第七章食品热特性 第八章电物性

1、第七章 食品热特性 第一节第一节 传热特性的主要参数传热特性的主要参数一一.比热容比热容(specific heat) 比热容：使食品材料温度升高比热容：使食品材料温度升高1K所需的热量。所需的热量。 传统的方法是在恒温槽中直接测量，近年传统的方法是在恒温槽中直接测量，近年来发展用差式扫描量热术来发展用差式扫描量热术(differential scanning calorimetry, DSC)来测量材料的比热容。来测量材料的比热容。 二二.焓焓 焓值是相对值焓值是相对值，其零点是，其零点是-40 的冻结状态。的冻结状态。 过去，物质的焓值一般均按冻结潜热，冻结率过去，物质的焓值一般均按冻结潜

2、热，冻结率和比热容的数据计算而得。和比热容的数据计算而得。 用用DSC直接测量食品焓值是一种新方法，其温直接测量食品焓值是一种新方法，其温度从度从-60 开始到开始到1 以上。以上。单位质量的物质所含的全部热能。单位质量的物质所含的全部热能。1kg或者或者1mol工质的焓称为比焓。工质的焓称为比焓。三三. 热导率热导率 或称或称“导热系数导热系数”。是物质导热能力的量度。符。是物质导热能力的量度。符号为号为。 测量食品材料热导率较好的方法是探针法。测量食品材料热导率较好的方法是探针法。 四四.热扩散系数热扩散系数 一般来说热扩散系数一般来说热扩散系数 a是根据比热容是根据比热容cp和热导率和热

3、导率和密度和密度的数据的数据计算计算而来，而来，即即 。 也可用实验也可用实验测量测量。热扩散系数热扩散系数a是研究非是研究非稳态传热的重要物性稳态传热的重要物性第二节第二节 主要传热参数的测定与应用主要传热参数的测定与应用一、比热容测定方法一、比热容测定方法(一一)混合法：其原理是把已知质量和混合法：其原理是把已知质量和温度的样品，投入盛有已知比热温度的样品，投入盛有已知比热容、温度和质量的液体量热计中。容、温度和质量的液体量热计中。在绝热状态下，测定混合物料的在绝热状态下，测定混合物料的平衡温度。由以上已知量计算试平衡温度。由以上已知量计算试样的比热容样的比热容c。 (二二)护热板法：护热

4、板法： 护热板和试样温度始终保护热板和试样温度始终保持一致。设在持一致。设在 t 时间内，时间内，供给样品的能量为供给样品的能量为Q，试，试样温度升高为样温度升高为T，则，则 式中，式中，I为电流；为电流；U为电压；为电压；t为时为时间；间；m为试样质量；为试样质量；T为温度变化。为温度变化。二、差示扫描热量测定与定量差示热分析二、差示扫描热量测定与定量差示热分析（一）差示扫描热量测定（一）差示扫描热量测定（DSC）及定量差）及定量差示热分析（示热分析（DTA）的测定原理及方法）的测定原理及方法 在设定的温度范围内，以任意的升温在设定的温度范围内，以任意的升温速度扫描测定并记录速度扫描测定并记

5、录升温过程中能量吸收升温过程中能量吸收或放出的温谱图或放出的温谱图。nDSC测定原理如图测定原理如图7-6所示。所示。n DTA所得到的是所得到的是温度差曲温度差曲线线，而，而DSC记录的是记录的是补偿补偿电路电位电路电位，即能量变化。，即能量变化。(二二)DSC及及DTA在食品测定中的应用在食品测定中的应用1. 淀粉糊化的测定淀粉糊化的测定2蛋白质热变性的测定蛋白质热变性的测定3巧克力糖的测定巧克力糖的测定第八章 食品电物性第一节第一节 概述概述一、研究食品电特性的意义一、研究食品电特性的意义(1) 对食物资源充分利用，同时也减少加工中营养损对食物资源充分利用，同时也减少加工中营养损失和生物

