功率输入模式对浆果微波加热均匀性的影响

提高干燥均匀性是微波技术在食品、农产品热加工研究的重要问题。为分析微波功率输入模式对浆状食品物料的温度及水分均匀性影响,以浆果果浆为高水分、高黏度、富含热敏性成分代表性物料,引入温度离散值（VT）、水分离散值（VM）、热区分布值（HTD）、温度对比值（CON）指标表征加热均匀性,解析连续和间歇变功率输入模式对浆果微波加热均匀性影响的原因。结果表明：在微波输入功率为800 W的微波加热过程中,果浆中依次出现缓慢升温（I）、温度稳定（II）和快速升温（III）3个阶段,其中温度离散值与热区分布值在升温区增加、在温度稳定区降低;水分离散值持续上升,温度对比值增大至温度稳定区、在快速升温区减小;在浆果微波干燥后期,果浆料层内冷、热点间温度差引起不均匀性减弱。微波在浆果物料边角产生过热效应是引起加热不均匀性主要原因。间歇变功率微波加热工艺可以改善均匀性,随功率转换点的减小,果浆温度离散值、水分离散值、和热区分布值的均匀度改善率增大;微波功率比的减小可提高加热均匀度,但当微波功率比低于0.5时会导致加热效率低;间歇时间的增大可以进一步提高果浆均匀度改善率,但间歇时间超过8 min后对果浆均匀度的改善程度减缓;选用微波功率转换点为第Ⅱ、Ⅲ阶段交界、微波功率比0.5、间歇时间8 min更利于提高加热均匀性与加热效率。研究结果为浆果类物料微波加热均匀性的评价提供数学模型,优化得到的变功率输入参数为提高浆果果浆的微波干燥均匀性提供技术参考。     

通电加热技术在食品工业中的应用研究进展

通电加热技术是食品工程中的一门新兴技术，食品物料的电导率是影响通电加热的主要参数之一。该文介绍了通电加热技术的基本原理和特点，分析了影响食品物料电导率的因素及其对通电加热的影响；讨论了通电加热在杀菌、肉制品加工、淀粉糊化中的应用，指出了通电加热研究中存在的问题，并对通电加热的应用前景进行了分析。     

秸秆料包微波加热过程的温度分布的数值模拟

为深入了解微波加热过程,该文主要对秸秆料包微波加热过程的升温特性进行研究。将微波加热考虑成内热源,并使用Lambert定律对内热源分布进行简化计算,进而采用具有内热源形式的导热微分方程对微波加热过程中大尺寸物料内的温度分布进行了数值计算。最后,采用自制的微波加热装置,对秸秆料包微波加热过程中的温度分布进行了测量,并与模拟结果进行了对比。结果表明：数值模拟结果能较好地反映微波加热过程中大尺寸物料内部的温度分布,进而揭示大尺寸物料内部的传热规律。研究结果对微波热解装置的设计和优化,以及微波热解技术的推广利用有一定帮助。     

挤压引起食品特性变化的数学模型研究综述

挤压是一项有效的食品加工技术,物料在挤压机内既受到加热又受到剪切,经历的是一个非等温过程,且停留时间出现分布。正确建立挤压食品特性变化的数学模型是对产品质量进行预测和控制的基础,可以将描述挤压引起的食品特性变化的数学模型分为6类:流变模型、动力学模型、降解模型、膨胀模型、质构模型和统计模型。含水率、温度、停留时间分布(RTD)、时温历程、剪切历程等因素都可能对产品特性产生影响。该文详细论述了在建立前3种模型的过程中如何考虑这些因素的影响。该文最后简要论述了今后的研究方向。     

微波钝化酶的机理及其设备开发

该文以酶对物料相互作用和影响的机理分析探讨抑制酶活性，以提高物料干燥加工后品质。并由此确定对某些物料，诸如人参等药用植物干燥钝化酶的新工艺，以及其微波设备设计和开发应用     

