基于流变和电特性的豆浆凝固过程动力学解析

凝固工序是豆腐生产的关键工序,直接影响豆腐的品质和得率。凝固温度和凝固时间是影响凝固工序的2个关键因素。为了分析凝固温度和时间对豆浆凝固过程的影响,研究了豆浆在凝固过程中流变特性的在线检测方法,采用电阻抗图谱法和动态流变法检测豆浆在凝固过程中电特性和流变特性的变化,建立了不同凝固温度下电特性和流变特性的关系模型。结果表明,电阻抗图谱法和动态流变法均能分析豆浆的凝固过程,其过程由两段一级反应组成且符合连续一级反应模型;第1段反应速率随着温度的增加而增大,是第2段反应速率的10多倍;根据电阻率、弹性模量和黏性模量计算得到活化能分别为17.82、112.90、53.72 k J/mol,表明豆浆在凝固过程中流变特性的变化受温度的影响更大。电特性测量提供了豆浆在凝固过程中流变特性的在线检测方法。     

基于电阻抗成像的植物单根断层图像重建

为了实现植物根系结构形态的原位检测,植物根系单根的断层图像重建研究非常必要。该文应用动态电阻抗成像技术对土壤-树根模拟系统进行了图像重建,对重建图像进行二值化处理并求出树根在该系统中的位置坐标、面积和形状,并以树根的位置坐标、面积及形状的相对偏差为指标,分析了图像重建算法、土壤含水率2个因素对成像质量的影响。结果表明：电阻抗成像技术能够实现树木单根断层图像重建;将重建图像进行二值化处理,所得图像更加直观,便于定量评价成像质量;基于Newton单步残差正则化的一步牛顿误差重构（Newton's one-step error reconsruction,NOSER）算法,比基于全变差正则化的主双-内点模式（primal dual-interior point method,PD-IPM）算法的成像质量好;土壤含水率越高成像质量越好。该研究为基于电阻抗成像技术的植物根系结构形态的图像重建提供参考。     

基于无人机遥感的青贮夏玉米水分亏缺指数反演研究

为了研究不同水分胁迫和不同时间尺度对拔节期青贮夏玉米水分亏缺指数(WDI)和陆气温差监测效果的影响,利用地面数据结合无人机遥感数据建立植被指数-温度梯形空间,计算WDI干旱指数,并生成WDI分布图和陆气温差分布图。在不同的时间尺度和水分胁迫梯度下分析WDI、陆气温差与土壤含水率、气孔导度的相关性。结果表明,植被指数-温度梯形空间和WDI分布图对短期降雨事件反应敏感;日间尺度下WDI、陆气温差与土壤含水率、气孔导度均表现了较好的相关性(R~2为0. 4～0. 85);旬间尺度下WDI与土壤含水率、气孔导度的相关性(R~2 0. 68)明显优于陆气温差(R~20. 6);旬间尺度下100%充分灌溉时,WDI、陆气温差与土壤含水率、气孔导度均无显著相关性(R~20. 12);在不同水分胁迫下,WDI与气孔导度、土壤含水率均显著相关(R~2为0. 728 3～0. 82),而陆气温差与气孔导度、土壤含水率的相关性则出现较大差异(R~2为0. 356 6～0. 807 4);与陆气温差相比,采用WDI实时监测青贮夏玉米旱情更为稳定。研究结果可为大田作物干旱信息的实时监测提供参考。     

基于有限元模型的欧姆加热预煮鸡蛋凝固过程解析

针对传统的鸡蛋预煮方法升温条件不可控,蛋清、蛋黄凝固状态难以控制等问题,该研究通过试验明确了蛋壳导电性能,在此基础上建立并验证了欧姆加热预煮鸡蛋过程的有限元模型,研究了欧姆加热预煮鸡蛋过程中鸡蛋内部的温度分布,分析了欧姆加热对鸡蛋凝固过程的影响,明确了电场强度和摆放方向对鸡蛋内部升温速率与温度分布的影响。结果表明：欧姆加热条件下,蛋壳可近似视为绝缘体;欧姆加热预煮鸡蛋是壳外溶液在欧姆效应下温度升高,通过热传导作用来实现的;建立了欧姆加热预煮鸡蛋的有限元模型并进行验证,温度模拟值与实测值之间的相对均方根误差均小于5%;鸡蛋长轴沿垂直电极板方向摆放,有利于改善鸡蛋内部加热均匀性;可以通过控制欧姆加热条件确定鸡蛋的凝固状态,达到控制鸡蛋蛋清、蛋黄凝固时间及状态的目的。研究结果可为开发基于欧姆加热的鸡蛋预煮装置提供参考。     

欧姆加热对米饭蒸煮过程能耗及其品质的影响

电饭煲蒸煮米饭存在电热转化效率低、温度不易控制等不足。该研究设计了一种加热速率和保温温度自动可控的欧姆加热试验系统，并研究了浸泡时间和水米比对水米混合物的电导率、欧姆蒸煮加热速率、能耗以及米饭品质（膨胀率、吸水率、物性值和颜色）的影响，并与电饭煲蒸煮米饭的能耗和品质进行比较。结果表明：浸泡能够增大水米混合物电导率，水米比越小电导率增加越快，有效提高欧姆加热蒸煮米饭加热速率；浸泡还有利于减少米饭蒸煮能耗（P<0.05），促进米饭软化；因此大米浸泡处理30 min后采用欧姆加热蒸煮米饭可行。欧姆蒸煮加热速率越快，米饭硬度上升（P<0.05），而黏性和弹性则略有减小（P<0.05），加热速率在3～9 ℃/min范围内为宜；水米比可取1.25∶1～1.50∶1 mL/g。蒸煮相同质量的大米，欧姆加热所需能耗仅为电饭煲蒸煮的20%～25%；相较于电饭煲蒸煮，欧姆加热蒸煮米饭硬度最大可减小21%，且膨胀率和吸水率较大（P<0.05）、亮度L*值较小（P<0.05）。研究结果可为研发基于欧姆加热的快速高效米饭自动蒸煮装置提供技术支撑。     

