,试验研究发现,低频下,豆浆电导率随频率升高增大,频率超过1000Hz时影响不明显。不同频率下,豆浆的电导率虽然不同,但是其随温度的变化规律都是线性的,豆浆的固形物质量分数会影响电导率,但是不会影响其变化趋势。4、通电加热过程中,大豆蛋白的热变性和豆浆在空气中暴露的时间会增大豆浆的电导率。5、蛋白质在极板上的黏附会发生焦糊,在豆浆电导率的测量中,会使豆浆的电导率下降。6、研究了豆浆通电加热中极板污染的问题,研究发现,极板的污染主要是豆浆中蛋白质在极板上的黏附造成,并且由于黏附物的电阻相对豆浆较大,因而其发热相对较快从而加速了污染。提出极板污染最可行的解决办法是升高电源频率,并确定了固形物含量为6.8%的豆浆,电流密度为5000A/m2,利用白行研制设备通电加热时的最佳条件。本文最后总结了通电加热技术中的关键性问题和需要进一步研究的内容,并为通电加热技术在我国的推广应用提供了理论和试验依据。
王瑞[6]2010年在《典型蔬菜制品高效微波冷冻干燥的工艺与机理研究》文中研究说明真空冷冻干燥(FD)是获得优质脱水产品的最好方法,但是由于常规加热的冷冻干燥过程传热传质速率较低,干燥时间长,能耗大,因而限制了它的进一步推广。在冷冻干燥中采用微波作为替代热源,则称为微波冷冻干燥(MFD)。微波加热能够实现被干燥物料内部的容积加热,可提高冷冻干燥速率,从而缩短干燥时间,降低能耗,已在一定程度上显示其优越性。但微波冻干用于高水分含量食品原料脱水时由于冰和水介电特性的巨大差异会导致干燥速率提高不明显、品质较难控制。本论文以蔬菜汤料和马铃薯为试验原料,采用理论结合试验研究的方法,提出基于改善物料介电特性的高效微波冻干方法,在保证产品品质稳定的前提下,以解决目前高水分蔬菜冻干普遍存在的干燥时间长,能耗大,成本高的问题。首先,研究了蔬菜汤料的微波冷冻干燥特性和工艺,并考察其干燥后的品质特性,得出了微波功率、物料厚度、装料量和物料温度上限等参数对蔬菜汤料MFD过程和产品品质的影响规律；并以干燥时间、能耗和感官品质为评价指标,通过响应面分析法确定了蔬菜汤料微波冷冻干燥的最佳工艺条件为：微波强度1.0-1.4 W/g,物料厚度20mm,物料温度上限控制在52-58℃。其次,针对化学成分可能影响物料的介电特性,从而影响物料冻结后的微波吸收能力和干燥速率,研究了常用于汤料中的几种食品调味配料(食盐、蔗糖和味精)的含量变化对蔬菜汤料介电特性和MFD过程的影响规律。发现食品配料成分对冻结和未冻结的蔬菜汤料的介电特性有显著影响,冻结后蔬菜汤料的介电损耗因子随加入食盐、蔗糖和味精的浓度增大而增加,其中食盐的影响最大。食盐、蔗糖、味精的添加均可提高MFD速率,缩短干燥时间,其中食盐对干燥速率的影响最大。利用响应面分析法优化了三种调味配料的最佳添加量范围为食盐3.2-5.3%,蔗糖2-6.8%,味精含量在4.5%以下时,对干燥时间和感官品质影响不大,可根据配方需要添加。并讨论了食盐、蔗糖和味精影响物料介电特性的机理,得出冻结的蔬菜汤料介电常数和介电损耗因子提高主要是由于调味料的添加使汤料中未冻结水分增多的结论。再次,对具有不同介电特性的蔬菜汤料的FD与MFD过程进行了比较研究。发现蔬菜汤料的MFD速率显著大于FD速率,调味料的添加使蔬菜汤料在低温下的介电常数和介电损耗因子显著增大,微波吸收能力增强,从而使其MFD速率进一步提高；而调味料的添加并不能提高蔬菜汤料的FD速率。能耗和产品品质比较表明,合理添调味成分改善蔬菜汤料的介电特性,可使其在保证产品品质的前提下提高MFD速率,缩短干燥时间,减少能耗,与无调味料的蔬菜汤料MFD及普通FD相比具有明显优势,是一种有潜能的干燥方法。还研究了渗透脱水对马铃薯片MFD特性和色泽、质构和复水比等品质属性的影响。结果表明,部分渗透脱水预处理可有效提高微波冷冻干燥速率,但过度的渗透处理对产品的品质有不利影响。