国外农产品及食品介电特性测量技术及应用

了解农产品和食品的介电特性对于微波设备和基于介电特性的物质组成成份检测仪的研发具有重要的意义。为了给国内农产品和食品介电特性的研究提供借鉴,该文介绍了目前国外常用的介电特性测量技术——平行极板技术、同轴探头技术、传输线技术、自由空间法和谐振腔技术;说明了各测量技术的特点、测试系统的组成和适用范围;综述了各技术在农产品和食品介电特性研究中的应用情况;并指出中国目前在该领域研究中存在的问题和今后的研究重点。     

微波干燥浆果过程中料层电场分布影响能量利用分析

浆果微波干燥时,果浆料层内部的电场随着温度升高和水分下降产生复杂、多变分布,直接影响微波能量的利用和干燥均匀性。为了解析树莓果浆微波干燥过程中的料层内电场分布影响微波能量利用的规律,通过对连续式微波干燥机设置4种输入功率(12、15、18、21 kW),从而控制干燥腔顶部磁控管开启模式,根据开启磁控管的数量和位置的变化进而解析果浆料层上的电场分布及变化规律;建立料层上电磁、质热传递的耦合模型确定果浆料层内的微波能吸收分布,结合料层内温度和水分的变化特性,探明微波干燥腔内的微波传递和能量利用效率规律。结果表明,不同功率下模拟和实测温度的均方根误差值分别为5.8、4.1、6.7、6.9℃,证明用所建立模型表征果浆物料层内的电场强度和微波能吸收分布具有较高的可信度。微波腔内开启磁控管的位置和数量决定横电场或横磁场的平面波,而平面波的入射角决定微波能转化热能能力。矩形磁控管波导开启模式为平行排列,且在长边方向上中心点间距为1/4微波波长的奇数倍时,高低电场的交错分布提高了整个料层的电场均匀性。高均匀分布的电场强度提高了微波能的吸收和转化效率,并改善干燥后物料的温度均匀性。研究结果可为提高连续式微波干燥机的能量利用效率和干燥均匀性提供理论依据。     

含水果颗粒液态食品物料通电加热温度场研究

利用自行设计研制的测试系统对含水果颗粒液态食品物料通电加热中颗粒中心与液态物料的温度及电导率变化进行测试,研究得出不同固液混合食品物料通电加热中温度和固液两相电导率的变化规律;固液两相的电导率及其加热中的变化不同是物料加热中非均匀温度场产生的主要原因,加热装置的管壁和入料口散热及电极板附近局部过热对物料在装置加热中的温度分布也一定影响。研究结果对进一步研究含颗粒食品电加热特性、研制实用的通电加热装置及开发高品质的含颗粒食品有参考价值。     

农产品中功能性成分的超高压提取技术研究进展

超高压技术是目前热门的农产品非热加工技术之一,也是最具产业化潜力的热处理替代技术之一。近年来,该技术已成为农产品加工技术研究领域的热点,而开展农产品及药材等原料的活性成分的超高压提取技术研究则已逐渐成为该领域研究的前沿之一。本文在对国内外相关研究报道的总结和分析的基础上,从黄酮类、皂苷类、多糖类、生物碱类、风味物质等功能性成分的角度,对超高压提取技术在农产品(食品)中的应用现状进行分析和综述,为该技术的进一步研究提供一定理论指导。     

食品挤压技术装备及工艺机理研究进展

以营养、低能耗、快捷为特点的新型食品挤压技术如超临界流体挤压(supercritical fluid extrusion)、双阶或多级挤压、挤压机与3D打印机等设备联用、智能化控制模拟技术受到关注。该文梳理了食品挤压技术装备发展概况;比较了普通低水分和高水分挤压、超临界CO2挤压、双阶或多级挤压以及挤压-3D打印联用等工艺技术的特点;总结了食品挤压能量输入与蛋白构象变化关系机理。结果认为:1)通过改进挤压设备材料和结构及与中近红外设备、流变仪、拉曼光谱仪等设备联用,提高其通用性、可视性和智能性,实现挤压过程全程监控,是今后挤压设备研发的方向。2)控制挤压过程中能量输入方式或大小,是挤压工艺研究要解决的主要问题,也是挤压工艺放大生产的关键点。3)建立挤压能量输入方式或大小、物料组分结构变化及产品品质形成研究体系,研究结果为实现挤压过程中能量输入精准调控提供参考。     

