真空冷凍干燥技術(shù)(FD)近年來已被應(yīng)用于果蔬加工,采用真空冷凍干燥不但能夠充分保留果蔬的營養(yǎng)成分和活性物質(zhì),且能最大程度保持原有的色澤、風(fēng)味與形態(tài),因此應(yīng)用前景廣闊。但凍干過程能耗大,加工成本高,使得這一干燥技術(shù)在果蔬及農(nóng)產(chǎn)品干燥加工中不能很好推廣應(yīng)用。近年來,我們結(jié)合果蔬凍干加工生產(chǎn)實際,進(jìn)行了低能耗果蔬凍干加工技術(shù)與工藝的系統(tǒng)研究,在低能耗凍干過程工藝優(yōu)化中探索了幾種果蔬凍干水分在線檢測新技術(shù),以果蔬在凍干過程的介電參數(shù)變化來表達(dá)果蔬同一時刻的含水率就是其中一項研究內(nèi)容。但采用常規(guī)的介電特性測試裝置不能在凍干倉內(nèi)進(jìn)行果蔬介電特性的在線測量,為此本文基于電橋原理創(chuàng)新設(shè)計了可調(diào)探針式電極介電特性測量系統(tǒng),以蘋果作為試材,利用該系統(tǒng)進(jìn)行了介電特性在線測量的試驗研究。主要內(nèi)容包括： (1)創(chuàng)新設(shè)計了2針型和4針型兩種可調(diào)探針式電極構(gòu)成果蔬介電特性測試裝置,與LCR測試儀組合形成可調(diào)探針式電極介電特性測量系統(tǒng),基于電橋原理可測量果蔬介電參數(shù)如阻抗、電容和電阻等。 (2)試驗研究了探針式電極參數(shù)和高壓脈沖電場預(yù)處理對蘋果介電特性的影響。探針式電極參數(shù)對蘋果介電參數(shù)影響顯著,隨探針間距的增大,探針插入深度的減小,蘋果阻抗、抗阻和電阻增大,電容減小。對不同探針式電極測得的介電參數(shù)進(jìn)行回歸分析,2針型探針式電極探針間距與介電參數(shù)線性相關(guān),4針型探針式電極探針間距與蘋果介電參數(shù)呈倒數(shù)關(guān)系,2針型與4針型探針式電極的插入深度均與介電參數(shù)線性相關(guān),回歸模型顯著,擬合程度較高。蘋果介電參數(shù)隨頻率增大而減小,兩者呈冪函數(shù)關(guān)系。高壓脈沖預(yù)處理蘋果的阻抗、抗阻和電阻減小,電容增大,預(yù)處理蘋果的電阻、阻抗和抗阻與探針間距線性相關(guān),擬合精度更高,電容與探針間距呈倒數(shù)關(guān)系,相關(guān)性高；預(yù)處理蘋果的電阻、阻抗、電容和抗阻與探針插入深度線性相關(guān),決定系數(shù)均達(dá)0.8以上。 (3)利用2針型探針式電極介電特性測試裝置對不同溫度下蘋果熱風(fēng)干燥過程進(jìn)行在線監(jiān)測,試驗研究了蘋果脫水性、介電特性以及相關(guān)性。干燥過程中,干燥速率和含水率在逐漸減小。開始時阻抗、抗阻和電阻變化幅度很小,電容迅速減小,在某一時刻出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點,阻抗、抗阻和電阻迅速增大,電容幾乎不變。經(jīng)過一段時間,阻抗、抗阻和電阻在某個值附近徘徊。干燥溫度越高,轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)越旱。 (4)分別利用2針型和4針型探針式電極在線檢測蘋果真空凍干過程中介電特性的變化,研究蘋果脫水性與介電特性的相關(guān)性。探針式電極測量的蘋果介電特性分階段變化,阻抗和抗阻依次經(jīng)歷調(diào)整期、緩沖期、上升期和穩(wěn)定期。電阻只經(jīng)歷了緩沖期和上升期,電容經(jīng)歷調(diào)整期、上升期、衰減期和穩(wěn)定期。調(diào)整期介電特性變化紊亂,沒有規(guī)律,緩沖期和穩(wěn)定期介電特性幾乎不變,上升期介電特新隨干燥時間迅速增大,衰減期介電參數(shù)隨干燥時間迅速減小。選擇介電參數(shù)的上升期和衰減期作為特征區(qū)間,對不同探針式電極測得的介電參數(shù)和干燥時間進(jìn)行多項式回歸,決定系數(shù)大于0.9,回歸模型擬合精度高。 (5)對比熱風(fēng)干燥干燥和真空冷凍干燥蘋果過程中脫水性和介電特性。真空凍干蘋果的電阻、抗阻和阻抗均大于熱風(fēng)干燥蘋果的電阻、抗阻和阻抗,電容小于熱風(fēng)干燥蘋果。在含水率為40%～80%間,對干燥溫度為80℃的熱風(fēng)干燥和真空凍干蘋果的電阻和電容進(jìn)行回歸分析,回歸模型顯著,決定系數(shù)均大于0.9。基于相同含水率,聯(lián)立方程組,求得結(jié)果表明：熱風(fēng)干燥蘋果電阻與真空冷凍干燥蘋果的電阻呈乘冪關(guān)系,電容呈對數(shù)關(guān)系。 本文研究內(nèi)容為利用介電特性進(jìn)行果蔬真空冷凍干燥水分在線測量奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：S226.6
【部分圖文】：

3.3.1.3探針插入深度對蘋果介電特性的影響探針間距固定為9mm,不同測試頻率下的試驗結(jié)果如圖3-2所示：隨著探針插入蘋果深度的增大，阻抗Z、抗阻Lp以及電阻Rp都在減小，而電容Cp在增大。這主要是由于隨著探針插入蘋果的深度加大，探針與蘋果的連接更加緊密，導(dǎo)電性能更好，阻抗Z、抗阻Lp以及電阻Rp都在減小。而電容的增大則是由于當(dāng)將兩探針等效為一個電容的兩極板時，隨著探針插入蘋果的探針插入深度增加，極板面積也在增加，而探針間距離是不變的，所以電容在隨著探針插入深度的增加而增加。-23-
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2851670