与未处理样品相比,5%食盐或30%蔗糖溶液渗透预处理后的马铃薯片具有较短的MFD时间和较好的产品品质。最后研究了漂烫和未漂烫的马铃薯片在MFD和FD过程中的微观结构变化,并对产品的维生素C含量,淀粉含量、色泽、质构和复水能力等品质特性进行了评价。结果表明,在MFD和FD过程中,漂烫和未漂烫的马铃薯片的微观结构变化都主要发生在冻结和升华干燥阶段,在解吸干燥阶段细胞结构没有发生明显变化。发现漂烫后的马铃薯片更易受到冻结过程的破坏。MFD产品与FD产品具有相似的品质。
刘微[7]2005年在《含水果颗粒果汁通电加热特性及其理化性质研究》文中研究指明食品的通电加热技术虽然在一个多世纪以前就已经出现,但到目前为止,人们对其认识还不够全面和深入,这一技术的商业应用也很不广泛。国外有一些通电加热方面的研究,但是通电加热技术在我国的研究或产品开发技术应用方面可以说处于刚刚起步阶段,而含水果颗粒果汁的通电加热研究还属空白。本文的研究内容如下:(1)研究各种液体食品物料的通电加热速度、温度及电导率变化规律等通电加热特性。(2)研究含水果颗粒果汁的通电加热速度、温度及电导率变化规律等通电加热特性;建立所含水果颗粒尺寸、浓度及形状与通电加热所用时间的正交多元线性回归数学模型,确定主次影响因素。(3)测定通电加热等几种方法加热后含水果颗粒果汁的理化指标,研究果汁和水果颗粒的营养损失。本文的研究可为含颗粒液态食品加工提供理论和实验基础,并可为含果肉果汁及含果肉果冻类食品工业提供理论依据,为实现工厂化提供实践基础。
黄智[8]2018年在《大豆射频加热过程有限元模拟及均匀性优化研究》文中研究指明大豆是一种重要的粮油作物,我国大豆的产量、消耗量及储藏量均位居世界前列。然而在储藏过程中虫害问题会引起大豆污染、霉变或结块,使大豆品质严重下降,造成较大的经济损失。大量研究表明射频加热技术可替代传统的化学熏蒸法对大豆进行采后杀虫,但加热不均匀是阻碍该技术大规模推广应用的主要技术难题。本研究针对这一问题,以大豆为主要研究对象,在试验的基础上利用有限元分析软件COMSOL Mutliphysics构建了射频加热电磁-热场耦合计算数值模型,并对其进行求解。重点从选择性加热、加热速率和加热均匀性等方面进行射频场能量分布的影响因素研究,根据模拟结果提出改善大豆射频加热均匀性的有效措施。除此本研究还在6 kW,27.12 MHz的射频系统中进行试验来对有限元模拟结果进行验证,并优化加热参数,为大豆加热均匀性的提高寻求最佳方案。主要研究内容和结果如下:(1)从电磁学和传热学的基本理论出发,通过分析大豆射频加热过程中的电磁-热转换机理,针对描述电磁能与热能传递通量的数学方程,测量了大豆的物理和介电特性。大豆的介电特性随频率的升高而减小,比热容和导热系数均随温度和含水量的升高而增加。在此基础上,建立了大豆射频加热的瞬态理论模型。(2)为研究模型中大豆颗粒尺寸对求解精度的影响,将一整筐散装大豆分别设定为多个球形颗粒均匀分布模型和多孔介质均质体模型后进行求解,并通过试验的方法对两种模型的可靠性和适用条件进行了分析。对于尺寸较小的颗粒物料(直径≤1 cm),使用空气-物料混合的多孔介质均质体模型就可满足精度要求,此时单个颗粒内部的温差较小(3°C以内),且颗粒表面的温度分布也很均匀。多颗粒模型则适用于大颗粒物料(直径>1 cm)的有限元建模,此时单个颗粒内部的温差较大,不宜被忽略。(3)根据大豆和害虫随温度变化的介电常数和损耗因子,分别建立了大豆和害虫内部的热量传递理论模型。模拟和试验结果均表明当害虫分别位于大豆样品的上、中、下三层中心时,害虫和大豆的平均温差依次为5.9,6.6和6.2°C,证明了射频波在大豆与害虫之间的选择性加热特性。当害虫处于整筐大豆的表面层中心位置,害虫的尺寸相对较大,或者害虫以水平方式存在于大豆样品中时,均会弱化其在大豆中的选择性加热效果。