6、活性物质活性的降低。失和生物活性物质活性的降低。(2)属于生鲜食品的水果、蔬菜、种子等在贮藏流通中，属于生鲜食品的水果、蔬菜、种子等在贮藏流通中，电磁场可对其生理活动进行有效的控制。电磁场可对其生理活动进行有效的控制。 (3) 电能具有方便、卫生、易控制等特点，所以在加电能具有方便、卫生、易控制等特点，所以在加热、杀菌、干燥等耗能较高领域，食品的电物理加热、杀菌、干燥等耗能较高领域，食品的电物理加工将逐步取代利用其他能源的技术。工将逐步取代利用其他能源的技术。4)电物理特性的检测，对食品加工自动化、品质控制电物理特性的检测，对食品加工自动化、品质控制精确化提供了重要手段。精确化提供了重要手段。

7、二、电物性与食品加工二、电物性与食品加工对食品电物理加工主要可以分为：对食品电物理加工主要可以分为：n电磁波的加工电磁波的加工n静电场的加工静电场的加工1.清洗净化清洗净化 2.分离分离 3.改质改质n利用直流电的加工利用直流电的加工1.电渗透电渗透 2.电渗析电渗析3.电泳电泳 4.电浮选电浮选第二节第二节 食品加工中电物性的应用食品加工中电物性的应用n静电场处理静电场处理n通电加热技术通电加热技术n微波加热微波加热n远红外线加热远红外线加热一、一、 静电场处理静电场处理1. 气体离子化气体离子化被激电离法被激电离法 是利用电极间的电离剂是利用电极间的电离剂(X射线、短波辐射、射线、短波辐射

8、、紫外线辐射和高温等紫外线辐射和高温等)进行离子化的方法。进行离子化的方法。 自激电离法自激电离法 是使电路内电压达一定值，在静电场中使荷是使电路内电压达一定值，在静电场中使荷电粒子加速并与中性气体分子碰撞而产生电离的离子化过电粒子加速并与中性气体分子碰撞而产生电离的离子化过程。程。 气体离子化后，在电场内移动并向物质的微粒气体离子化后，在电场内移动并向物质的微粒(尘埃、尘埃、熏烟等熏烟等)传递电荷，粒子带电后，受电场作用从一极向另传递电荷，粒子带电后，受电场作用从一极向另一极进行定向移动，达到分离和加工的目的。一极进行定向移动，达到分离和加工的目的。2. 静电分离原理静电分离原理 由于散粒体

9、由于散粒体(包括尘埃包括尘埃)各自成分、几何形状不各自成分、几何形状不同，因此在一定场合下，荷电性质不同。同，因此在一定场合下，荷电性质不同。 使荷电粒子在电场中移动时，由于各自电荷的使荷电粒子在电场中移动时，由于各自电荷的不同，受电场作用，运动的轨迹也不同。据此，就不同，受电场作用，运动的轨迹也不同。据此，就可以将各种成分分离。可以将各种成分分离。3. 静电分离装置静电分离装置 静电分离装置有多种形式，按结构划分，静电分离装置有多种形式，按结构划分，分为室型、转鼓型、传送带型和锥桶型。分为室型、转鼓型、传送带型和锥桶型。 4. 静电熏制静电熏制电熏制加工的特点是高效率。电熏制加工的特点是高效

10、率。 5. 静电成型及撒粉装置静电成型及撒粉装置二、通电加热二、通电加热1.基本原理基本原理 通电加热亦称通电加热亦称“欧姆加热欧姆加热”(ohmic heating)或电抗或电抗加热加热(resistance heating)。 当电流通过物体时，由于阻抗损失、介电损耗当电流通过物体时，由于阻抗损失、介电损耗等存在，最终使电能转化为热能。通电加热便是利等存在，最终使电能转化为热能。通电加热便是利用这种方法使食品加热的。用这种方法使食品加热的。 2.通电加热的应用通电加热的应用 通电加热主要在以下几个方面表现了很大的优点通电加热主要在以下几个方面表现了很大的优点:加热均匀，克服了其他加热方式的

11、外表升温快、内加热均匀，克服了其他加热方式的外表升温快、内部慢的缺点部慢的缺点;加热过程中不需要搅拌或混合加热过程中不需要搅拌或混合;由于加热能量只在被加热物料处发热，因此，热损由于加热能量只在被加热物料处发热，因此，热损失少，节约能源失少，节约能源;较大形状的物料可实现快速、均匀加热较大形状的物料可实现快速、均匀加热;设备体积小、无污染设备体积小、无污染;通电加热还有特殊的杀菌效果。通电加热还有特殊的杀菌效果。流态食品进行加工流态食品进行加工 食品微波加工技术的原理主要是利用它的食品微波加工技术的原理主要是利用它的热效应热效应。食品。食品中的水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物等都属于电介质，微中

