物料的电学特性

第六章食品的电学特性及应用

1定义对食品电学性质的研究，虽然起步较晚，但随着食品工业的发展，近年越来越受到重视。食品电学性质主要是指：食品及其原料的导电特性、介电特性，以及其它电磁和物理特性。第一节基本概念2电学性质的研究领域主要有两个方面：

2.1食品品质状态的监控

食品的状态、成分变化往往反映在其电学性质的变化上。用电测传感器的方法把握食品的特性，成了一些食品工厂迈向自动化、效率化、规模化生产的重要手段。所谓“机电一体化”技术，其中许多测控部分都是利用了食品的电性学性质。尤其是在食品的非破坏检测方面，电学性质尤为重要。2.2.电磁物理加工用电磁物理技术对食品进行加工处理，这方面的技术主要有：静电电场处理技术、电磁波加工（远红外、微波、重叠波等）技术、通电加热技术、电滲透脱水技术、电磁场处理技术等。3电学特性分类从广义上说，物料的电学特性可分为二类。一类是主动电特性:在物料内部存在某种能量而产生电位差，例如生物物料中的生物电位差；另一类是被动电特性,指影响物料所在空间的电磁场及电流分布的一些特性，例如电阻、电导、介电特性等。本章主要讨论后一类电学特性。4食品电学特性研究的意义(1)食品加工中对食物资源充分利用的要求越来越高，同时也要求减少加工中营养损失和生物活性物质活性的降低。而传统的加工方法要达到以上要求，十分困难。要达到这一目的，只有发现全新的加工原理和开发新的技术。电物理加工方法正是在这种形势下出现的一种最有前途的加工新技术。(2)构成食品的分子或粒子，大都具有某种荷电的性质。因此，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。(3)属于生鲜食品的水果、蔬菜、种子等在贮藏流通中，电磁场对其生理活动进行有效的控制往往是保鲜的主要手段。这种生理作用己经被证实具有巨大潜力。(4)由于化石燃料能源的不可再生性，从长远观点看，电力将越来越在食品工业的能耗中占有更大的比例。加之电能有方便、卫生、易控制等特点，所以在加热、杀菌、干燥等耗能较高领域，食品的电物理加工将逐步取代利用其他能源的技术。(5)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。5食品电学特性的应用概况6食品电学特性加工的课题(1)食品的电特性与其组织结构、力学性质、热学性质等的相互关联和影响;

(2)作为浓缩能源的电力，在食品工程传热传质操作中的合理应用方法;

(3)以电力为基础的食品加工装置计算和设计理论的建立;

(4)利用电学性质对食品品质的检测和评价;

(5)通过传统加工方法与电力加工方法的合理组合，使电力加工从经济性、安全性和效率上满足实际生产的需要。

第二节食品电学特性

1、什么是电介质：一切绝缘体统称为电介质；或者是在外电场的作用下内部结构发生变化，并且反过来影响外电场的物质。

2、为什么要讨论电介质：电介质放入外场后，内部结构受外电场的作用而发生变化，并且反过来影响外电场，使原来的电场分布发生变化，同时也使其它的物理性能发生变化。我们有必要对变化后的物理量进行讨论。

