超高压增大食品物料的导热系数

食品物料在超高压下的导热系数是研究超高压加工过程中传热与温度变化的必要参数,但有关超高压下食品物料的导热系数数据和测量方法还十分缺乏。该文基于线热源法设计了适用于超高压力环境下食品物料导热系数的测量探针和聚甲醛样品容器,利用1.5%琼脂凝胶对热探针在25℃不同压力下(0.1~400 MPa)进行标定试验,结果表明测量值与纯水导热系数的参考值非常接近且呈良好的线性相关关系(R2=0.9997),据此得到探针的标定系数为0.9944。在25℃测量了蛋清、蛋黄、火腿肠和奶油在0.1~400 MPa压力下的导热系数值。结果发现:在25℃条件下,超高压下食品物料的导热系数较常压下均有一定程度的增大(最大达到28%),且有随压力增大而增大的趋势;一定压力条件下,食品物料的导热系数随着含水量的增大而增大。建立了25℃条件食品物料在一定压力范围内(0.1~400 MPa)导热系数预测的经验公式,对研究的几种食品物料拟合得到的方程回归系数在0.91以上。     

超高压处理对绵羊肉嫩化机理的研究

实验研究了超高压处理条件下绵羊肌肉感官特性、显微结构、钙激活酶(Calpains)粗酶活性和剪切力值的变化，并探讨了超高压处理对绵羊肌肉的嫩化机理。超高压处理后绵羊肌肉的感官特性发生变化，随处理压力升高，绵羊肌肉颜色变淡，出现轻微的类似蒸煮的成熟风味。在压力为400 MPa，保压时间为10 min的处理条件下，绵羊肌肉显微组织结构变化明显：肌节收缩，肌原纤维的Z线断裂，M线降解，I带变白。当压力水平在100～400 MPa范围变动时，随压力升高，Calpains粗酶活性显著下降(P＜0.01)；当压力达到400 MPa时，Calpains粗酶活性几乎失活。超高压处理后绵羊肉的剪切力值显著下降(P＜0.05)。实验结果表明，超高压处理促进了绵羊肉的嫩化。     

热辅助超高压对复合甜面酱品质特性的影响

该文分别从流变、色差、风味及脂肪酸组成等方面展开试验,旨在研究热辅助超高压技术对甜面酱感官品质等品质特性的影响。结果表明,复合甜面酱经热辅助超高压处理后,黏度降低,并随着压力增加,黏度逐渐下降。经300 MPa和400 MPa处理后的样品的黏度变化小于500 MPa处理的样品。经过加压处理后,甜面酱的色差值(ΔE)发生显著变化,棕色指数(browning index,BI)下降,但亮度(L*)和红绿色度值(a*)无显著变化(P0.05)。复合甜面酱中的挥发性风味物质以醛类、酯类为主,酯类含量在高压处理后减少。此外,400 MPa的热辅助超高压处理并没有对脂肪酸的组成和含量造成较大的影响。由此得知,400 MPa、45℃、10 min的热辅助超高压处理可以较好地保护复合甜面酱质地、色泽、风味等方面的品质。为热辅助超高压技术对复合调味酱的进一步研究及工业化生产提供了理论依据。     

超高压和瓜尔胶对鸡肉盐溶蛋白凝胶的影响

本文以鸡胸肉为原料,提取盐溶蛋白并进行超高压处理,SDS-PAGE法测定超高压处理的盐溶蛋白,研究了超高压和瓜尔胶对鸡胸肉盐溶蛋白及凝胶性质的影响。结果显示:随处理压力的增大,盐溶蛋白浓度显著降低,蛋白溶液的pH值逐渐升高,凝胶强度、胶黏度等显著提高,凝胶弹性变化趋势则是先增后减;超高压使大分子量的蛋白变性程度明显,中小分子量的蛋白电泳条带变化较复杂。试验证明:超高压能够改变大分子蛋白的结构,使其断开为中小分子,利于被机体吸收利用;瓜尔胶的添加有助于凝胶特性的增强,对于食品中凝胶的利用有较大的意义。     