农作物秸秆微波热解特性试验

为了研究农作物秸秆在微波辐照下的热解特性,采用定制的微波加热装置,进行了整包秸秆的微波热解试验,并对秸秆微波热解的产物和能耗进行了考察。结果表明,微波加热过程中料包内部温度分布均匀,升温迅速。微波输入功率是影响加热过程的关键因素, 同时料包内部的传热传质对温度分布也有重要影响。微波加热会引发秸秆的热解反应,气体产物主要由氢气、一氧化碳、甲烷和二氧化碳等组成,通过氮吸附方法和扫描电镜分析,得到了固体产物的比表面积、孔容和孔径。微波热解电耗较大,应该合理选择微波功率和物料处理量,以提高经济性。该文结果可为农作物秸秆的资源化利用提供基础性资料。     

微波能在食品加工中应用及国内发展对策

本文通过介绍国内外在食品加工中微波能应用与发展动态,评述了微波能在食品加工中应用的优点与潜在前景,并指出我国发展该项应用技术需采取的对策。     

微波干燥过程中南极磷虾肉糜的传热传质及形变参数模型

该文以南极磷虾肉糜作为媒介,基于电磁学、多相传输和固体力学变形模型研究了微波干燥仿真模型。通过在软件COMSOL Multiphysics中求解电磁方程、能量和动量守恒以及变形方程得到模拟结果。红外热成像仪用于拍摄样品表面温度分布,光纤传感器用于测定样品点的瞬时温度。经过180 s的间歇微波干燥,空间温度分布、瞬态温度曲线(RMSE=2.11℃)、含水率(干基,RMSE=0.03)和体积比与试验值有良好的一致性,说明仿真微波干燥是可行的。此外,微波模拟干燥过程中将虾肉糜视为形变材料与刚性材料,在温度和含水率方面显示了较明显的差别且前者与试验值更为接近,且未考虑收缩模型的温度和含水率的RMSE分别为9.42℃与0.08。该研究还对液态水和气体的内在渗透性(±50%)以及吸水膨胀系数(±50%)进行了敏感性分析。含水率对液态水的内在渗透性较敏感(RMSE=0.089),对气体的内在渗透性较不敏感(RMSE=0.023),体积比对吸水膨胀系数非常敏感(RMSE=0.053)。     

通风改善发芽糙米微波连续干燥均匀性

为了提高发芽糙米微波干燥的均匀性,采用台架试验、计算模拟和理论分析相结合的研究方法,分析微波干燥机内料层上微波能分布规律,研究微波干燥时风速对发芽糙米干燥均匀性影响。结果表明:在波导馈口平行的微波干燥机上,馈口间存在耗损和反射,微波能利用率降低;在微波干燥过程中,通入室温空气带走发芽糙米蒸发出的水蒸气:风速低携带水蒸气能力弱,而风速高会导致气流分布不均匀,合适风速在0.5~1.0 m/s。在微波干燥时引入通风方式,可提高微波干燥均匀性,从干燥工艺方面解决因电场分布引起干燥均匀性差的问题。研究结果为微波干燥机的干燥腔结构设计和干燥工艺优化提供依据。     

射频制热技术应用现状及土壤射频消毒展望

土壤消毒领域经过多年发展,已经形成较为成熟的应用市场。针对化学、生物等传统消毒方式已经不能满足目前土壤消毒多元需求的问题,该文聚焦现代土壤消毒的应用需求,较为明确的分析了传统消毒方式的显著效果及典型缺陷,基于现有研究基础,探索性的提出将射频制热消毒技术应用到土壤消毒领域并研制对应装备的设想。首先,综合归纳了射频制热系统的组成、分类及制热性能影响因素,并分析了射频制热不均性的基本原因;其次,梳理总结了射频制热技术在工业、医疗、纺织轻工业、林业产品加工、农副产品加工等领域的应用现状,并针对农副产品的消毒杀菌、干燥解冻等加工的发展历程进行了重点概述;再次,基于搭建的射频制热试验平台进行的土壤制热试验表明:电极结构形式对土壤制热性能的影响明显,是制热不均匀的显著影响因素;此外,结合学者的研究及土壤制热试验,从射频制热系统自身制热机理、土壤自身受热特性、物料与射频的匹配等角度深入分析了射频这种物理制方式的应用缺点,根本原因及改进方法,提出了改善土壤射频制热均匀性的建议;最后,针对未来土壤消毒领域的应用提出了田间土壤、有机质土壤射频消毒装备分开设计的思路,并基于对射频制热在其他领域应用缺陷的认知,分别提出了更合适射频制热电极结构形式与受热物料的匹配方案。该文论述可为土壤射频消毒应用领域的装备研发提供一定借鉴。     

