熟肉真空冷却过程中水分迁移理论分析和实验（简报）

真空冷却过程是复杂的相变传热传质过程。该文在能量和质量守恒理论的基础上,经过适当的简化,建立熟肉真空冷却过程中水分迁移的数学模型来分析水分迁移机理。利用圆柱形熟肉块的真空冷却实验来验证真空冷却过程中水分迁移的数学模型以获得真空冷却过程中熟肉的温度和压力的变化。结果分析发现：温度的模拟结果与实验数据基本一致,最大误差在5％以内,这表明此模型能够很好地预测真空冷却过程中熟肉内部的温度和压力分布。而且,通过模拟结果和实验数据可以得知：真空冷却过程中水分从熟肉内部向外部迁移的主要驱动力是熟肉内部之间的压差以及熟肉与真空室内之间的压差。因此,在实际应用过程中,为了提高真空冷却速率,应尽可能降低真空室内的压力以增加水分迁移的驱动力。     

真空预冷结合微孔膜包装对鲜枸杞贮藏品质的影响

为了延长鲜枸杞贮藏保鲜期,该研究通过真空预冷结合微孔膜包装对鲜枸杞的贮藏品质进行研究,设置不同预冷终温(2、4、6℃)和终压(800～1 000、1 000～1 200、1 200～1 500Pa)对鲜枸杞进行真空预冷处理,通过比较真空预过程中鲜枸杞失重率、蜡质层和呼吸强度指标来确定较优工艺参数;之后将真空预冷较优工艺参数下的鲜枸杞用微孔膜包装后在(-1±0.5℃)的冷库中进行贮藏,以微孔膜包装处理和未经任何处理的鲜枸杞作为对照组,比较贮藏过程中硬度、可溶性固形物(Total Soluble Solids,TSS)、色差、呼吸强度、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性指标来综合分析不同处理对鲜枸杞贮藏品质的影响。结果表明:终温6℃和终压800～1 000Pa对鲜枸杞失重率影响较小;终温6℃和终压1 200～1 500Pa对鲜枸杞内表皮结构损伤较小;终温2℃和终压800～1 000Pa鲜枸杞呼吸强度最低,综合考虑3个指标,终温6℃,终压1 200～1 500 Pa为鲜枸杞真空预冷较优工艺参数;在贮藏期间,真空预冷结合微孔膜包装与其他两组相比较,可有效延缓鲜枸杞硬度和TSS下降,降低呼吸强度,抑制色差变化和CAT活性的下降(P0.05)。该研究为鲜枸杞贮藏保鲜提供新方法。     

熟肉真空冷却过程中水分迁移理论分析和实验

真空冷却过程是复杂的相变传热传质过程.该文在能量和质量守恒理论的基础上,经过适当的简化,建立熟肉真空冷却过程中水分迁移的数学模型来分析水分迁移机理.利用圆柱形熟肉块的真空冷却实验来验证真空冷却过程中水分迁移的数学模型以获得真空冷却过程中熟肉的温度和压力的变化.结果分析发现:温度的模拟结果与实验数据基本一致,最大误差在5%以内,这表明此模型能够很好地预测真空冷却过程中熟肉内部的温度和压力分布.而且,通过模拟结果和实验数据可以得知:真空冷却过程中水分从熟肉内部向外部迁移的主要驱动力是熟肉内部之间的压差以及熟肉与真空室内之间的压差.因此,在实际应用过程中,为了提高真空冷却速率,应尽可能降低真空室内的压力以增加水分迁移的驱动力.     

熟肉真空冷却过程的水分迁移对其肌肉组织的影响

该文以熟肉为试验材料，对真空冷却过程中熟肉内部温度场、水分蒸发速率以及含水率变化进行了试验研究。同时通过透射电子显微镜研究水分迁移对熟肉组织内部结构的影响。结果发现：熟肉的表面温度在4～5 min内从63℃降低到10℃，熟肉的平均含水率从71％降低到60.69％。真空冷却过程中水分的蒸发速率分为两个阶段：蒸发速率加速阶段和蒸发速率减速阶段。试验结果和理论分析显示，真空冷却过程中的水分迁移由两部分组成，一部分为由于产品内部温度不同造成不同的化学势引起食品内部的水分转移；另一部分为由于压力降低引起的水分蒸发或者沸腾后所产生的水蒸气的迁移。透射电子显微镜成像结果显示了经过真空冷却处理的熟肉中心和表面的肌肉组织形态没有发生大的变化。与真空冷却前相比，不管在熟肉中心还是表面，只是真空冷却后的肌肉纤维之间形成了更大的孔隙。     

