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。     

低湿玉米籽粒的射频加热模拟与试验

为了准确预测射频加热过程低湿（含水率13.0%～20.0%）玉米籽粒的温度分布变化,该研究结合玉米籽粒的多组分结构特征、热物理特性及介电特性的异质性,建立了玉米籽粒的三维二组分物理几何模型和射频加热数学模型,并利用验证后的模型研究不同姿态和含水率玉米籽粒的射频选择性加热。结果表明：射频加热过程中平放玉米籽粒温度的模拟值与试验值最大相对误差仅为3.47%,玉米籽粒中胚的温度高于胚乳,该模型能很好地预测籽粒内部的选择性加热现象。射频加热过程直立玉米籽粒的几何效应最强,显著提高了胚的电场强度和功率密度,导致其优先加热程度最大,其次是斜放和侧立玉米籽粒的,平放玉米籽粒中胚的优先加热程度最小。射频加热过程含水率为13.0%的玉米籽粒中胚与胚乳的温差逐渐增大,而含水率为16.5%和20.0%的玉米籽粒中胚与胚乳的温差先增大后减小;当玉米籽粒被加热至55 ℃时,含水率为16.5%的玉米籽粒中胚的优先加热程度最大,其次是含水率为13.0%玉米籽粒的,含水率为20.0%的玉米籽粒中胚的优先加热程度最小。研究结果揭示了玉米籽粒的姿态和含水率对其射频选择性加热的影响规律,可为射频加热技术应用于低湿玉米籽粒的热处理过程提供有益借鉴。     

淡水鱼水平往复振动头尾定向输送方法

淡水鱼的头尾定向输送是进行鱼体自动化加工的基础。该研究针对淡水鱼头尾定向主要依靠人工进行、劳动强度大、机械化程度低等问题,以典型大宗淡水鱼为研究对象,基于水平往复振动原理开展淡水鱼头尾定向输送方法分析,并进行相关试验。首先探讨了鱼体在不同表面结构输送带上的摩擦特性,分析了实现鱼体头尾定向的可行性;然后基于水平往复振动原理提出实现淡水鱼鱼体头尾定向输送的方法,并对鱼体的头尾定向输送过程进行分析;最后以4种典型淡水鱼为试验对象,以完成鱼体定向输送所需时间为评价指标,对影响淡水鱼鱼体头尾定向输送效果的主要因素进行试验,探究了输送带类型、鱼鳞状态、振动频率、振幅等对鱼体头尾定向输送效果的影响规律,并进行了双因素无重复试验。试验结果表明：当输送带表面结构为倒三角结构时,鱼体的定向输送效果较好;鱼体表面有鳞或去鳞情况下都可实现鱼体的头尾定向,其中有鳞鱼体的头尾定向输送所需平均时间为2.42 s,去鳞鱼体的头尾定向输送所需平均时间为3.39 s;以带鳞鲫鱼为例,当振动频率为5 Hz,振幅为120 mm时,实现鱼体头尾定向输送的时间为2.65 s;当振动频率为5 Hz,振幅为120 mm时,4种淡水鱼带鳞状态下的鱼体定向输送平均时间为2.45 s,去鳞状态下的定向输送平均时间为3.43 s。研究结果可为淡水鱼鱼体定向设备的研发提供理论依据和技术参考。     

分层破胚剥皮玉米不同部位营养成分富集特征

为明确玉米籽粒营养成分的分布差异及不同部位富集特征,应用快速缓苏、微量着水半湿法分层破胚剥皮技术,结合靶向代谢组学方法,对郑单958玉米不同部位的营养成分及基础代谢物质进行分析与比较。结果表明玉米籽粒不同部位的淀粉、脂肪、矿物元素和膳食纤维等营养物质含量存在显著差异（P<0.05）。该研究中的玉米内皮层可能主要由种皮、糊粉层及部分外胚乳构成,该部位营养成分的种类及含量均较为丰富,其中水溶性膳食纤维含量显著高于其他部位（P<0.05）,可作为玉米水溶性膳食纤维的提取分离来源。K、P和Mg元素是玉米中含量最高的矿物元素,主要存在于胚芽中,Fe、Zn、Mn和Cu元素在胚芽和玉米皮层中均有较多分布,精制加工会导致这些矿物元素的损失。玉米胚芽中水解氨基酸种类较其他部位丰富且含量较高（P<0.05）,甜味氨基酸占总游离氨基酸含量的24.49%,高于玉米皮层部位、显著高于胚乳部位。研究结果为玉米营养健康食品的创制、玉米精深加工及相关专用装备的研发提供参考。     