超高压处理玉米醇溶蛋白的流变性和热特性分析

为了阐明超高压处理对玉米醇溶蛋白流变行为和热性能的影响及其作用规律,采用旋转黏度计测定了不同温度条件下超高压处理玉米醇溶蛋白溶液的流变特性参数,应用幂定律拟合了剪切应力(τ)与剪切速率(γ)的关系曲线,建立了黏度(η)和温度(T)的数学模型;利用差示扫描量热仪(DSC)测定了超高压处理前后玉米醇溶蛋白的结晶温度(Tc)、熔融温度(Tm)、结晶焓(ΔHm),并利用扫描电子显微镜(SEM)对其进行了表征。结果表明,超高压处理后玉米醇溶蛋白溶液逐渐偏离牛顿流体,具有假塑性流体特性。随着压力增大,黏度呈现先增加后减小再增加的趋势,当压力为400MPa时,黏度达到最高;随着温度升高,黏度开始下降,当温度为40℃时,黏度降到最低;而随着剪切速率的增大,黏度随之下降,但当剪切速率接近100s-1时,黏度变化不明显。超高压处理后玉米醇溶蛋白粉的熔融温度升高,结晶焓减小,DSC热特性曲线变性峰(Tm-Tc)有变宽的趋势。SEM显示超高压处理后部分玉米醇溶蛋白颗粒凝聚成环状或者链状结构。     

超高压技术在五味子饮料加工中的应用

为避免五味子饮料生产工艺中热对营养成分的破坏,促进超高压技术在饮料行业中的应用,该文提出应用超高压技术制备五味子饮料的新工艺,即原料有效成分的提取和饮料灭菌均采用超高压技术。应用均匀设计方法求得最优提取工艺,并在此基础上提出改进的实用工艺参数：压力为350 MPa、溶剂为60%乙醇、固液比为1∶50(w/v)。饮料超高压灭菌条件：压力为400 MPa、保压时间为5 min。超高压提取五味子总木脂素的得率为2.99%;经超高压灭菌的饮料符合GB2759-81规定。应用超高压技术制备五味子饮料不仅确保了质量,同时还提高了生产效率,减少了设备投资。     

超高压和热灭菌对鲜榨菠萝汁品质影响的比较

对比分析了超高压（UHP,ultra-high pressure）及热处理在达到商业杀菌要求的基础上对菠萝原汁感官品质、营养成分及理化性质的影响。试验结果表明,随着压力值（300～500 MPa）的上升菌落总数逐渐减少,超高压处理（400 MPa,26℃,10 min）及热处理（85℃,5 min）条件下均可达商业无菌;上述2种处理条件处理后菠萝原汁pH值、总酸、总糖、可溶性固形物含量与对照样差异不显著（P＞0.05）;超高压处理样品能较好地保持体系的均匀稳定性;超高压处理样品与热处理样品的L*、a*、b*值与对照样相比变化均显著（P＜0.05）,但超高压处理样品更好地保持了原有色泽;超高压处理样品的还原型维生素C保留率达94.92%,远高于热处理;感官分析通过定量描述分析法对不同处理方式处理后的样品进行分析评定,结果表明,超高压处理样品在色、香、味等方面都接近对照样。因此,超高压技术不仅具有较好的杀菌效果,而且最大限度地保证了菠萝汁的品质。     

超高压辅助脱壳处理对泥蚶肉品质的影响

为研究超高压对泥蚶脱壳率及其肌肉品质的影响,以鲜活泥蚶为材料,初步确定合适的辅助泥蚶脱壳的超高压处理参数,并在这些参数条件下,考察超高压对泥蚶肌肉色差、质构、菌落总数和氨基酸组成及其营养评价的影响。结果表明,泥蚶经300 MPa保压5 min(300/5),350 MPa分别保压3、5 min(350/3、350/5),或400 MPa保压1 min(400/1)处理,其脱壳率均达到100%,同时具有较高感官质量。在上述4组优化参数下,超高压组泥蚶肉的白度较对照组显著提高,但超高压组间的总色差值无显著差异;其硬度值提高,黏附性、弹性、内聚性和恢复度值均有所减少;泥蚶的菌落总数从5.3×10⁴ CFU·g^-1 降至10~100 CFU·g^-1;泥蚶肉氨基酸总量随压力增加而逐渐降低,其中400/1组色氨酸未检出,氨基酸总量比新鲜泥蚶肉下降7.58%,且除400/1组外,其余组泥蚶肉的蛋白均为优质蛋白。传统漂烫、超高压处理均不改变泥蚶肉第一、第二限制性氨基酸种类,分别为甲硫氨酸和色氨酸。综合超高压处理对泥蚶脱壳及泥蚶肉品质的影响,合适的工艺参数为300 MPa保压5 min以及350 MPa保压3~5 min。本研究结果为超高压脱壳技术在泥蚶加工中的应用提供了一定的理论指导。     