真空冷却预处理在微波冻干胡萝卜片中的应用

为了探讨真空冷却预处理在微波冻干工艺中应用的可行性,该文以WDG-5型微波冻干设备为平台,以胡萝卜为试验原料,开展真空冷却预处理工艺试验以及3组不同工艺方法包括真空冷却后无冷库冻结、真空冷却后再冷库冻结、无真空冷却处理对微波冻干的影响研究。真空冷却工艺试验中,在真空泵和冷阱制冷机组满负荷运转的工况下,预处理22 min后胡萝卜片达到冰点,物料失水16.5%,在预处理60 min后,物料表层和芯部温度分别为-41.2、-29.5℃,物料总失水20%。3组冻干试验中,与无真空冷却处理组相比,真空冷却后无冷库冻结组、真空冷却后再冷库冻结组的干燥初期微波安全加载功率相对较高,冷冻干燥时间缩短了2 h,总耗电分别节省了17.3%、19.9%;3组试验的冻干胡萝卜片在含水率、复水率、颜色等指标方面均无显著差异,真空冷却后无冷库冻结组、真空冷却后再冷库冻结组的胡萝卜片维生素C保存率均超过80%,而无真空冷却处理组维生素Ｃ保存率为68%。结果表明,在胡萝卜片微波冻干工艺中应用真空冷却预处理技术,有效改善了冻干初期的微波低压放电问题,缩短干燥时间,降低能耗,并提高维生素Ｃ保存率。     

真空冷却预处理应用于微波冻干中的试验研究

本文在分析微波冻干工艺过程及真空冷却技术特点的基础上,提出采用真空冷却预处理的微波冻干加工工艺方案,并以WDG-5型微波冻干设备为平台,试验研究其可行性。重点开展了真空冷却预处理工艺试验以及三组不同工艺方法对微波冻干的影响研究：A.真空冷却后再冷库冻结;B.真空冷却后无冷库冻结;C.无真空冷却处理。真空冷却工艺试验中,在处理22min后胡萝卜片达到冰点,物料失水16.5％,在处理60min后,物料表层和芯部温度分别为-41.2、-29.5℃,物料总失水20％。三组冻干试验中,A、B两组干燥初期微波安全加载功率相对较高,冷冻干燥时间比C组缩短了2h,总耗电比C组分别节省19.9%、17.3％;三组试验的冻干胡萝卜片在水分含量、复水率、颜色等指标方面均无显著差异,A、B两组胡萝卜片Vc保存率达到82.5％,而C组Vc保存率为68％。结果表明,在微波冻干工艺中应用真空冷却预处理技术,可简化加工工艺,有效改善了冻干初期的微波低压放电问题,缩短干燥时间,降低能耗,并提高Vc保存率。     

菜心真空预冷效果的试验研究

为进一步探讨叶菜真空预冷效果，采用实际生产使用的真空预冷设备对菜心进行小批量的真空预冷试验，考察了预冷过程中菜心的质量损失、温度随时间的变化情况及相互关系，以及真空预冷对菜心品质的影响。结果表明：小批量（120 kg/次）菜心真空预冷过程只需15 min，平均质量损失率为2.3%；冷却阶段的质量损失随预冷时间延长、物料温度降低而增大；菜心茎、叶冷却速度有明显差异，冷却均匀性稍差；经真空预冷处理后贮藏的菜心呼吸强度明显减弱，外观品质下降缓慢，贮藏寿命延长，维生素C含量有所减少。菜心对真空预冷有良好的适应性。     

过鱼设施进口区域水温对集诱鱼效果的影响

库区水温分层与过鱼通道隔断是水利水电工程建设随之产生的生态环境影响之一。过鱼效果是评估过鱼设施建设成功与否的关键指标。对于存在水温分层的高坝工程而言,过鱼设施进口附近存在的温差效应是否会对进口区域的集诱鱼效果产生影响是当前应该解决的首要问题之一。该研究通过建立三维水温水动力数学模型与包含过鱼设施进口段和明渠河流段的物理模型,分别开展了水温水动力预测及实鱼过鱼试验研究工作,研究结果表明：温差效应对进口附近水动力条件影响甚微,影响区域主要取决于鱼道流量,而岸边水温量值则取决于温差的大小;增大明渠流量将增加上溯鱼类发现鱼道进口的难度;沿冷水区域上溯样本量占总样本的39%,沿温水区域上溯样本量占总样本的61%,由此可知,温水区域对洄游鱼类更具有吸引力;温差效应在一定程度上有利于洄游鱼类发现鱼道进口并在进口区域聚集,与冷水区域相比,温水有效区域鱼进入鱼道进口的尝试率提高了17个百分点。研究成果可为相关人员尝试采用改变水温调整洄游鱼类上溯路线,改善鱼道进口集诱鱼,进而提升鱼道过鱼效果提供思路。     

