冷冻狭鳕鱼糜射频解冻温度数值模拟及验证

为快速分析鱼糜射频解冻过程中的温度分布情况,以狭鳕鱼糜介电特性和热物性参数为基础,通过COMSOL Multiphysics软件对射频解冻过程进行数值模拟,以有限元方法数值求解电磁波耗散及热传递耦合方程,并对数学模型进行试验验证。结果表明:狭鳕鱼糜的上表面、中间层和下表面的温度分布高度一致,数值求解结果与试验验证结果吻合,鱼糜各层的冷点位置始终位于鱼糜中心部位,热点位置始终位于鱼糜边角区域,鱼糜中间层的温度要明显低于上、下表面,鱼糜上表面温度要高于下表面。从升温速率上看,位于鱼糜中心部位的监测点升温速度最慢,位于鱼糜边角区域的监测点升温速率最快。鱼糜样品中9个监测点的温度实测值大部分落在模拟计算的温度变化曲线上。通过试验值与测定值的比较,表明应用COMSOL Multiphysics软件可较好地模拟射频加热过程的温度变化,从而用于预测物料的温度分布。     

温度和频率对鱼糜介电特性的影响

采用同轴探针方法分别测定了30～80℃，频率320～2960MHz内罗非鱼鱼糜和阿拉斯加狭鳕鱼糜的介电常数和介电损失率。频率一定时，两种鱼糜的介电常数随温度升高而降低；在相同的温度下，频率增加，鱼糜的介电常数反而减小。频率升高使两种鱼糜的介电损失率先减少后增加，分别在890MHz(罗非鱼鱼糜)和1350MHz(狭鳕鱼糜)出现拐点。温度与介电损失率的相关性与频率有关，拐点频率之前，温度与介电损失率成正相关性，而大于拐点频率时，则成负相关性。本研究提出了两种鱼糜的介电常数和介电损大率关于温度和频率的预测方程，预测值与实验值具有良好的一致性。两种鱼糜的穿透深度在915MHz随温度升高而减小，在2450MHz时则正好相反。鱼种的差异对鱼糜介电特性和穿透深度有较大影响。SPSS软件可以对鱼糜的介电特性进行有效预测。     

鲢、狭鳕鱼糜微波加热凝胶形成的动力学分析

以鲢（Hypophthalmichthys mollitrix）和狭鳕（Theragra chalcogramma）鱼糜为对象,在微波、水浴两种加热条件下,对鱼糜及鱼糜大豆蛋白复合素材试样的凝胶特性——破断力值加以测定,进而考察不同加热方式下两种鱼糜的凝胶形成速度以及微波加热所需的活化能,并对试样能量吸收值进行了比较。结果表明：（1）鲢、狭鳕鱼糜微波加热凝胶形成速度比传统水浴加热高两个数量级,不同鱼种的鱼麋微波加热凝胶形成速度有一定的差异性（P〉0．05）。（2）微波加热下,欲达到相同的破断力值,鲢需要高于狭鳕1倍的活化能,两者对应的复合素材的活化能均小于相应的单一鱼糜试样。（3）与水浴加热相比,在能量吸收值相同的情况下,微波加热试样能达到更高凝胶破断力值。     

温度、频率和水分含量对罗非鱼介电特性的影响

采用同轴探针法在温度10~90 °C、频率300~3 000 MHz、干基水分含量3.8590~0.1161 g/g d.b.的条件下对罗非鱼的介电特性值(介电常数ε^?, 介电损失率ε^?)进行了测定。结果显示, 罗非鱼4个部位(前部、中部、尾部、腹部)的介电常数相近, 最大部位差为4.91, 平均部位差为2.37; 4个部位介电损失率变化趋势相同, 只有腹部的值偏小, 这是由于腹部脂肪含量相较于其他部位稍高。但是由于这种差别微小, 成分对介电损失率的影响可以忽略, 所以本研究中以4个部位介电常数、介电损失率的平均值为指标, 考察温度、频率、水分含量对罗非鱼介电特性值(ε^?, ε^?)的影响。温度一定时, 介电常数随频率升高而降低; 频率一定时, 介电常数随温度升高而降低; 温度和频率一定时, 介电常数随水分含量的降低而急剧降低。频率的升高使得介电损失率呈先降低再升高趋势, 在2 300 MHz附近出现拐点, 拐点之前, 介电损失率随温度的升高而升高, 拐点之后, 介电损失率随温度的升高而降低。介电损失率随着水分含量的降低而降低。可算得罗非鱼在915、2 450 MHz频率下, 10~90 °C, 3.859 0~0.1161 g/g d.b.时的穿透深度, 采用回归分析法得出罗非鱼介电特性值及穿透深度的回归预测方程, 预测值与实验值呈良好的一致性。     