饮料超高压杀菌实用性工艺及设备探讨

介绍了超高压饮料杀菌的两种处理工艺及两类设备的设计方案,评述了超高压食品加工技术的优点及其在国内发展的解决策略。     

超高压对鲜榨果蔬汁的杀菌效果

为防止鲜榨果蔬汁受微生物污染而腐败变质,通过超高压加工处理降低其污染的风险,延长产品货架期,提高产品的安全性。该文通过研究超高压处理鲜榨苹果汁和胡萝卜汁及其在贮藏期的菌落总数变化,确定超高压杀菌后的鲜榨苹果汁和胡萝卜汁的生物安全性。试验结果表明：超高压对低pH值的鲜榨苹果汁的杀菌效果优于pH值偏中性的鲜榨胡萝卜汁。随着处理压力的增大和处理时间的延长,鲜榨苹果汁和胡萝卜汁中的菌落总数显著降低（P＜0.05）。经过400 MPa、15 min处理的鲜榨苹果汁可在4℃下贮藏7 d仍保持食用安全性,而鲜榨胡萝卜汁经400 MPa、45 min处理,仅能在4℃下贮藏3d。     

车辆底盘自动集中润滑装置的研制

针对目前车辆底盘运动部件采用人工加脂润滑存在的弊端,研究了自动集中润滑系统的工作原理及技术方案,提出了齿轮泵、溢流阀、配油器和油管接头等关键部件的技术参数和结构设计方法,并研制了样机。性能检测结果表明,该集中润滑装置能满足30～60个润滑点的底盘润滑需要;齿轮泵的输出压力及输油量,配油器的注脂量和管路的密封性能等技术参数和性能指标均达到设计标准。应用性能考核表明,该装置工作稳定、性能可靠,达到了满意的应用效果。     

压力补偿灌水器分步式计算流体动力学设计方法

为提高压力补偿灌水器的设计和研发效率,该文采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)分析方法,结合有限元分析技术,提出一种压力补偿灌水器的分步式CFD设计方法,研制了圆柱式压力补偿灌水器,并进行了灌水器流量预测,得到其设计压力-流量曲线。利用光固化快速成型技术,快速制作出压力补偿灌水器试验件,进行了水力性能试验,得到了灌水器试验压力-流量曲线,发现通过分步式CFD计算得到的预测压力-流量曲线,与水力性能试验得到的试验压力-流量曲线在压力补偿灌水器的有效工作压力区间内吻合度良好,验证了分步式CFD设计方法。在此基础上研究了压力补偿灌水器补偿区结构对其压力补偿性能的影响,发现补偿区高度对灌水器补偿性能影响显著,可以通过改变补偿区高度来设计不同补偿性能的灌水器。该研究对指导压力补偿灌水器的设计和开发具有一定的意义。     

微波技术在食品和农产品加工中应用研究进展

微波加热技术具有速度快、可控性高等特点,在食品和农产品的热加工过程中具有较强的应用潜力。该文在分析微波加热原理的基础上,从技术应用、设备研制和仿真研究等方面介绍微波加热应用现状,如在农产品干燥、杀菌、萃取和膨化等方面进行深入研究和应用。指出微波加热在机理解析、工艺局限性、加热不均匀性和能量利用低等问题,尤其是微波场对物料内极性成分作用机制的研究深度、微波加热时在物料内温度和水分分布的不均匀性规律定量表征等方面,严重影响产品质量稳定性和能量充分利用。从揭示微波在加热腔体内传递和物料内吸收的机理,提高微波加热均匀性和改善加工质量,以及研制智能化工业用微波加工设备等方面,指出微波加热技术在食品和农产品加工中应用热点研究方向。针对微波加热技术在农产品和食品加工中科学问题、技术需求和设备现状,为发挥技术优势、拓展应用领域,该文提出微波加热理论研究与技术应用的发展趋势,以期提高微波热加工技术工业化应用适用性、保证产品质量和能量利用率。     

智能着水与压力控制精米抛光机的研制

根据大型化碾米工艺要求而研发的智能着水与抛光室压力控制的新型精米抛光机,集成应用机电气液及计算机技术,实现了精米抛光作业的高效、优质和低耗。所采用的分段式主抛和精抛流程的组合既有利于获得最佳的抛光效果,又提高了设备对原粮品种的适应性;系统设计中运用的机外着水及智能化着水量控制方案使水分的设定和控制可以根据进出机白米的状态达到最优化;具有独特构造的水、料混合装置,避免了传统螺旋混料器对白米的增碎作用,同时可以强化水、料之间的传质与传湿过程;抛光室压力的模糊自动控制的实现进一步提升了设备的性能和适用范围;喷风、补风和吸风结合的风系设计保证了低温升抛光条件,有利于保护大米表面。MPG21/18抛光机经生产考核其作业质量较高,可以满足现代精碾碾米工业的装备需求。     