熟肉真空冷却过程的数值模拟

该文主要针对熟肉的真空冷却进行了研究，并模拟了真空冷却过程中的系统的压力变化、产品温度变化以及质量损失。模拟结果与试验数据相比较，结果发现数值模拟的结果与试验数据吻合得很好，模拟的压力与试验测定的压力的最大偏差在200 Pa以内；模拟温度与试验温度的差值在5℃以下；模拟与试验的质量损失的偏差在5％左右。数据模拟结果表明，文中的数学模型可以被用于预测真空冷却过程中的压力、温度和质量损失的变化，来分析熟肉的真空冷却过程。     

压力波动对卷心菜真空冷却效果的影响

为了提高结构紧密型果蔬的预冷效果,通过设定不同的压力波动区间,进行卷心菜真空冷却试验。分析了此过程中菜体温度变化规律,比较了不同的压力波动区间对冷却效果的影响。试验发现,压力波动区间分别为[560,660]Pa、[610,710]Pa和[660,760]Pa时,当卷心菜表面温度达到预定的2.50℃时,耗时分别为17.95、24.63和29.55 min,中心温度分别为8.50、2.99和3.26℃。结果表明：[610,710]Pa的压力波动区间,对卷心菜进行真空冷却的效果较好;真空冷却过程中,卷心菜中心至表面的温度变化的速度呈非线性分布;真空室的压力波动能够提高食品冷却过程中温度分布的均匀性。     

真空冷冻干燥过程参数对升华干燥能耗影响的组合试验研究

介绍了真空冷冻干燥过程参数对冻干能耗影响的试验研究，主要进行了对冻干过程影响显著的物料厚度、干燥室压强和加热板温度3个过程参数的二次正交回归组合试验和分析。得到这3个主要影响因素在其它二因素取5个不同水平时对升华干燥时间和干燥能耗的影响曲线和分析结果，表明影响冻干过程能耗的主次因素依次为：冻干物料厚度、加热板温度、干燥室压强，以及冻干时间和冻干能耗与这3个因素按二次规律变化，且变化规律具有明显的一致性。     

蛋胚成活性分拣机器人真空吸盘装置设计与试验

为解决168枚蛋盘自动分拣装置在分拣过程中,存在蛋胚跌落、胚浆吸出等问题,结合国内外现有蛋胚分拣技术,以负压控制灵活的真空发生器为核心,设计一种具有独立负压控制回路的真空吸盘装置.通过对蛋胚吸持过程的气流场分析,采用蛋胚与吸盘无接触时的悬浮力和接触时的负压吸力对比分析,优化吸盘缓冲机构,降低了吸持负压要求.对负压控制回路的真空发生器、储能器、吸盘、气管等器件进行性能试验和连接优化设计,构成具有168路独立的负压回路的真空吸盘装置.按照分析和设计制作样机,进行蛋胚分拣试验和负压系统的供压性能验证,每路独立负压回路,实现了稳定低压供应,降低了耗气量,在负压为-20 kPa时,胚蛋可靠吸持率为99.89％,无跌落和胚浆吸出现象,为类似分拣设计提供数据参考.     

南瓜片真空脉动干燥特性及含水率预测

为探索南瓜片真空脉动干燥特性,并实现干燥过程中南瓜的含水率预测,该文研究了不同常压保持时间、真空保持时间、干燥温度和切片厚度对南瓜干燥时间和速率的影响;利用温度传感器实时采集南瓜在干燥过程中的中心温度,阐述压力脉动过程对物料传热传质的影响;建立了输入层个数为5,隐藏层个数为11,输出层为南瓜含水率,结构为"5-11-1"的BP神经网络模型,实现对南瓜含水率实时预测.结果表明:真空保持时间和常压保持时间均对南瓜干燥时间有显著影响,干燥温度60℃,切片厚度7mm条件下,常压保持时间10min和真空保持时间9min所用干燥时间最短,约为352min;干燥温度和切片厚度均对干燥时间有显著影响,提高干燥温度、减少切片厚度能够有效缩短干燥时间.采用Levenberg-Marquardt算法为训练函数,经过有限次训练得到的BP神经网络模型,其预测值与实测值之间的决定系数R2为0.9968,均方根误差RMSE为0.0173,能够很好预测南瓜在真空脉动干燥过程中的含水率.研究结果为南瓜真空脉动应用以及含水率在线预测提供理论依据.     

