食品超声波干燥过程的研究

1、食品超声波干燥过程的研究s.delafue nteblan co*,e.riera-fra ncodesarabia,vl/lacostaaparicioa.biancoblanco,j.a.gallego-jua' rezinstitutodeacu' stica,csicserranol44,28006l/laclrictspainavailableonline9june2006摘要：干燥过程中在食品工业中往往基于热能的使用。然而，这些利用 热能的方法可能会导致食品结构性变化。因此,本文章的重点如何使食品的 质量保留下来。方法就是利用大功率超声波这种有前途的技术。在过去的

2、几年里，我们参与了一个超声波脱水过程的发展的实验，基于应用超声振动 的直接接触产品。这样一个过程详细研究在实验室阶段的对象所涉及的不 同参数的影响。这种原型的开发和测试系统的应用和评价过程处于前工业 化阶段。产品基于大功率矩形板传感器在20khz的频率，功率容量约100w. 为了研究机械和热效果，该系统提供了一系列的传感器，允许监控过程的参 数。特定的软件也开发促进数据收集和分析。系统测试了蔬菜样本。关键词：超声波，超声波脱水，食品加工，干燥1. 前言目前，脱水食品的消费处于一个明显增加的需求市场。然而基于传统的 脱水方法，比如热空气干燥被广泛使用，他们会恶化产品最终的质量，可 能影响食物的味

3、道，退化色彩，使维生素，必需氨基酸等营养物质丧失。 科学家们和创新食甜中心正在寻找新兴食甜处理技术，引入更安全，更新鲜, 更好的质量与长寿的食物出入市场。所以超声波脱水新技术是很有前途的, 因为超声波的影响对食物更小，此外，超声波允许水分的去除没有产生液相 固体改变。当高强度超声波定向耦合材料它穿过固体培养基快速替代按压 和扩张，以类似的方式海绵挤出时，释放多次水分（海绵效应）。在这个力的作 用，机械机制可以高于表面张力维护毛细血管内的水分的材料，这使得微 观通道除去水分更容易。这项工作的冃的是提出一个优化的多试样超声波 脱水系统的原型，直接接触一个矩形板振动盘子，由一个电源在20khz的超声

4、波振动器使应用程序和评估的过程处于前工业 化阶段。未来的工作将涉及到量化，主要物理现象通过参与多孔超声波提 取的水分。本研究将有助于改善最终的干燥产品的质量。2. 背景过去十年作者参与了超声能量对食甜的脱水应用。其结果已经验证使 用超声波振动干燥对于食品干燥有潜在前途。然而，为了工业的发展的超声 波干燥系统，能够控制过程的参数是必需的。通过这种方式，我们的目标是： 深入到物理机制的基础知识从内部的水分多孔材料的一部分超声波和超 声波试验工业化前的原型脱水系统。系统主要由压电振动传感器在20khz 的发电能力100w由发电机系统。实验结果与这个系统了确定的相对影响 物理参数参与的过程，评价超声方

5、法通过测定的脱水力学过程的不同产品。 因此，科学知识达到了到目前为止已经允许我们建立所需的起点发展在工 业化前的阶段多试样超声波脱水系统的直接接触的食物样本矩形板振动 传感器。该系统还提供了一个静态单元测试和真空压力设备获得统一处理 的样品3. 实验装置3.1.超声换能器的设计标准发电机：由一个传感器和一个矩形flexural-vibrating板和电子单元驱动 传感器，设计和发展。传感器包括一个广泛的矩形板在其中心由一个振动器 piezoelectrically激活。外延的振动器'由压电三明治和一个机械放大器，驱动 器的矩形板弯曲振动的模式。正确设计的传感器，一个3d仿真通过有限元

6、方法进行了(fem)o 一个矩形铝板的308毫米*138.5毫米*18.5毫米振动与 八节点20khz线平行于短边被选中。背面板槽的中心部分，其长边平行，使 均匀振动振幅在英表面。在设计的潜在影响统一的应用表曲的压力板由有 限元分析。没有变化的振动模式板时发现一个静态压力应用表面均匀。因 此，通过直接超声波脱水过程与吸入联系在一起，在温和的温度和气流静压,。 通过这个系统可以优化的主要研究参与超声波干燥过程参数蔬菜和水果。3.2.2多试样系统的描述干燥过程发生在处理室。超声换能器是位于上方室。parallelepipedic 真空室，在那里固定传感器平行。盘子里，上层的多孔表面充当多试样持冇

7、者也促进水分的去除从样本中提取。压力缸气动控制调节器是固定的底部 真空室和许可的应用一个常数在接口 transducer-samples力量。压力发生 器，流量和温度控制，增加清除内部水分的驱逐外侧表面的样品。空气速度 由pwm(脉冲宽度调制)控制和对比用热线风速仪以恒定的工作速度的比例积分微分(pid),用热电 偶测量温度的样本，过程中记录并存储在一个电脑。超声功率发牛器驱动超 声波传感器由一个阻抗匹配单元，一个功率放大器和共振频率控制系统。该 系统是专门开发保持权力应用常数换能器的共振频率在这个过程中，独立 的变化声阻抗的负载。超声波发生器有最大发电量约250w应用于不同参 数的驱动信号传

8、感器（频率、电压、电流和相位）不断监视和存储在一个电 脑。所有将机电、气动设备安装治疗室直接由电脑控制的基于虚拟仪器和 mathematica代码使用特定的软件，和一个信号和功率调节器脉宽调制的方 法。此外，超声波干燥系统能够执行不同的干燥过程的步骤自动通过特殊的 软件。中涉及的不同参数的进化过程也可以分析,（数据处理和处理）如果是 必要的，通过网络转移到其他工作电台。此外'该程序允许应用程序,监测和 控制参数的过程。所有这些优势将使我们能够进行更多有效的分析中涉及 的基本机制超声波脱水食物的过程。4 原材料处理蔬菜样品用于干燥胡萝卜的圆柱形状。然而，未来的工作将扩展到其他 类型的产品

9、，如土豆和苹果。通过这种方式，材料有不同的代表结构特点（块 茎、根和一个水果）。样本切成圆柱体（24毫米直径和8毫米厚）。准备脱水 胡萝卜样品我们遵循一些一般规则:选择嫩蔬菜;洗;清除受损区域并削减成 均匀大小的块。此外，样本在沸水焯水在一定的时间在干燥。这种预处理避 免酶攻击和氧化。接下来，样木存储在冰箱中。5.结果与讨论第一个实验进行了试验研究超声功率的影响（0w,25w,50w> 75w脱水 和100w）的动力学过程。在所有试验的温度和相对湿度分别26摄氏度至 30-46%o应用静压是固定在0.06公斤/平方厘米'吸入60mbar和气流速度 和温度2米/秒和30c,分别。样品的水分含量被称重在固定时间间隔的测量 25分钟。结果清楚地表明强劲超声波在这个过程中声强度的影响。曲线获 得最大功率应用的100w直接提高干燥效果的声强度和没有达到饱和。冃 前的使用超声波干燥系统的原型己经证实了当其他角色的主要超声参数 形变场参数（温度、流量、吸等）保持常数。6.结论一个新的多试样超声波脱水系统的原型，是基于高振幅的应用。超声 振动在直接接触食品