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基于射频波强化的试验型水热反应器研究

农业机械学报 2024年第9期55卷 450-458页

作者：仵明太张浩张一鸣段钰婷王博文王绍金令博西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 华盛顿州立大学生物系统工程系普尔曼WA99164-6120

针对水热提取反应目前主要依靠微波强化,存在穿透深度小、加热均匀性差的问题,利用加热均匀性更好的射频波为热源,基于常见的水平式平行极板射频加热系统设计了一套适用于射频强化的水热反应器。该水热反应器主要由双层反应釜、压力调... 详细信息

针对水热提取反应目前主要依靠微波强化,存在穿透深度小、加热均匀性差的问题,利用加热均匀性更好的射频波为热源,基于常见的水平式平行极板射频加热系统设计了一套适用于射频强化的水热反应器。该水热反应器主要由双层反应釜、压力调节装置、光纤测温计和气动磁力搅拌器4部分构成,首先对整机结构及工作原理进行阐述,然后基于内压薄壁圆筒应力分析理论和磁力耦合传动理论对双层反应釜和气动磁力搅拌器的关键零部件进行设计,并完成了压力调节装置和测温方式的设计和选型,最后完成射频强化水热反应试验平台的搭建,并选取搅拌转速、液固比和射频极板间距对水热反应器的搅拌和升温性能进行了测试。结果表明:当液固比大于20 mL/g时,搅拌转速与对照样品纯水无显著差异(p>0.05),此时液固比不再是影响搅拌转速的主要因素;当液固比小于40 mL/g、搅拌转速大于150 r/min时,极板间距是影响物料升温速率的主要因素,随着极板间距的减小,升温速率不断加快,当极板间距为130 mm时,升温速率可达到8~10℃/min。

关键词：水热反应器射频加热水热提取过程强化反应釜磁力搅拌

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射频处理提高米糠稳定性及其对品质的影响

食品科学 2020年第20期41卷 20-26页

作者：于殿宇郝凯越程杰陈奎任江连洲王立琦张智东北农业大学食品学院黑龙江哈尔滨150030 哈尔滨商业大学计算机与信息工程学院黑龙江哈尔滨150028 黑龙江省北大荒米业集团有限公司黑龙江哈尔滨150036

使用射频加热系统处理新鲜米糠,以米糠脂肪酶相对活性为指标,在单因素试验基础上,采用响应面法优化射频处理米糠的条件。结果表明,射频处理米糠最佳条件为射频极板间距10.5 cm、射频温度92℃、射频时间5.3 min,在此条件下处理后的米糠... 详细信息

使用射频加热系统处理新鲜米糠,以米糠脂肪酶相对活性为指标,在单因素试验基础上,采用响应面法优化射频处理米糠的条件。结果表明,射频处理米糠最佳条件为射频极板间距10.5 cm、射频温度92℃、射频时间5.3 min,在此条件下处理后的米糠脂肪酶相对活性下降至18.25%。米糠在35℃条件下储藏6周,脂肪酶相对活性由18.35%仅增加到22.63%,酸值仅为相同时期未处理米糠的22.32%,过氧化值仍保持小于5 mmol/kg的阈值范围内。根据显著性分析可知,米糠蛋白含量变化不显著;米糠蛋白持水性在第1周达到最大,并且处理后米糠较未处理米糠提高了37%。因此米糠在射频处理后,不仅可以延长米糠的储藏时间,还可以增加米糠蛋白的应用功能,为米糠的扩展应用提供了良好的理论基础。

关键词：射频加热米糠脂肪酶相对活性储藏稳定性米糠蛋白

射频技术处理糙米自由基与脂肪酶的作用效果研究

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食品与发酵工业 2024年第4期50卷 59-67页

作者：王岚峰史锋黄金荣李永富江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心江苏无锡214122 江南大学江南大学食品科学与技术国家重点实验室江苏无锡214122 江苏省生物活性制品加工工程技术研究中心江苏无锡214122

采用射频技术适度灭活糙米脂肪酶并控制自由基强度,改善其贮藏稳定性。考察极板间距、温度、补水率及保温时间等因素对糙米脂肪酶灭活率和自由基强度的影响,通过正交实验分别得到最高脂肪酶灭活率和最低自由基强度的工艺参数,最终通过对... 详细信息

