食品物性学-食品的电物性及其应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 食品的电物性及其应用,概述,食品基本电物性及其测定,食品加工中电物性的利用原理和方法,静电场处理,电渗透脱水,通电加热,微波加热,远红外线加热,电脉冲杀菌,第一节 概 述,1,、研究食品电物性的意义,电物理加工方法能满足食品加工中对食品资源充分利用的要求，同时也能减少加工中营养损失，并保持生物物质活性。,使用电场或电磁场有可能对构成食品的最小单位进行最富效果的加工处理。,电磁场的生物效应在生鲜食品的储藏保鲜方面显示了巨大的潜力。,由于化石燃料能源的不可再生性，电力在食品工业能耗中占有的比例将越来越大。,电物理特性的检测对食品加工自动化、品质控制精确化方面提供了重要手段。,第一节 概 述,2,、电物性与食品加工, 食品的电磁波处理和加工,第一节 概 述,2,、电物性与食品加工, 食品加工中静电场的利用,静电是指静电荷，是电荷在静止时的状态，而静止电荷所建立的电场称为静电场，是指不随时间变化的电场。,静电场在食品加工中的应用：,清洗净化：对空气净化、对溶质的沉降、食品表面防腐剂的喷涂等。,分离：从谷粒、茶叶、油料种子及明胶中除去杂质。,改质：静电防腐、肉制品表面除霉、设备的无拆卸消毒杀菌。,第一节 概 述,2,、电物性与食品加工, 直流电在食品加工中的应用,电渗透：利用食品胶体粒子的荷电性质和动电现象，用电渗透的方法对食品进行固液分离或脱水处理。,电渗析：利用离子交换膜对甜菜糖等加工食品进行净化处理，以及对乳制品中的去盐、海水淡化等处理。,电泳：牛奶蛋白分离，从悬浊液中使固体粒子沉降。,电浮选：干物质（蛋白质、脂肪等）的增浓、食品厂排污的净化和蛋白脂肪回收、酒及其他液态食品的澄清。,第二节 食品基本电物性及其测定,1,、食品的电物性基础,第二节 食品基本电物性及其测定,1,、食品的电物性基础,电子位移极化,原子极化,取向极化,极化松弛时间：处于极化状态的介质，去掉外电场后，极化消失所需要的时间。,特征频率：极化松弛时间的倒数。,第二节 食品基本电物性及其测定,1,、食品的电物性基础,极化现象的影响因素：电场强度、电场频率,当电场变化时间小于极化松弛时间，即电场频率大于介质特征频率时，极化运动（或偏移）就可能来不及产生。,介电耗损：当电介质所处的外电场频率与其自身的特征频率接近时，极化运动对于外电场就会产生滞后，从而引起分子内摩擦而产热。（类似于共振频率）,第二节 食品基本电物性及其测定,1,、食品的电物性基础,各种极化的特征频率：电子极化在紫外线区域；原子极化为红外、远红外区域；偶极子取向极化主要在微波区域。,热辐射,微波加热是以水分子的偶极子随电场转动得到的分子内摩擦产生。,远红外和红外线加热则是由原子振动产生的内摩擦所致。,第二节 食品基本电物性及其测定,2,、食品电物性的测定和应用,介电常数,电导率,第三节 食品加工中电物性的利用原理和方法,对食品电物性的利用，除了对食品品质的无损检测或品质分析外，还可用于对食品的加工处理，包括静电场处理、动电处理、通电处理、高频电场处理、微波处理、红外线处理等。,1,、静电场处理,应用：静电净化、静电熏制、静电分离、电处理防腐、静电扑粉等。,原理：使离子化的气体在电场内移动，向物质的散体微粒（尘埃、熏烟等）传递电荷，这样荷电粒子再受到电场作用从一极向另一极进行定向移动，从而达到加工所需的目的。,离子化气体的产生：被激电离法和自激电离法,第三节 食品加工中电物性的利用原理和方法,1,、静电场处理,静电分离装置示意图,第三节 食品加工中电物性的利用原理和方法,1,、静电场处理,静电熏制原理：在静电场内让熏烟雾粒子向各种食品表面或内部渗透，达到快速均匀熏制的目的。肉制品的熏制不仅可以改善制品的风味，还可以有效防止氧化和霉变。,优点：高效，,25 min,缺点：不能起到通常烟熏那样的干燥效果，还要配以微波或远红外处理。,第三节 食品加工中电物性的利用原理和方法,1,、静电场处理,静电成型及撒粉装置原理：植物油先成为荷电粒子，在电场中飞向加热转筒表面，形成油层；面粉和其他原料液滴形成的荷电粒子在电极之间的空间内交叉混合，喷向转筒表面，形成一定厚度的带状料坯。,静电成型及撒粉装置示意图：,第三节 食品加工中电物性的利用原理和方法,2,、电渗透脱水,原理：蛋白质,电位和周围离子气氛的存在，使固液界面产生双电层粒子分布现象，即液体带有与蛋白质胶粒等量而符号相反的过剩电荷。当有静电场存在时，液体受自身所带电荷影响而运动。,应用,第三节 食品加工中电物性的利用原理和方法,3,、通电加热,重要性：食品的均匀加热是工程上的一大难题。微波加热存在透入深度的问题。,适用性：不适用于不导电、极低水分或干燥状态的食品。,原理：欧姆加热,注意：直流电会引起食品组分的电解变质，还会使电极发生电解腐蚀，造成食品重金属离子污染，因此一般用交流电。,应用,第三节 食品加工中电物性的利用原理和方法,4,、微波加热,微波：频率,300300000MHz,的电磁波，波长,3 nm3 pm,。,原理：偶极子的取向极化，水分、蛋白、脂肪、糖等都会发生极化反应。,特点：加热的选择性；穿透特性,缺陷：加热不均匀,微波加热的选择性,微波虽具有好的穿透性，但实际加热中受反射、穿透、折射吸收等影响，使各部分产生的热量不同。,电场的尖角集中效应，即棱角效应。,第三节 食品加工中电物性的利用原理和方法,5,、远红外线加热,近红外的波长,0.781.4,m,；中红外的波长,1.43,m,；远红外,3,m1mm,。,原理：食品材料电磁波吸收峰值多集中在,220,m,的远红外波长范围。,特点：,加热时不必有热源或传热介质，不受气流影响，速度快,促进食品的成熟（陈化）,能量低，不会引起物质的化学变化,缺陷：辐射深度浅,12mm,。,第三节 食品加工中电物性的利用原理和方法,6,、电脉冲杀菌,脉冲电场,(pulsed electric field, PEF),：对流经两电极间的液态或半液态物料施加一定频率的高电压短脉冲放电，使物料中微生物死灭的处理技术。,原理：破坏微生物的细胞膜，电崩解理论、电穿孔理论。,优势：杀菌时对象升温小；杀菌时间短，产生的热量少；节能。,应用：对热敏感的液态食品，如果汁、牛乳、蛋液、啤酒,缺陷：杀菌效果差异大，不稳定；杀菌不彻底；设备实际应用困难。,第三节 食品加工中电物性的利用原理和方法,