The Central Agricultural Library and the National Information System on Food Economy in Poland

The Central Agricultural Library (CAL) functions as Poland's main center of source material processing, information dissemination, and material distribution. Users are primarily researchers affiliated with univsersities and research institutes. The Information System on Food Economy (SIGZ) covers: (a) agricultural supply and food industry with means of production and services, the "supply aggregate," (b) production of primary agricultural products (raw materials), the "farming aggregate," and (c) food processing and distribution, the "processing and distribution aggregate."     

基于碳纤维红外板加热的干燥装备设计与试验

为探索基于碳纤维红外板加热的真空脉动干燥特性,该文将碳纤维红外干燥技术和真空脉动干燥技术相结合,设计了基于碳纤维红外板的真空脉动干燥装备。该装备由干燥室、真空系统、单层干燥单元、控制系统组成。为便于分析,将实际真空脉动过程划分为4个阶段：抽真空阶段、真空保持阶段、破空阶段、常压保持阶段。设计了基于MODBUS协议的控制系统,以触摸屏为主机,单片机为从机,组成控制器网络。基于干燥室内真空度的监测,采用时序控制,实现干燥室内“真空—常压”的连续转换。基于对碳纤维红外板温度的监测,结合物料内部温度的反馈,实现对干燥温度的有效调控。并以20 mm×20 mm×5 mm的苹果块为试验原料进行试验验证。结果表明：1）该干燥装备设计方案和控制方案可靠,可实现“真空—常压”的连续脉动,并有效干燥物料;2）碳纤维红外板功率1.1 kW/m2,发热面距离料盘上表面3 cm情况下,干燥效果较佳;3）当碳纤维红外板表面温度为65℃时,在真空保持阶段,苹果块内部温度约为31℃,常压阶段,会迅速上升到约37℃。干燥后期,碳纤维红外板表面温度有波动下降趋势,适当降低其温度有助于干燥进行。相比红外热风干燥,苹果块干燥时间缩短30%;4）两种干燥方式下干燥的苹果块色泽存在明显差异,真空脉动红外干燥较优。该文研究的干燥装备和研究结果可应用于苹果块等果蔬物料的干燥,并可为红外干燥技术、真空脉动干燥技术的联合应用提供理论依据。     

微波对大豆蛋白氧化聚集体结构及功能特性的影响

为了探究不同时间微波处理对大豆蛋白氧化聚集体的结构和功能性质的影响,由偶氮二异丁脒盐酸盐(2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride,AAPH)诱导构建大豆蛋白氧化反应体系,采用功率为350 W的微波对其照射不同时间(0、10、20、30、40、50、60、70 s),探究微波处理对氧化聚集大豆蛋白的结构特性和加工特性的影响。结果表明,氧化可诱导形成粒径、分子量更大,结构更致密的蛋白质聚集体,同时对加工特性造成损害。适当时间(<30 s)的微波处理会导致氧化聚集体的分子结构打开、粒径降低和浊度降低,无序结构减少,进而改善了起泡性、乳化性和持水、持油性。长处理时间(>30 s)的微波处理导致已解聚的大豆蛋白分子重新形成更大的分子聚集体,降低功能性质。这表明微波物理场可以通过改变大豆蛋白氧化聚集体的结构和聚集行为调节其功能性质,为大豆蛋白功能性质的改善及微波在大豆蛋白氧化聚集体行为调控的应用方面提供参考。