锤片式饲料粉碎机内气固两相流场压强的测试方法

粉碎机在工作过程中,粉碎室内部是一个复杂的三维流场,针对这种流场的测试,现有的方法很难对多相流场压力分布进行长时间、全方位的准确测量。为此,该文提出一种基于虚拟仪器技术的流场测试方法,根据该方法构建了一套测试系统,涵盖了仪器选型、数据采集与分析的程序设计等环节。以锤片式粉碎机样机为试验对象,对粉碎室内的流场进行多点测量。对采集到的各个测量位置的压强信号做数字信号处理,并做比较分析。结合前期研究成果,通过单相流对比试验以及流场仿真分析,论证了该测试方法及测试系统的可靠性。此外,该方法的提出和测量系统的开发,为课题组今后研究粉碎室内流场的压强分布规律,寻找压强与粉碎机结构参数之间的关系提供了技术支持,可望为新型粉碎机的优化设计提供理论依据。     

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。     

油菜精量直播机气力式排种系统稳压控制方法与试验

针对气力式油菜精量联合直播机因拖拉机后输出轴转速变化影响气力系统中风机工作转速,导致排种器工作气压波动,进而降低排种性能的问题,提出一种基于溢流释压的气力系统稳压控制方法,即通过测试风机实际转速变化情况、风机转速与气力系统气压关系,确定溢流阀预设气压值,根据该预设值计算溢流阀的释压弹簧结构参数和工作参数,并通过流量-压力理论分析和稳压控制性能试验验证参数有效性。以2BFQ-6型油菜精量联合直播机气力系统为对象,利用该方法开展稳压控制试验:通过田间测试确定播种机组在田间稳定作业时风机工作转速变异系数达8.15%,结合测定的气力系统风机转速与气压关系,确定风机实际工作转速应在2 020~2 620 r/min范围内,正负气压阀溢流稳压控制预设值分别为1 000和-5 500 Pa;通过溢流释压阀结构及释压特性分析,确定采用中径30 mm、节距10 mm、有效圈数8圈、线径为1.0、1.5 mm的碳素钢丝圆柱螺旋弹簧作为正、负压释压阀的释压弹簧,其弹簧调节螺栓预压缩量分别为6.7和7.8 mm;稳压控制验证试验表明设计的稳压控制系统将排种器气室正压、负压偏差率分别降低45%和110%,使气室气压保持在适宜范围内,气压控制响应灵敏性及稳定性均满足要求;当风机工作转速在2 000~2 700 r/min范围内变化时,排种器的排种量变异系数减小2.68%,提高了排种稳定性。研究表明提出的溢流释压稳压控制方法可有效解决油菜直播机田间作业时排种器工作气压波动大、排种量稳定性差的现实问题,可为播种机设计、气力式排种系统性能优化提供参考。     

马铃薯机械化收获除杂技术与装备研究进展

高效低损除杂是马铃薯机械化收获的核心环节,直接影响马铃薯的收获效率与收获品质,是助推马铃薯收获模式制定与收获装备研发与产业化进程的关键。由于不同马铃薯种植地区的自然环境等区域差异性较大,各地区马铃薯种植和收获模式复杂多变,因此对马铃薯机械化收获的除杂技术、装置结构和作业原理的需求各不相同。机械化收获除杂是减少生产成本、提高经济效益的重要方法,该研究基于国内马铃薯种植农艺,分析了国内外典型的马铃薯收获机基本结构和技术特点,对马铃薯机械化收获秧膜杂处理技术进行归纳总结,阐述薯土分离、薯秧分离、残膜回收及杂质清选等环节的装置结构与工作原理,对比分析不同除杂装置的特点与技术指标。针对国内覆膜种植、丘陵地区土壤粘重等特点,指出制约国内马铃薯除杂机械化发展的关键问题,并提出规范种植体系,研制适用机型与专用装备,农机农艺农信相融合和产学研相结合等建议,以期为马铃薯机械化收获除杂技术装备的研发应用奠定基础。     

气吸式割前摘脱联合收割机惯性分离室压力损失的影响因素

鉴于气吸式4ZTL-1800割前摘脱稻(麦)联合收获机的惯性分离室的体积和压力损失一般都较大。该文在前期研究工作基础上，确定以惯性分离室为对象，选择隔板长度、上盖安装高度、分离室长度、分离室入口气体速度为试验因素，以压力损失为评价指标，进行了四因素五水平二次正交旋转组合试验，获得了上述参数对压力损失的影响规律。在保证分离室分离效率的前提下，以分离室压力损失最小为目标，得出了惯性分离室的优化结构参数：隔板长度1180 mm，上盖高度1120 mm，分离室长度1700 mm。研究结果可为惯性沉降分离室的设计提供参考。