热风辅助射频间歇干燥对稻米理化特性的影响（英文稿）

论文采用热风辅助射频干燥和间歇缓苏技术进行了稻谷产后处理。研究了极板间距（100、110、120 mm）、物料温度（50、55、60°C）、风速（0.5、1.5、2.5 m/s）等参数对稻米品质（整精米产量、破碎率、垩白度、长宽比、不良粒率、脂肪酸值和新鲜度）的影响,获得了最优干燥工艺条件为：极板间距110 mm、物料温度60°C、风速2.5 m/s。研究表明,与热风干燥相比,射频加热提高整精米产量、新鲜度,降低破碎率分别高达16.21%、36.48%和26.45%。热风辅助射频干燥和热风干燥样品的黄度、长宽比和脂肪酸值差异不显著（P > 0.05）,而前者的垩白度略高于后者。研究结果对于工业规模上应用热风辅助射频干燥技术改善稻米品质具有重要的指导意义。     

神经网络优化膳食营养补充剂胶囊支架3D打印工艺

为了确定熔融沉积成型3D打印技术制备个性化膳食营养补充剂胶囊支架的工艺条件,打印9通道聚乳酸(Polylactic Acid,PLA)胶囊支架结构,采用Box-Behnken设计,以支架通道的面积均方误差(Mean-Square Error,MSE)作为响应指标,通过神经网络模型模拟温度、打印头孔径和速度3个因素对胶囊...     

套筒式燃煤高效间接加热通用热风炉的研究

根据固体燃料燃烧和热风干燥的特点,研制成功了新型套筒式换热的高效燃煤热风炉,已广泛应用于谷物及农产品干燥加工行业。该文除对工作原理及设计方法作了介绍外,还对各种空气加热装置作了比较。     

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、水分离散值、热区分布值、温度对比值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。     

基于三维湿热传递的玉米籽粒干燥应力裂纹预测

为了揭示热风干燥过程玉米籽粒的应力裂纹形成机理,该文利用图像处理技术构建玉米籽粒的三维几何模型,将湿热传递数学模型与应力模型耦合获得应力信息,并与其屈服应力比较以预测玉米籽粒开裂特性。结果表明:该模型模拟的含水率和温度与试验值的最大误差分别为7.28%和9.64%,可以用于模拟玉米籽粒温度梯度、水分梯度和应力分布变化。干燥过程玉米籽粒的温度、水分梯度和应力表层较大而内部较小,干燥过程玉米籽粒主要受湿应力作用。干燥过程(热风温度40～80℃、相对湿度12%～52%)玉米籽粒的最大应力逐渐减小,其随着热风温度的升高而增大、随着相对湿度的升高而减小。玉米籽粒的最大应力在干燥前期大于其屈服应力而发生开裂,较低的温度和较高的相对湿度可以抑制玉米籽粒在干燥前期形成裂纹。研究结果为预测干燥过程玉米籽粒应力裂纹提供参考。     

水产品干燥技术的研究进展

随着人们生活水平的提高，对高品质水产品的需求量显著增加。干燥是水产品加工的重要方法之一，不同的干燥方式对水产品的品质影响很大。在较低温度下进行水产品干燥，能减少营养损失，并能获得良好的风味、外观和口感。冷冻干燥、热泵干燥和微波真空干燥等干燥技术在水产品加工中的应用日益广泛。介绍了水产品传统干燥和新型干燥技术的特点、研究及应用现状和发展趋势。     

《谷物品质与食品加工——小麦籽粒品质与食品加工》

《谷物品质与食品加工——小麦籽粒品质与食品加工》是魏益民教授及所领导的学者群体以陕西关中及黄淮冬麦区的小麦品种为材料，根据自己近十年来所进行的科学研究实践，对我国小麦磨粉品质、蛋白质及淀粉特性与加工品质、小麦籽粒品质与啤酒酿造、营养强化与小麦食品加工等问题，进行了系统和全面的总结。本书包括五个章节：第一章，小麦的磨粉品质；第二章，小麦谷蛋白溶涨指数与食品加工品质；第三章，小麦籽粒淀粉性质的研究；第四章，小麦籽粒品质与小麦啤酒质量关系的研究；第五章，苜蓿营养强化面粉加工特性研究。     