采用射频技术适度灭活糙米脂肪酶并控制自由基强度,改善其贮藏稳定性。考察极板间距、温度、补水率及保温时间等因素对糙米脂肪酶灭活率和自由基强度的影响,通过正交实验分别得到最高脂肪酶灭活率和最低自由基强度的工艺参数,最终通过对比2个最优工艺参数条件下处理的糙米和未处理糙米在37℃下贮藏28 d过程中的变化,用以分析射频处理对糙米贮藏稳定性的改善效果。通过单因素和正交实验,得到了脂肪酶灭活率最高(样品Ⅰ)的最佳加工参数:极板间距145 mm、温度105℃、补水率4.5%;自由基强度最低(样品Ⅱ):极板间距145 mm、温度95℃、补水率4.5%,得到的样品Ⅰ和样品Ⅱ的脂肪酶灭活率分别为62.65%和41.77%,而自由基强度分别为0.891和0.699。在加速贮藏期间,样品Ⅰ和样品Ⅱ的脂肪酸峰值分别为22.42、24.00 mg/100 g,均处于射频处理的2个糙米样品自由基强度呈增加趋势,在射频样品中以样品Ⅱ的自由基强度峰值最低,此外,样品Ⅱ的己醛峰值浓度也较低,且多不饱和脂肪酸的氧化速率最慢。在控制自由基强度的前提下,适度灭活糙米脂肪酶能够改善糙米的贮藏稳定性,仅追求较高脂肪酶灭活率而忽略自由基强度增加并不能改善糙米贮藏稳定性。

关键词：糙米射频加热脂肪酶灭活自由基强度贮藏稳定性

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农产品射频杀菌钝酶技术研究进展

食品与机械 2023年第6期39卷 219-226页

作者：董翼飞凌建刚朱麟李苏红宁波市农科院农产品加工研究所浙江宁波315000 国家蔬菜加工技术研发专业中心浙江宁波315000 宁波市农产品保鲜工程重点实验室浙江宁波315000 沈阳农业大学食品学院辽宁沈阳110866

农产品中通常含有大量的腐败菌和内源酶,这些腐败菌和内源酶会对农产品品质造成不良的影响。射频是一种介电加热技术,其加热速度快、效率高,能有效地灭活农产品中的微生物和内源酶而且对农产品的品质(如色泽、质地以及营养成分等)影响... 详细信息

农产品中通常含有大量的腐败菌和内源酶,这些腐败菌和内源酶会对农产品品质造成不良的影响。射频是一种介电加热技术,其加热速度快、效率高,能有效地灭活农产品中的微生物和内源酶而且对农产品的品质(如色泽、质地以及营养成分等)影响较小。文章综述了射频杀菌钝酶技术的作用机制以及近年来在农产品加工中的应用进展,指出了射频杀菌钝酶技术的不足及解决方案,并对射频杀菌钝酶技术未来在农产品和食品中的应用进行了展望。

关键词：农产品射频加热杀菌钝酶加热均匀性

基于自由基控制的青稞脂肪酶射频灭活技术研究

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中国粮油学报 2022年第7期37卷 46-54页

作者：李永富王雪真黄金荣史锋陈正行江南大学食品学院江南大学粮食发酵工艺与技术国家工程实验室无锡214122 江南大学食品科学与技术国家重点实验室无锡214122

采用射频加热灭活青稞中脂肪酶,分析其对青稞储藏稳定性的影响。结果表明,在射频温度125℃、保温时间0 min、极板间距120 mm、补水量4%条件下,青稞的最大灭酶率达75.58%,于37℃储藏30 d后,脂肪酶活度、己醛含量和自由基强度显著增加(P<0... 详细信息

采用射频加热灭活青稞中脂肪酶,分析其对青稞储藏稳定性的影响。结果表明,在射频温度125℃、保温时间0 min、极板间距120 mm、补水量4%条件下,青稞的最大灭酶率达75.58%,于37℃储藏30 d后,脂肪酶活度、己醛含量和自由基强度显著增加(P射频处理加速了储藏期间的青稞氧化,分析发现射频高温处理过程中导致的自由基强度增加是加速氧化的主要原因。基于自由基控制的射频处理参数为:射频温度95℃、保温时间0 min、极板间距120 mm、补水量2%,该条件下处理后的青稞灭酶率为44.19%、自由基强度最低,储藏30 d后自由基强度和己醛含量为4个样品中最低,氧化程度最轻。因此,在保证一定灭酶率的前提下,控制自由基强度增加有利于提高射频处理青稞的储藏稳定性。

关键词：青稞射频加热脂肪酶灭活自由基强度储藏稳定性

射频解冻数值模拟过程中不同方法所获初始电压值对样品温度的影响

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中国农业科技导报 2019年第4期21卷 114-122页