鲢鱼糜与淀粉复合系统的微波糊化特性

在2 450 MHz频率的微波处理条件下,为了考察添加鲢鱼糜对小麦粉面团糊化的影响,将小麦粉、鲢鱼糜、NaCl和去离子水按比例混合制成鲢鱼糜面团,面团中鲢鱼糜含量分别为0%,10%,20%和30%(w/w,质量百分比),对样品面团中淀粉的介电特性和糊化特性进行研究。结果表明,对于相同尺寸的面团样品,添加鲢鱼糜可改善面团样品在电磁场中的加热均匀性。随着温度的升高,面团的介电常数和介电损失率分别在20~23和9~12内波动并呈下降趋势,微波的穿透深度因淀粉的糊化略有上升。淀粉的糊化速率随温度的升高而下降。降低样品中淀粉的含量,会使面团糊化活化能由113.54 kJ/mol下降至59.96 kJ/mol。     

915 MHz和2 450 MHz频率下温度和大豆分离蛋白对鲢鱼糜复合素材介电特性的影响

以鲢擂溃鱼浆及其添加不同比例的大豆分离蛋白乳化物的复合素材为对象,在10~80 ℃范围内,采用同轴探针方法分别测定了915 MHz和2 450 MHz频率下的介电常数和介电损失率。结果表明,鲢擂溃鱼浆及其复合素材的介电常数随温度的升高而减小,介电损失率随温度的升高而增大;温度一定时,介电常数和介电损失率均随频率的增加而减小;添加大豆分离蛋白乳化物添加量在6.5%~28%范围内时,介电常数和介电损失率随添加量的增加而增大。鲢擂溃鱼浆及其复合素材的穿透深度随温度的升高而减小,随大豆分离蛋白乳化物的添加量增加而减小。频率、温度和大豆分离蛋白乳化物对鲢擂溃鱼浆的介电特性和穿透深度有较大影响。利用SPSS软件进行回归分析得到预测方程,对介电常数、介电损失率和穿透深度能够进行有效预测。     

用鲢鱼加工模拟蟹腿肉的试验

本试验以国内大宗养殖产品鲢鱼为原料,取代部份进口原料生产模拟蟹腿肉。结果显示,添加30%的鲢鱼鱼糜不影响产品质量,与100%用狭鳕鱼糜生产的产品无明显质量差别。本文同时总结了鲢鱼鱼糜凝胶形成能的特性,以及提高凝胶强度的方法;讨论了在我国发展鲢鱼模拟制品生产的可行性和急待研究解决的课题。     

冷冻大黄鱼通电加热解冻工艺参数研究

为探索冷冻大黄鱼通电加热解冻的可行性,采用直接通电和浸泡通电两种方法对大黄鱼进行解冻,分别以空气解冻和流水解冻作为对照组,实时测定大黄鱼各部位的温度,综合解冻时间和均匀性作为解冻效果的评价指标。结果显示,直接通电加热可以有效缩短解冻时间,但解冻均匀性差,鱼体最高温差达30.2℃,不适合大黄鱼的解冻;与对照组相比,浸泡通电解冻速度提升近1倍,且均匀性较好,适合大黄鱼的解冻。为了掌握浸泡通电解冻工艺参数,研究了电源形式、电压、导电液浓度对解冻效果的影响。研究表明,电源形式(直流或交流)对解冻无显著影响,220 V最适合大黄鱼的解冻,导电液浓度为1%时解冻效果最好;重量为500 g左右的冷冻大黄鱼通电加热解冻工艺为:1%Na Cl浸泡,220 V交流电通电18 min,解冻终温为5.2℃。     

不同温度与饵料浓度下菲律宾蛤仔的能量收支

在静水系统中测定了实验条件下菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)的摄食率、吸收率、耗氧率和排泄率等生理指标;研究了软体部干重、温度和饵料浓度对菲律宾蛤仔最小碳需求量(WMCR)和能量收支的影响;建立了不同温度及饵料浓度下菲律宾蛤仔的能量收支方程。结果表明：最小碳需求量随个体软体部干重的增加而增加,温度越高其增加速率越快;软体部干重对生长效率没有显著的影响。温度通过影响耗氧率而显著影响单位软体部干重的最小碳需求量。在9—22℃范围内,菲律宾蛤仔的生长余力(SFG)随温度和饵料浓度的升高而增加,在较低温度和饵料浓度下蛤仔的SFG均出现负值。在能量收支方程中摄食能随温度变化显著,而呼吸耗能随温度的变化不明显。     