热板-微波联合真空冷冻干燥茭白工艺优化

为降低新鲜茭白冻干作业能耗,提高冻干成品的品质,以总能耗、体积保留率、复水比、色差值为考察指标,开展了热板冻干、微波冻干、热板-微波联合冻干试验研究。研究表明:35℃热板冻干后茭白品质好,但能耗高;60℃热板冻干能耗低,但水分升华过快对茭白微观结构造成较大破坏,降低了茭白品质;采用35℃热板冻干8 h后,再采用60℃热板冻干或3 k W微波冻干可有效降低冻干能耗,同时冻干后茭白品质良好。在此基础上,采用均匀设计法,开展热板-微波联合冻干工艺参数优化试验研究,通过逐步回归分析,得出了冻干总能耗、体积保留率、复水比、色差关于加热板温度、脱水转换点、微波功率的三元二次回归方程,并通过四维切面等位线图分析了上述4个考察指标受3个试验因素取值变化的影响机理。最后,采用综合加权评分和逐步回归分析得出综合指标关于加热板温度、脱水转换点、微波功率的回归方程,进一步确定加热板温度为30℃、脱水转换点为72%、微波功率为3 k W为最优的热板-微波联合冻干工艺参数,此时综合加权评价指标值76.07,总能耗、体积保留率、复水比、色差分别为90.6 k W·h、51.86%、10.59、4.32。该研究为制定产品优良、高效节能的冻干工艺提供参考。     

真空预压技术加固软土地基的现场试验研究

结合上海某机场跑道真空预压加固软基的试验成果,对加固试验区的地表沉降及其估算方法,不同深度处的超孔隙水压力消散和加固效果等方面进行了研究.结果表明,加固区土体沉降从大到小依次为场地中央、场地边缘和场地角落,反映出真空预压的空间效应;当真空度发生变化时,加固区竖向排水体负压沿深度的分布基本一致,负压范围集中在58～65 kPa,约占膜下真空度的68%～76%;该地基表面沉降能够联合竖向等效渗透系数、一维太沙基固结理论和分层总和法进行估算.     

不同装载率及补水量对杏鲍菇真空预冷的影响

真空预冷的补水可以有效降低真空预冷产品的失水率。通过试验研究了真空槽装载率、真空预冷前补水量对杏鲍菇贮藏期的影响。真空槽内的装载率分别为20%,40%和60%。预冷前的补水量分别为0、12和18g/kg。杏鲍菇的初始温度分别为11和16℃。试验结果表明,出现沸点时的真空槽内压力值会随装载率的升高而升高,预冷时间会延长。补水量对真空槽内压力的影响较小,但是对杏鲍菇真空预冷的预冷时间和失水量具有重要影响。0℃环境贮藏14d的效果表明,补水量为18g/kg、装载率为20%时真空预冷后的杏鲍菇具有最好的保存效果。     

玫瑰花的微波真空干燥试验

为了提高玫瑰干花品质,减少干燥时间。该研究通过试验性微波真空干燥设备对玫瑰花进行干燥,比较了不同真空度和微波功率对玫瑰干花品质的影响。研究结果表明,真空度越高,物料内水分蒸腾而干燥的速度越快,物料温升越低。随着微波功率增加,干燥时间大大缩短。综合考虑玫瑰干花干燥时间、温度、形态变化和颜色等指标,并与热风干燥相比,选择真空度0.10 MPa,微波功率200 W,干燥时间80 min的微波真空干燥工艺为较适宜的干燥条件,研究结果为玫瑰花的干燥和工业化生产提供一定的理论依据。     

脉冲真空渗透预处理改善热泵干燥罗非鱼片品质

为了获得脉冲真空浸渍预处理条件对热泵干燥罗非鱼片品质的影响,以白度、脱水效率指数(DEI,dehydration efficiency index,)、Ca2+-ATPase活性、复水率和质构为检测指标,结合综合评分,进行了以循环率(真空维持时间/常压维持时间)、循环次数、真空压力和海藻糖浓度为预处理变化条件下单因素影响的系列试验。结果表明:在其他条件不变的情况下,每个单因素均有一个使干燥品质达到最佳的因素范围和最佳值。循环率在4∶4~5∶1min/min之间变化时,其综合品质较好,且以循环率为4∶2min/min时,综合评分达到最高。循环次数在3~5之间变化时,其综合品质与对照组相比提升幅度较高,且循环次数为4时,综合评分最高。脉冲真空压力在4~16 kPa之间变化时,对热泵干燥罗非鱼片的综合品质的提升效果较好,且真空压力为10 kPa时,综合评分最高。海藻糖质量浓度在90~170 g/L的范围内变化时,综合品质的提升效果较好,且海藻糖质量浓度在130 g/L时综合评分值最高。与常压渗透对照组相比,各品质指标都得到了不同程度的提升,各指标达到的最大升幅分别为:白度17.9%,复水率80%,Ca2+-ATPase活性93.6%,差异显著(P0.05)。脉冲真空条件下的浸渍预处理可以有效提升热泵干燥罗非片的综合品质,研究结果为改善同类产品干燥的预处理工艺提供参考。