作者：李玉林李锋王易芬焦阳上海海洋大学食品学院国家淡水水产品加工技术研发分中心上海201306 上海海洋大学食品热加工工程技术研究中心上海201306 奥本大学生物系统工程系美国奥本368495417 南京工业大学南京210000 天顺农副产品有限公司江苏徐州221000

针对射频解冻有限元模拟过程中所需极板电压难以由实验获取的问题,以冷冻牛肉为例,采用3种不同方式间接获取的输入电压(固定电压、实际阳极电压和公式推导电压),运用有限元模拟方法对3种尺寸(小:160 mm×102 mm×60 mm;中:220 mm×140 m... 详细信息

针对射频解冻有限元模拟过程中所需极板电压难以由实验获取的问题,以冷冻牛肉为例,采用3种不同方式间接获取的输入电压(固定电压、实际阳极电压和公式推导电压),运用有限元模拟方法对3种尺寸(小:160 mm×102 mm×60 mm;中:220 mm×140 mm×60 mm;大:285 mm×190 mm×60 mm)的冷冻牛肉进行射频解冻,对比了模拟和实验获得加热速率和温度分布中电压选择的有效性。计算机模拟结果与实验结果对照表明,射频解冻能够均匀快速解冻冷冻牛肉样品,但存在少部分边角过热效应。对比三种输入电压模拟与实际试验验证得到的升温曲线和表面温度分布,结果表明阳极电压值数值与实际电压值较为接近,约为7.2～8kV,而推导电压值最高,约为9.2～10.7 kV。选用推导电压值的70%～80%作为模拟值时,所获得的样品升温速率和终温最为接近实验结果。该研究结果可为精确模拟射频解冻过程的输入参数的获取提供参考。

关键词：射频加热计算机模拟肉类电压

MRI射频场环境下植入物佩戴者的安全性研究

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中国医疗器械杂志 2020年第2期44卷 101-107页

作者：李铖铃邬小玫复旦大学电子工程系上海市200433 上海市医学图像处理与计算机辅助手术重点实验室上海市200032 上海康复器械工程技术研究中心上海市200433

磁共振成像(MRI)中复杂的电磁场环境会对携带植入物的受试者造成重大影响,其中射频场下的组织发热问题尤为明显。为了确保受试者的安全,需要了解MRI环境下组织温度的分布及其随时间的变化。该研究在分析MRI环境下组织温升原理的基础上,... 详细信息

磁共振成像(MRI)中复杂的电磁场环境会对携带植入物的受试者造成重大影响,其中射频场下的组织发热问题尤为明显。为了确保受试者的安全,需要了解MRI环境下组织温度的分布及其随时间的变化。该研究在分析MRI环境下组织温升原理的基础上,构建了MRI系统中产生射频场的鸟笼线圈、ASTM标准/改进仿体和单腔心脏起搏器有限元模型,采用时域有限差分(FDTD)的方法进行仿真。首先按照国际标准化组织提出的标准验证了模型构建及仿真方法的正确性,之后在64 MHz,2 W/kg的环境下计算组织电场、SAR和温度场的分布及随时间的变化。特别比较了有血液热交换和无血液热交换(标准/改进仿体)时的组织温度差异。仿真结果表明:在电极头,导线尾端和机壳附近存在电场和SAR的热点区域;在仿体两侧处存在SAR值较高的区域,并且离线圈距离越近,SAR越高。温度场分布与SAR分布相似;在导线尾端和机壳之间的区域热量堆积严重,温度最高。同时血液热交换可一定程度减小温升。

关键词： MRI SAR 射频加热有源植入物温升

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射频技术及其应用

电工电能新技术 1992年第4期11卷 16-22页

作者：酆惠芬牛文军王雪顽中国科学院电工研究所

本文重点介绍了射频放电及射频加热技术在高科技领域和工业方面的一些具体应用。射频磁场感应无电极放电所产生的高能离子束可用于宇航推进;核聚变反应中的中性注入,半导体刻蚀。射频辉光放电产生的低温等离子体,可对纺织品表面处理。... 详细信息

本文重点介绍了射频放电及射频加热技术在高科技领域和工业方面的一些具体应用。射频磁场感应无电极放电所产生的高能离子束可用于宇航推进;核聚变反应中的中性注入,半导体刻蚀。射频辉光放电产生的低温等离子体,可对纺织品表面处理。空气中射频放电可对卷烟纸电打孔。利用射频感应电场对生物体细胞、组织加热,引起细胞萎缩、坏死或组织纤维化,以达到治疗目的。