(4)通过构建多参数与加热速率之间的三维数值模型并对其进行试验验证,确定了影响加热速率的主要参数及各参数间的相互影响关系。物料的比热容和密度对加热速率的影响规律相似,极板间距与加热速率间存在对数线性关系,物料越接近极板的部分加热速率越高。上极板电压、物料含水量和介电特性是影响加热速率的重要因素。其中当大豆的介电特性变化±20%时,其加热速率改变了74%。当物料的损耗因子和它的介电常数值接近时,可获得最大的加热速率。(5)根据加热均匀性与加热速率的关系,基于多种参数与射频能量场之间相互作用机理的研究,建立了加热均匀性评价模型并对改善大豆加热均匀性的多种有效途径进行了分析。当上极板面积为物料表面积的1.32倍时,大豆中间层的最高温度从71°C降低至57°C,均匀性指数从0.14减小到0.07;当物料周围的环境空气被替换成损耗因子较小且介电常数和物料介电常数接近的介质材料时,物料中间层的最大温差从24°C降低到15°C,均匀性指数从0.14减小到0.06;当物料被放置在两平行电极板的中间位置时,均匀性指数从0.14减小到0.12。以上结果充分说明这些措施对射频能量分布均匀性的影响显著且便于调控,是优化加热均匀性的有效手段。(6)为研究物料周围不同介质材料对物料内部射频场能量分布的影响,分别建立了放置在聚丙烯和聚苯乙烯塑料容器中不同含水量大豆样品内部的三维能量场分布模型并对其温度分布规律进行了求解。结果表明聚苯乙烯材料对射频场能量分布及加热模式的影响更加明显,是干预射频三维能量场分布的最佳媒介。在充分试验的基础上,选择聚苯乙烯容器的壁厚和圆角半径为优化分析的对象,得到了改善大豆加热均匀性的最佳参数组合。即聚苯乙烯容器的壁厚为8 cm,圆角半径也为8 cm时,含水量为7.86%(w.b.)的大豆中间层最大温差从20°C下降到5°C,均匀性指数从0.122减小到0.085。这表明该方案具有可行性,能较为明显地改善大豆中射频场能量分布的均匀性。(7)为了增加射频加热技术的实用性同时获得适用于采后大豆加工工业的加热均匀性优化新途径。利用试验验证后的有限元模型建立了大豆样品和周围介质材料物理特性之间的准确数学解析式。当介质材料(聚苯乙烯容器)和被处理物料的介电常数、密度均符合所建立的关系,且容器的损耗因子为物料损耗因子的0.01-0.1%时,可得到优化物料加热均匀性的最佳方案。从而为射频加热均匀性的改善,加热参数的优化以及规模化射频加热技术的推广应用提供坚实的基础数据与理论支撑。
李陆星, 李法德, 张宜宝, 耿爱军[9]2006年在《农业物料的电特性及其在农产品加工中的应用》文中认为通过对国内外农业物料电特性研究资料的分析,综述了农业物料的电特性,介绍了电特性在农产品加工中的应用,主要包括农产品的品质检测、种子的处理、加热与杀菌保鲜、干燥与脱水等。并对今后的研究提出了一定建议。
刘海军[10]2013年在《微波真空膨化浆果脆片的机理研究》文中研究说明采用微波真空方法膨化浆果制品是一项新颖技术。微波真空膨化过程中，浆果的介电特性是影响其能耗和品质的关键指标。本研究的目的是分析浆果鲜片介电特性在微波真空场中动态变化规律，确定浆果鲜片最佳微波真空膨化模式和参数，获得高品质的浆果微波真空膨化脆片。该文研究以树莓为研究对象，研究微波真空膨化条件对浆果鲜片的介电特性指标（介电常数和介电损耗因子）的动态影响，以获得合理的微波真空膨化方案。研究微波真空膨化的动力学特性，构建理论与经验结合的微波真空膨化动力学模型；进行微波加工的介电特性研究，考虑微波能吸收和衰减因子，构建浆果微波真空膨化动态介电模型；根据动态介电特性，采用Matlab软件编程模拟内部温度、水分分布，采用Visual C#.Net软件进行膨化体积模拟；以提高脆性和膨化率为目标，采用遗传算法结合神经网络的方法优化微波真空膨化动态参数，并将其与响应面优化及试验结果进行对照。