鲢肌球蛋白热诱导的凝胶化温度

为了研究鲢鱼糜凝胶化温度与肌球蛋白热稳定性的关系,测定经不同凝胶化温度处理的鱼糜凝胶特性,利用浊度法检测鲢肌球蛋白溶液聚集体的形成过程,并采用圆二色谱仪、差式量热扫描仪分别对鲢肌球蛋白溶液的α-helix结构变化和热变性温度进行测定。结果表明,鲢鱼糜的适宜凝胶化温度为40℃,肌球蛋白的聚集速率在39℃、51℃、54℃3个温度点时出现大幅度增加,其中39℃时聚集速率最快;肌球蛋白α-helix在40℃、55℃时大量解旋成无规卷曲结构,40℃时解旋速率最快;肌球蛋白存在两个变性温度43.32℃和51.59℃。鲢鱼糜凝胶化温度与肌球蛋白α-helix的第一个解旋温度和第一个变性峰值温度点相对应,凝胶化温度实质上是肌球蛋白的第一个变性峰值温度点。     

低温对菲律宾蛤仔能量收支的影响

在实验室内采用静水法，测定了在315和8℃下，菲律宾蛤仔的耗氧率和排氨率与体重的关系及其能量收支情况。实验数据显示，在实验的温度范围内，菲律宾蛤仔的耗氧率和排氨率都与体重负相关；温度对耗氧率的影响与体重有关。摄食率、生长率（净生长率、毛生长率）与温度正相关。温度对能量分配影响较大，代谢分配率、排粪分配率随温度的升高而降低，且变化极其显著（P＜0.01)；生长分配率随温度的升高而增大。在能量收支方程中，排粪能所占比例较大，在41.131%-60.69%之间，代谢能在23.37%－32.73%之间，生长能在6.13%-34.63%之间，排泄能所占的比例最小，低于3％。     

不同温度下鳗热导率的测试

为了解决目前水产品在不同温度下热物性参数数据缺乏的问题,采用微热探针法测试系统对-30℃～20℃温度范围内鳗的热导率进行了系统测试.该测试装置简单、方便,测试时间短(小于40 s),试样温升小(<2℃),测试过程中可较为准确地反映试样所处状态的实际物性值.实验测定了20℃、10℃、0℃、-10℃、-20℃和-30℃等6种不同温度条件下鳗的热导率,测试结果表明:在保证较高的测量精度前提下,微热探针法测试系统可方便地测定鳗在不同温度条件下发生相变前后的热导率.温度对鳗的热导率具有显著影响,在冻结点以上,鳗的热导率随温度的升高而增加,而在冻结点以下,其热导率迅速增高,且随温度的下降而呈递增趋势.这一结果可为研究鳗冻结、解冻过程的工程计算提供准确的热物理性质参数,并可为今后研究冷冻或解冻过程的计算机模拟提供基础.     

巴氏杀菌加热中3种淡水鱼肌肉的变性研究

将鲤、鲢和罗非鱼肌肉在巴氏杀菌条件 ( 75℃和 80℃ )下加热 ,测定其Vp值、升温曲线的斜率 fh 值、失水率以及过氧化物酶活力的变化特点。结果表明 ,3种鱼中罗非鱼肌肉升温速度最快 ,鲤最慢 ;罗非鱼肌肉过氧化物酶完全失活所需的Vp值最高 ;随加热温度升高 ,鲢失水率增加最多 ,而罗非鱼变化最小。在巴氏杀菌条件下 ,不同鱼类肌肉失水率对加热温度、Vp值变化的敏感性存在较大差异。因此 ,在生产中应根据加热温度、Vp、失水率等参数合理制定各鱼种相应的巴氏杀菌工艺条件     

低温对栉孔扇贝能量收支的影响

研究低温下栉孔扇贝 (Chlamysfarreri)摄食、呼吸代谢、排泄及能量分配情况 ,为栉孔扇贝的反季节养殖提供生物学依据。在实验室条件下采用静水法 ,测定 3、5和 8℃时栉孔扇贝的能量收支。结果显示 ,在 3～ 8℃时 ,栉孔扇贝的耗氧率、排氨率、摄食率及生长率 (净生长率、毛生长率 )随温度的升高而增大 ;3℃时 ,栉孔扇贝虽然能摄食 ,但是生长率却很低 ;温度对能量分配影响较大 ,生长、排泄分配率随温度的升高而增大 ,呼吸、排粪的分配率与温度呈负相关。在能量收支方程中 ,生长能所占比例变化较大 ,为 17.61%～ 5 3 .2 7% ,代谢能为 2 1.4 8%～3 5 .91% ,排粪能为 2 2 .5 2 %～ 4 5 .99% ,排泄能所占的比例最小 ,低于 3 %。     