关键词：射频技术射频放电射频加热

胡萝卜丁预处理及热风辅助射频后程干燥技术研究

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胡萝卜丁预处理及热风辅助射频后程干燥技术研究

作者：龚楚婷上海交通大学

学位级别：硕士

胡萝卜营养丰富且水分含量高,极易腐败变质,不便于长期贮藏、运输和加工利用,因此,开发一种高效干燥技术具有重要意义。传统的干燥技术(如热风干燥)加工时间长且对品质影响大,而真空冷冻干燥虽品质好,但能耗高,且加工时间长。本研究分... 详细信息

胡萝卜营养丰富且水分含量高,极易腐败变质,不便于长期贮藏、运输和加工利用,因此,开发一种高效干燥技术具有重要意义。传统的干燥技术(如热风干燥)加工时间长且对品质影响大,而真空冷冻干燥虽品质好,但能耗高,且加工时间长。本研究分别尝试将新型射频技术应用于胡萝卜丁的预处理以及最后阶段干燥中。首先研究了射频加热技术作为同步灭酶预脱水方法的可行性,分别采用超声波辅助渗透预脱水及热风辅助射频预脱水两种处理方法,优化并确定了预脱水最佳工艺;其次研究了热风辅助射频作为后程干燥技术的干燥特性、动力学模型以及水分迁移特性,并将热风辅助射频干燥分别与传统热风干燥及真空冷冻干燥后物料品质进行比较,还研究了热风辅助射频干燥过程中胡萝卜中的维生素C降解动力学。(1)研究热风辅助射频干燥作为同步灭酶预脱水方法的可行性,结果表明在8.3 cm极板间距条件下的热风辅助射频预脱水效果最佳。此外,还优化了传统的渗透脱水工艺,最优工艺为40%蔗糖溶液、10%盐溶液以及1:4固液比,并加以超声波辅助。比较发现超声波辅助渗透脱水的脱水率更高,且护色能力更好,而热风辅助射频预脱水后的样品硬度以及维生素C保留率更高,且该方法的能耗更低,并且可在预脱水的同时使酶失活。(2)在最后阶段干燥中,采用了射频漂烫及超声波辅助渗透脱水作为预处理方法。比较6.0、6.5与7.0 cm极板间距,3.5、4.0与4.5 cm样品厚度,60℃热风温度条件下的热风辅助射频技术的干燥性能,结果发现在6.5cm极板间距,4.0 cm样品厚度条件下干燥效率较高,平均干燥速率为1.24g/kg min,水分扩散系数为7.39×10 m/min,且具有较好的加热均匀性(TUI=0.03)。通过常见的七种动力学模型对干燥过程进行拟合发现,Logarithmic模型对于胡萝卜丁的热风辅助射频干燥过程拟合度最高。水分迁移研究结果表明在热风辅助射频干燥过程中,除脱去样品中大量的自由水以外,半结合水与结合水之间也存在迁移,且在干燥过程中胡萝卜丁内外部信号同时逐渐减弱,证明热风辅助射频干燥是一种较为均匀的容积式干燥方法。(3)采用热风辅助射频干燥、传统热风干燥以及真空冷冻干燥将胡萝卜丁含水率减少至10%以下,比较发现真空冷冻干燥具有最好的胡萝卜丁品质,热风干燥后样品品质最差,热风辅助射频干燥具有较好的产品品质,干燥处理后水分活度约0.41,硬度约31.02 N,皱缩率约41%,较好的亮度值与红色度,且维生素C保留率达46%,与真空冷冻干燥后样品品质无显著性差异。热风辅助射频干燥过程中维生素C降解规律符合一级可逆模型,且胡萝卜丁在干燥过程中维生素C损失主要原因为还原型维生素C(AA)在有氧条件下降解为氧化型维生素C(DHAA),胡萝卜中的AA与DHAA降解活化能分别为40.54与35.83 k J/mol,相比较于其他果蔬体系其降解活化能更大,在热加工条件下更为稳定。本研究得到胡萝卜丁的最佳干燥工艺为:首先采用射频干法漂烫达到灭酶标准,然后采用40%蔗糖溶液、10%盐溶液以及1:4固液比的组合进行超声波辅助渗透脱水(50%功率,50℃,30 min),将样品的水分含量降低至40%,随后采用热风辅助射频干燥进行最后阶段干燥,最佳工艺条件为60℃热风,4.0 cm样品厚度与6.5 cm极板间距,最后得到水分含量低于10%的干燥样品。

关键词：胡萝卜射频加热干燥动力学品质水分迁移