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蔬菜物料的介电特性及其应用研究

秦文  
【摘要】:介电特性是生物分子中的束缚电荷对外加电场的响应特性,通过对食品介电特性的研究,可以更好地对食品的成分、组织、状态等品质进行分析和监控,也可以有效地利用物质的电特性进行食品加工,其应用范围非常广泛,已在农产品贮藏保鲜、电加工、品质检测、筛选分级等方面都显示出特殊的优势。利用电物理特性进行检测,对食品加工自动化、品质控制精确化提供了重要手段。目前,我国在这方面的研究时间很短,许多方面还刚开始起步,研究内容的深度和广度都还存在很多不足,尤其对蔬菜类物料的介电特性及其应用方面的研究还相当落后。 本论文在研究蔬菜物料介电特性理论的基础上,进行了介电特性理论的应用研究,首次提出了在低频段利用电特性进行蔬菜品质无损检测、蔬菜油炸加工及干燥加工过程在线检测的的可行性,并确定了适宜的检测条件和范围,对食品行业的发展将起到重要作用。 ① 从影响食品物料介电特性的主要因素着手,采用平行平板电极对20种植物性食品物料的电容和水分进行了测定,并用DES100测试了蔬菜组织切片的电特性。结果表明:食品物料的物理性质、化学性质及检测条件都会影响其介电特性,介电常数随检测温度的升高而增大,随频率的增高而降低。在测定条件一定时,水分含量是影响物料介电常数的最主要因素,物料的水分含量以及水分的存在状态都直接影响到电特征测定值。介电常数随水分含量的减少而呈下降趋势,水分含量与介电常数之间呈直线相关性,对粮食类而言,可以用相同的定标方程描述,即Y=51.708X-49.531(X为介电常数,Y为水分含量),而对果蔬类物料,因差异较大,不能建立适宜于不同种类果蔬的定标方程,但每种蔬菜物料可以建立相应的水分含量与介电常数之间的关系方程。 确定了电容、介电常数、电导等参数为介电特性的代表特征值,在0.1-100kHz频率范围内,利用电物性检测仪LCR进行物料品质无损检测和加工过程在线检测的研究。以物料水分存在状态和含量变化为主线索,较全面地应用研究了基于介电特性检测蔬菜静态贮藏过程、动态干燥、冷冻过程及油炸过程的控制方法、技术和装置。 ② 通过自制的无损检测样机、LCR测量仪以及平板电极组成试验所需的测试系统,研究了常温下几种蔬菜贮藏过程中的介电特性,并利用化学方法测得的新鲜度指标与介电特性进行了对比分析,首次研究了介电常数与几种新鲜度定量指标的相关关系,结果表明:在0.1~100kHz的测试频率范围内,几种蔬菜的介电特性与其色泽、硬度、水分含量等新鲜度指标之间具有显著的线性相关性:提出了可以根据蔬菜介电特性的变化来定性评价其新鲜度和内在品质,实现蔬菜无损自动化品质检测。 ③ 利用介电特性检测马铃薯油炸过程的研究,用示差扫描热量计(DSC)确定马铃薯的糊化温度范围,用介电特性测量仪(DES)测量加热条件下马铃薯的介电特性,用国家标准方法测定煎炸油的酸价、过氧化值和色度及马铃薯的水分含量,探讨油的品质与介电参数、马铃


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