12、的水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物等都属于电介质，微波对它们的加热称作介电感应加热。波对它们的加热称作介电感应加热。 由于水分子的特殊结构，在微波作用下，是引起食品材由于水分子的特殊结构，在微波作用下，是引起食品材料发热的主要成分。料发热的主要成分。三、微波加热三、微波加热1.1.微波加热的基本原理微波加热的基本原理+ H2O偶极距偶极距微波多指频微波多指频率为率为300300000MHz的电磁波的电磁波微波加热的原理微波加热的原理电介质微波微波 常用微波炉的频率常用微波炉的频率2450MHz，就相当于使水分子在一秒内要，就相当于使水分子在一秒内要发生发生180度来回转动度来回转动24.5亿次，

13、这样就会引起水分子之间强烈地摩亿次，这样就会引起水分子之间强烈地摩擦，使分子热运动加剧，这就是微波加热的原理。擦，使分子热运动加剧，这就是微波加热的原理。2.微波加热特点微波加热特点(1)微波吸收的特点和加热的选择性微波吸收的特点和加热的选择性 水或其他食品物质在微波域的介电损耗介质损水或其他食品物质在微波域的介电损耗介质损耗因数最大，也就是说对微波能的吸收最大。耗因数最大，也就是说对微波能的吸收最大。 (2)微波的反射和穿透特性微波的反射和穿透特性:n微波因波长很小，当遇到不吸收微波的物体如微波因波长很小，当遇到不吸收微波的物体如金属时，就会像光线一样被反射回来。金属时，就会像光线一样被反射

14、回来。n由于微波的反射特性，用微波加热食品时就不由于微波的反射特性，用微波加热食品时就不需要电极，只要像反光镜那样把微波射向食品需要电极，只要像反光镜那样把微波射向食品就可进行加热。就可进行加热。n对吸收微波的食品，除部分反射外，微波则会对吸收微波的食品，除部分反射外，微波则会穿透食品表面，把能量直接传到食品内部。穿透食品表面，把能量直接传到食品内部。 n微波的穿透性给微波加热也带来许多优点微波的穿透性给微波加热也带来许多优点:由于它对不吸收微波的玻璃、塑料等电介由于它对不吸收微波的玻璃、塑料等电介质穿透性极好，可使能量直接到达食品内质穿透性极好，可使能量直接到达食品内部一定深度。部一定深度。

15、微波可把能量直接传给食品内部，尤其是微波可把能量直接传给食品内部，尤其是食品内部的水。食品内部的水。3. 微波加热的问题微波加热的问题 微波加热的最大问题就是加热不均微波加热的最大问题就是加热不均匀。匀。原因：原因：微波加热的微波加热的选择性选择性。微波虽有好的穿透性，但在实际加微波虽有好的穿透性，但在实际加热中受反射、穿透、折射吸收等影热中受反射、穿透、折射吸收等影响，使各部产生的热量不同响，使各部产生的热量不同;电场的电场的尖角集中效应尖角集中效应。这种效应也。这种效应也称为棱角效应称为棱角效应(edge effect)。微波。微波场也是电场，因此在加热时，对食场也是电场，因此在加热时，对

16、食品不同曲率的表面，也会产生棱角品不同曲率的表面，也会产生棱角效应。即在棱角的地方电场强度大，效应。即在棱角的地方电场强度大，产热多、温升快。产热多、温升快。 远红外线和微波一样都属于非电离辐射电磁波。远红外线和微波一样都属于非电离辐射电磁波。n红外线红外线 波长为波长为0.781000m之间的电磁波。之间的电磁波。n远红外线远红外线 在实际应用中，常使用的波长范围为在实际应用中，常使用的波长范围为225m的电磁波。的电磁波。 1.远红外线加热的优点远红外线加热的优点(1)食品不必接触热源或传热介质就可以直接得到加食品不必接触热源或传热介质就可以直接得到加热热;（2）在食品周围保持低温状态下，可对食品进行）在食品周围保持低温状态下，可对食品进行加热；加热；(3)加热可以不受食品周围气流影响；加热可以不受食品周围气流影响；(4)加热速度快、效率高；加热速度快、效率高；(5)在热辐射电磁波中，远红外的光子能量级比起紫在热辐射电磁