食品3D打印技术的发展现状

近年来,食品3D打印技术发展迅速,呈现的形式也多样化。该文介绍了挤出型、粉体凝结型和喷墨型食品3D打印技术的工作原理、应用范围、优缺点及市场应用情况。同时,3D打印的食品原料需要满足3个特性:打印性、适宜性和后加工性。目前,制约食品3D打印技术发展的因素主要是打印原料的局限性、流动性、打印速度、打印后模型的稳定性等。同时亟需将食品3D打印技术与食品营养学科相结合,在开发不同人群或个性化营养需求食品制造上寻找到突破口,为营养健康食品产业带来新革命。     

基于机器视觉的鲐鱼鱼体定向排列输送装置设计与试验

针对传统鱼体头尾及腹背定向输送由人工操作完成,劳动强度大、生产效率低等问题,该研究探索了利用机器视觉技术结合输送装置实现鱼体头尾及腹背定向排列输送的方法。该研究以鲐鱼(Scomber japonicus)为研究对象,在对鱼体形态特征及物理特性检测的基础上,设计了鱼体提升装置、鱼体分离输送装置、鱼体头尾及腹背定向输送装置、鱼体返回输送装置、定向控制系统等部件组成鲐鱼鱼体定向排列输送装置;构建YOLOv5s目标检测模型对鲐鱼的头尾朝向和腹背朝向进行识别,并根据识别结果控制鱼体定向排列输送完成鲐鱼的头尾和腹背定向作业,检测模型在测试集上的精确率为99.76%,召回率为99.59%,平均检测精度值为99.5%;试制了鱼体定向排列输送装置样机,以单条鱼体提升成功率为评价指标,对不同输送速度下鱼体提升装置的输送效果进行试验;同时以鱼体的头尾定向成功率和腹背定向成功率作为评价指标,以鱼体提升装置输送速度、鱼体分离输送装置输送速度、鱼体头尾及腹背定向输送装置输送速度为试验因素,对鱼体定向排列输送装置的定向输送效果进行试验。试验结果表明：鱼体提升装置在不同输送速度下,都能有效实现鱼体单条分离并向上提升,且不存在鱼体重叠向上输送的情况;当鱼体提升装置输送速度为0.05 m/s、鱼体分离输送装置输送速度为0.45 m/s、鱼体头尾及腹背定向输送装置输送速度为0.60 m/s时,鲐鱼鱼体的头尾定向成功率平均为97.2%,腹背定向成功率平均为95.6%,鱼体定向输送速度可达15条/min。研究结果可为其他淡水鱼鱼体定向排列输送装置的研制提供参考。     

热风微波耦合干燥胡萝卜片工艺

该文通过对胡萝卜片进行热风微波耦合干燥来研究热风微波耦合干燥工艺的可行性及优异性。采用自行设计的热风微波耦合干燥设备, 在不同的热风温度（50～80℃）、微波功率密度（4.5～1.5 W/g）条件下对胡萝卜片进行干燥,研究这2个因素对耦合干燥的影响。选取热风温度（50、60、70℃）、微波功率密度（3.5、2.5、1.5 W/g）、热风风速（0.5、1.0、1.5 m/s）进行正交试验,试验结果表明：耦合干燥各因素对干燥速率影响的主次关系为微波功率密度>热风温度>热风风速。同时将热风微波耦合干燥与热风干燥、微波干燥进行比较,得出热风微波耦合干燥是一种快速、高效和节能的干燥方式,在农产品和食品的干燥中具有广阔的应用前景。     

基于电子舌的鱼肉品质及新鲜度评价

为了能用仪器快速客观地评价鱼肉的品质和新鲜度,利用该课题组开发的多频脉冲电子舌,对鲈鱼、鳙鱼、鲫鱼3种淡水鱼和马鲇鱼、小黄鱼、鲳鱼3种海水鱼进行了评价试验。淡水鱼宰杀后置于4℃下冷藏,冰冻海水鱼在室温下解冻后再置于4℃下冷藏。每天每一鱼取5份肉样进行电子舌检测。结果表明:鱼在不同时间点的品质特性可以用电子舌加以有效区分,据此可以较准确地表征鱼类新鲜度的变化;电子舌不仅可以有效区分淡水鱼和海水鱼,而且还可以辨识不同品种淡水鱼或海水鱼之间的差异。电子舌作为一种新型的现代化智能感官仪器,在鱼肉的品质以及新鲜度评价中具有巨大潜力。     