热处理对南极磷虾品质特性及虾粉得率的影响

热处理是南极磷虾粉加工的一个重要环节,磷虾在热处理过程的特性变化对最终虾粉的得率和品质有较大的影响。为了研究南极磷虾热处理过程中不同中心温度下虾品质变化规律,采用常压水煮加热方式,设置热处理温度固定为100℃对南极磷虾进行热处理,以热处理损失率、固形物含量、脂肪含量、蛋白质组分含量、虾青素为品质评价指标,分别测定当中心温度在30℃~80℃区间范围、温度梯度5℃时南极磷虾的品质变化情况。结果表明:热处理达到不同中心温度对南极磷虾的品质有较大影响(P0.05)。随着中心温度的升高,磷虾的热处理损失率和固形物含量先逐渐增加后减少并趋于稳定,脂肪含量不断增加;水溶性蛋白和盐溶性蛋白的含量大致呈随着中心温度的上升而减少,仅在55℃~65℃略微升高后继续缓慢下降;虾青素含量在温度30℃~55℃时随温度升高缓慢下降,55℃之后下降速率加快;虾粉得率随温度升高呈不断下降趋势。综合考虑各项指标,认为南极磷虾常压水煮加热时中心温度应尽量控制在55℃~60℃。     

水温和盐度对南美白对虾幼虾能量收支的影响

用室内生态实验法测定了南美白对虾幼虾在不同盐度(5,15或25)和水温(20～23℃,25℃,30℃或33℃)下摄食水丝蚓的能量收支方程。在盐度5～25时,随盐度降低,对虾的能量转换效率升高,同化率降低。在盐度为5时,K1最高(29.02%),同化率最低(77.89%)。对虾具补偿机制来补偿调节渗透压的能耗。盐度对同化率的影响,主要是通过影响呼吸代谢实现的。对虾的特定生长率(y)(%·d-1)随水温(X)(℃)上升而增加,其关系式为:y=0.0168LnX 0.0831(R2=0.9324)。对虾在较高温度下生长快,主要是增加绝对摄食量,提高吸收效率,减少粪便排泄量。在相同温度下,变温时对虾的摄食量高于恒温时。     

养殖和海捕对虾加热后蛋白特性变化的比较研究

从生物化学和物理学两个方面比较了养殖对虾和海捕对虾肌动球蛋白的特性,研究了加热对蛋白的影响,结果表明：加热后两种对虾蛋白质的溶解度和Ｃａ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ活性随温度的升高而下降,Ｍｇ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ活性的变化与Ｃａ＾２＋－ＡＰＴａｓｅ的稍有不同,总巯基数从４０℃开始略有下降,未结合巯基数先后降,疏水性随温度升高而增大,ＡＴＰ感度在常温时几乎没有变化,而３５℃后有明显下降,所有指标的比较均说明     

基于CFD-EDM的自动投饵饲料颗粒气力输送数值模拟

针对深水网箱自动投饵系统颗粒饲料气力输送时易阻塞与破损的问题,为揭示自动投饵系统中颗粒饲料的气力输送运动特性,开展了管道颗粒饲料气固两相流的数值模拟研究。基于气固两相流理论,分别建立了计算流体模型与离散元模型,通过计算流体力学与离散单元法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-EDM)耦合求解,对饲料颗粒从气力输送管道初始阶段到稳定阶段的运动过程进行了分析,得到颗粒从初始状态到运动稳定阶段的颗粒位置分布情况。对不同位置管道内压力进行了分析对比,得到从管道入口到颗粒运动稳定状态时刻的压降。模拟仿真结果为自动投饵装备的模拟仿真与优化设计提供了参考,使其可以对饲料颗粒运动有更好的导向性,更好地降低弯管处颗粒碰撞的能量损失。     

栉孔扇贝能量收支的研究

报道了在模拟自然条件下栉孔扇贝能量收支研究的实验结果。实验数据显示,在实验的温度范围内（８～１７．２℃）栉孔扇 贝的个体耗氧率和个体排氨率随壳长的增大和水浊的升高而增大,呈下相关关系。栉孔扇贝的个体大小是影响能量收支各组分比例的主要因素。随个体的增大,扇贝的呼吸能增大,而生长能减小。在能量收支方程中,呼吸能占的比例最大（４４．２％～５１．７）,其次是排粪能（３１．４％～３６．８％）,第三为生长能（     

长竹蛏的能量收支研究

为探讨长竹蛏在不同环境条件下的摄食、生理指标变化和能量收支变动规律,本文采用室内静水系统测定长竹蛏的摄食率、耗氧率、排泄率和同化率等指标;研究了温度、盐度和饵料密度对长竹蛏的能量收支影响。研究结果表明:1)在温度为23℃时,摄食能、呼吸能、生长能均达到最高值;2)在盐度为28时,用于生长的能量比例最大;3)饵料密度为10.0×104cell/m L时,生长能达到最高。研究建立了不同温度、盐度及饵料浓度下大竹蛏的能量收支方程。