陕西苹果浓缩汁生产的发展对策及新技术

概述了陕西苹果及苹果浓缩汁的生产和贸易状况,指出陕西果汁生产虽然自然条件优越,但由于生产无组织,市场意识淡薄,没有形成规模。为此,提出了调整苹果品种,保证品质,为果汁生产提供优质原料果的建议。同时,介绍了与果汁加工有关的3种新技术。     

基于电阻抗的苹果干燥过程含水率实时检测及动力学分析

为了找到一种经济便捷的苹果片干燥过程含水率实时检测方法,分析热风温度和风速对干燥过程的影响,该研究实时检测了不同风速和热风温度下苹果片的电阻抗和含水率并分析了其随时间变化的规律。结果表明,干燥过程中苹果片电阻抗随干燥时间的增加而增大,含水率随干燥时间而减小,两者线性负相关(R2≥9.3),因此可以通过电阻抗的变化实时检测苹果干燥过程。苹果片电阻抗和含水率随干燥时间的变化均符合薄层干燥Logarithmic模型;基于电阻抗和含水率分别拟合得出不同条件下的干燥速率,并利用阿伦尼乌斯公式求出苹果试样干燥过程活化能,当风速为0.5和1.0 m/s时,依据电阻抗计算所得活化能分别为32.447和23.212 k J/mol,含水率计算所得活化能为27.320和22.947 k J/mol,依据电阻抗计算所得活化能与前人研究活化能值更一致。研究结果可为苹果片干燥过程在线检测和分析提供参考。     

加热温度对苹果组织中细胞阻抗特性及水分分布的影响

为了探索温度对苹果组织细胞及其中水分分布的影响,检测了加热过程中苹果组织的电阻抗图谱,根据Hayden等效电路模型计算分析了苹果组织细胞内、外液电阻和细胞膜阻抗随温度的变化及细胞内外水分分布的变化,并对不同温度下的苹果组织细胞结构进行了电镜扫描。结果表明,加热过程中苹果组织的阻抗随频率的增加而减小;低于65℃时频率为12k Hz的相位角达到最大值;苹果组织的Cole-Cole图圆弧半径在65℃时明显减小。温度是破坏细胞结构的主要因素,其对苹果组织细胞结构的影响可分为3个阶段:小于60℃、60~70℃、大于70℃;65℃是细胞结构热破坏温度。加热至65℃时,细胞膜阻抗、细胞内、外液电阻均出现突变,细胞内、外液中水分的90%运移至细胞间。电阻抗图谱法从细胞层面上检测得到苹果组织细胞微观结构热破坏温度及水分分布情况,为改进果蔬加工加热预处理工艺提供了理论依据。     

豆浆通电加热过程有限元解析与验证

在通电加热加工充填豆腐的过程中,豆浆内部的温度分布对豆腐质构均匀性有很大的影响.研究豆浆通电加热过程中内部温度的分布及变化,有利于豆腐加热凝固系统的研发.对通电加热槽内豆浆的连续通电加热过程进行有限元二维模拟,并进行了实验验证.结果表明,通电加热过程中豆浆的电导率与温度之间呈线性关系;升温速率随着温度的增加而增加;豆浆内部温度分布比较均匀,靠近加热槽壁的豆浆温度较低,且随着加热时间从50 s增加到300 s,豆浆的最大温差从3℃增大到20.2℃.模拟结果和实验结果之间的均方根误差为1.86％,利用有限元模拟很好地预测了通电加热过程中豆浆内部的温度分布和变化.     

中压电场预处理对苹果组织损伤程度及微观结构的影响

为了探究中压电场预处理(100 V/cm)对苹果组织结构损伤程度的影响,从宏观层面上分析了电场强度(15~90 V/cm)、温度(30~70℃)、频率(50~1000 Hz)等处理参数对苹果组织结构损伤率的影响规律,解析了温度对苹果组织损伤过程的影响;从微观层面上对不同温度和电场强度下苹果组织微观结构进行了电镜扫描观察。结果表明,同样温度下,中压电场预处理时的苹果组织结构损伤率远高于水浴加热处理(P0.05);场强较高(45 V/cm)时苹果组织结构损伤率随温度的升高而线性增大;场强较低(30 V/cm)处理时与水浴处理均呈现先缓慢上升再急剧增大的变化趋势,但中压电场预处理增速更快。温度低于70℃时,苹果组织结构损伤率随电场强度升高而增加,随频率的增大而减小。苹果组织结构损伤率随时间的变化符合一级反应动力学模型;中压电场强度30 V/cm时,通过组织损伤速率常数、特征损伤时间计算所得活化能分别为122.88和157.01 k J/mol;水浴处理时组织损伤速率常数所得活化能为143.82 k J/mol。苹果组织细胞微观结构观察显示,中压电场电、热协同作用更易损伤苹果组织。研究结果可为改进苹果深加工预处理工艺提供参考。