无公害鲜食玉米高产栽培技术

鲜食玉米主要有甜玉米、黑玉米、糯玉米等,其营养丰富,籽粒中富含氨基酸、蛋白质、矿物质、糖和多种维生素,既是香甜可口的鲜食佳品,又可以加工成罐头、饮料等产品,其茎叶还是优质的青饲料。随着人们生活水平的提高,鲜食玉米及其加工产品越来越受到市场的欢     

基于辩证营养学的营养与健康系统构建

当前,中国人均GDP超越1万美元,国民膳食营养与健康观念已从"吃饱"、"吃好"到"吃对"转变。以"立足国学、走向科学"为指导,在中医食疗学和现代营养学基础上,该文尝试提出了"辩证营养学"。以辩证、精准、平衡为宗旨,辩证为法、精准为技、平衡为目,以食物与营养体质的动态转化实现人类的营养健康。在辩证营养学指导下,该文提出了新的健康食品工程学科体系,扩展方法与手段,构建基于六属性(种质、产地、加工、营养、功能、偏性)的健康食品工程体系以及基于六指标(基础代谢、肠胃宏基因、营养基因、情志力、免疫力、运化力)的营养体质工程体系,探索基于大数据的动态、转化平衡模型,以人才、科技、产业、资本四大支撑体系为保障,引领健康食品产业创新发展和国民营养健康消费升级,为全民健康提供科学膳食指导,为中国全面建成小康社会打下坚实健康基础。     

果蔬介电特性研究综述

对食品介电特性的研究,不仅能使人们了解食品的射频或微波特性,研发出最具节能效果的介电加热设备,而且介电特性可用于食品品质的识别。为此,以果蔬为对象,概述了果蔬生物体的介电特性;介绍了测试信号的频率和电压以及环境温度和湿度等测试条件对果蔬介电特性的影响;综述了在果蔬含水率、成熟度、新鲜度、损伤和糖、酸度等品质因素对介电特性影响方面的研究进展;并指出目前研究存在的问题和今后的研究方向。     

莲子间歇式微波分段变功率真空干燥方法

目前莲子干燥仍以传统热风干燥为主,该方式不仅能耗高,耗时长,且莲子品质不佳,严重制约了莲子产业的高质量发展。为了提高莲子干燥品质、缩短干燥时间和降低能耗,该研究比较了间歇式微波恒定功率和微波分段变功率两种微波真空干燥法,分析了微波功率、干燥时间对莲子干燥特性影响。研究结果表明,间歇式微波分段变功率真空干燥较佳工艺参数为：真空度0.1 MPa,微波工作间歇方式为1.5 min-开/1.5 min-关,干燥过程分两个阶段进行,第一阶段在微波功率1 600 W条件下共工作3 min,间歇3 min,第二阶段在微波功率1 200 W条件下共工作3 min,间歇3 min。在此条件下,莲子主要营养成分中淀粉含量43.43 g/100 g,与恒定微波功率真空干燥（40.83～43.80 g/100 g）和传统热风干燥（42.73 g/100 g）效果相当;蛋白质含量为19.37 g/100g,高于恒定微波功率真空干燥（18.17～18.67 g/100 g）与热风干燥（18.57 g/100 g）;膳食纤维含量为14.60 g/100 g,是热风干燥（6.94 g/100 g）的2.10倍,具有显著性差异（P<0.05）,与恒定微波功率真空干燥（11.03～14.70 g/100 g）无明显差异（P＞0.05）;单位质量干燥能耗为7 848 kJ/kg,相较于传统热风干燥（465 012 kJ/kg）和恒定微波功率真空干燥（10 440～15 012 kJ/kg）,干燥时间缩短,能耗降低。研究结果为莲子的加工生产提供理论支持。     

小麦微波干燥特性及其对品质的影响

针对小麦热风干燥中存在的问题,运用微波试验装置,通过选择不同的干燥功率、物料铺放厚度及排湿风速,研究了小麦微波干燥特性及其对干后品质和能耗的影响。研究结果表明：小麦微波干燥主要处于恒速阶段,微波干燥对小麦品质有显著的影响,小麦籽粒的发芽率和SDS沉降值对微波处理的反应比较敏感,可以作为小麦热损伤的指标和小麦品质变化的检测指标,小麦微波干燥能耗主要受排湿风速影响。