研究得到主要结论如下：1在确定了配方的基础上，构建浆果微波真空膨化动力学模型，并分析真空压强和初始含水率对膨化速率的影响。在浆果微波真空膨化过程中，膨化速率符合Sigmoid模型函数。在微波真空膨化前期，符合缓慢增加的受限增长Logistic模型；在膨化后期，符合单调递减的修正的Logistic模型。在浆果的微波真空膨化过程中，浆果鲜片吸收微波能，内部产生水蒸气的压力，与外部真空压力的差是鲜片膨化的动力。真空压强和初始含水率对浆果微波真空膨化的平均膨化速率均有极显著影响。2分析推导出浆果动态介电特性指标模型，通过四因素五水平的响应曲面中心组合试验，计算出介电常数和介电损耗因子，并分析微波真空膨化条件对介电特性的影响，影响因素为真空压强、膨化时间、初始含水率和加工量，响应指标为介电常数和介电损耗因子。初始含水率对脆片介电常数和介电损耗因子的影响均极显著，在膨化前期，介电常数随着初始含水率的增加而减小；在膨化后期，介电常数随着初始含水率的增加先减小后增大。而介电损耗因子在整个膨化过程中均随着初始含水率的增大而增大。各因素对介电常数和介电损耗因子的影响程度相同：初始含水率大于时间大于真空压强大于加工量。加工量为96g，初始含水率为22%条件下，在膨化前期，脆片的介电常数随着加工量的增大而增大；在膨化后期，介电特性随加工量的增大而减小。在低初始含水率水平下，脆片的介电常数与温度具有负相关性，但是在高初始含水率水平下，膨化时间对介电常数与介电损耗因子的影响均不显著。3根据微波真空膨化浆果脆片的机理，推导出动态介电模型，利用推导出的动态介电模型，进一步推导出微波真空膨化过程中的传热、传质数学模型，利用计算机模拟的方法得到温度、水分分布规律。较高的内部温度对热量传递有显著影响，随着果片半径的增加，温度减小，随着厚度的增加，温度也减小，在厚度与半径增加的方向上，温度梯度较大。温度最高点在果片内部中心，最低点在果片边缘。4用遗传算法（GA）结合BP神经网络（BPNN）的方法，优化了浆果微波真空膨化工艺参数，得到膨化脆片脆裂用功为最小值时的最佳工艺参数。与实际的实验结果相符，并略优于响应面优化的结果，基于遗传算法-BP神经网络对浆果微波真空膨化最佳工艺参数进行优化是完全可行的。研究了微波能在树莓鲜片内的吸收和热转化规律，建立树莓鲜片的介电常数和介电损耗因子与其温度、含水率、孔隙率间的数学模型，并仿真不同微波真空条件下树莓鲜片膨化过程，确定合理微波加热模式，并优化微波真空膨化工艺参数，研究成果可为浆果的微波加工提供理论依据，有望提升中国浆果深加工的技术水平。
参考文献：
[1]. 蔬菜物料的介电特性及其应用研究[D]. 秦文. 西南大学. 2006
[2]. 新型食品物料冰点测定仪样机成型研究[D]. 宋丽荣. 海南大学. 2012
[3]. 食品物料的电特性及其应用研究[D]. 李修渠. 中国农业大学. 2000
[4]. 含水果颗粒液态食品物料通电加热特性及影响因素研究[D]. 周亚军. 吉林大学. 2004
[5]. 豆浆高频通电加热与极板污染控制研究[D]. 王冉冉. 山东农业大学. 2012
[6]. 典型蔬菜制品高效微波冷冻干燥的工艺与机理研究[D]. 王瑞. 江南大学. 2010
[7]. 含水果颗粒果汁通电加热特性及其理化性质研究[D]. 刘微. 吉林大学. 2005
[8]. 大豆射频加热过程有限元模拟及均匀性优化研究[D]. 黄智. 西北农林科技大学. 2018
[9]. 农业物料的电特性及其在农产品加工中的应用[J]. 李陆星, 李法德, 张宜宝, 耿爱军. 包装与食品机械. 2006
[10]. 微波真空膨化浆果脆片的机理研究[D]. 刘海军. 东北农业大学. 2013