一、电电导特特性(一)电阻和和电阻阻率欧姆定定律指指出，，导体体内的的电流流强度度与其两端端的电电位差差成正正比.V=IR导体的的电阻阻。电电阻及及可由由下式式确定定电阻率率是表表征导导体性性质的的一个个物理理量，，与导导体尺尺寸无无关的的量。(二)电电导和和电导导率电导是是描述述物体体传导导电流流性性能的的物理理量。。物体的的电导导是指指该物物体所所通过过电流流与该该物体体所加电压压的比比值。。对于于直流流电路路而言言，这这个数数值就是电电阻的的倒数数，单单位为为S。。电导导率是是电阻阻率的的倒数，，记为为S/m电导和和电导导率的的差别别在于于电导导除了了与物物质性性能有有关外外，还还与该该物体体的大大小、、形状状与导导电时时的端端点位位置有有关；；而电电导率率则仅仅与物物质的的性质质有关关。在交流流电场场中电电导率率与介介电常常数有有如下下关系系,介介电常常数是是描述述物料料电特特性的的一个个重要要参数数.常用电电阻来来衡量量电子子型导导体的的导电电能力力用电导导来衡衡量离离子型型导体体的导导电能能力(三)食品的的电导导特性性及应应用二、介介电特特性(一)电介质质的极极化和和介电电常数数物体导体非导体体(电介质质)电子导导体离子导导体电介质质其分分子中中的电电子受受到很很大束束缚力力，致使电电子不不能自自由移移动,电介质质在一一般情情况下是不不导电电的。。如果将将电介介质置置于外外加电电场中中，则则电介介质将将被极极化。。这时有有极分分子由由杂乱乱的排排列变变为定定向排排列，形形成定定向极极化，，产生生了束束缚电电荷无极分分子由由于原原子核核偏离离而极极化，，在电电介质质表面上上出现现正、、负电电荷。。无极分分子当当处在在外电电场中中时，，在场场力作作用下下，本本来处处于重重合中中心的的电子子〔负)电荷“重心心”发生了了偏离，形形成了一个个电偶极子子(dipole)。分子电偶偶极矩的方方向沿外电电场方向。。在外电场场下产生的的电偶极矩矩可称为感感生电矩。。对于一块块电介质整整体，由于于介质中每每一分子形形成了电偶偶极子，沿沿电场排列列。那么在在介质的与与外电场垂垂直的端面面，也会形形成极化电电荷。这种种极化就是是电子位移移极化。高高频电场中中，只有电电子位移极极化有效，，所以它也也称为光学学极化。(1)电子位移极极化构成分子的的各原子或或原子团在在外电场作作用下发生生了偏移，，而产生极极化的现象象。各原子子的偏移，，是在像弹弹性振动那那样的振动动下进行的的。原子极极化也称为为红外极化化。(2)原子极化对于由两个个以上原子子结合的偶偶极子分子子，即使没没有电场作作用也有一一定固有电电矩，因而而是有极分分子。水分分子便是典典型的偶极极子分子，，食品中含含量较多的的有极分子子，虽然它它们具有固固有电矩，，但由于分分子不规则则的热运动动，在无电电场施加的的电介质中中，所有分分子固有电电矩矢量和和会相互抵抵消，宏观观上不产生生电场。但但处于电场场中时，分分子电矩就就会转向外外电场方向向。虽然分分子热运动动会使这种种转向不很很完全，但但总体排列列也会使介介质在垂直直于电场方方向的两端端面产生极极化电荷。。这样的极极化称作取取向极化，，也称为偶偶极子极化化。(3)取向极化电介质的极极化会产生生相反电场场，因而使使电场中两电荷荷间的作用用力减小。。并使充满满电介质的电容容器极板间间的电位差差减小，电电容量增大。当平行板电电容器两极极板之间为为真空时其其电容的大小为：：式中s极板板的面积，，d是两极极板内侧面面之间的距离。加入电介质质后，电容容器的电容容比真空时时增大倍。电介质质的相对介介电常数相对介电常常数:在同一电容容器中用某某一物质作作为电介质时的的电容与其其中为真空空时电容的的比值称为该物质的的。是表示物料料可能贮存存的电场能能量．它反反映该物料料提高电容容器电容量量的能力。。在正弦交流流电流作用用下，电阻阻两端的电电压与电流是同频频率的正弦弦量，而且且相位相同同。在纯电容电电路中，相相位上电流流比电压超超前电介质可用用理想电容容和电阻组组成的并联联电路表示示并联电路两两端施加交交流电压V，那么，电电流将分别别流过电阻阻和电容器器。流过电电阻的电流流IR以与所施加加电压V相同的相位位流过，消消耗称为热热能。另一一方面，流流过电容器器的电流Ic则以与所施施加电压V成90°的相位流过过，其以电电能形式贮贮存起来。。所以，流流过的全部部电流I是IR和Ic的矢量和，，即I=IR＋Ic。φ被称为相位位角，Cosφ被称为功率率因数，δ被称为损耗耗角，tanδ被称为损耗耗正切，tanδ＝IR/Ic,它表示所消消耗的能量量与所蓄积积的能量之之比。介质损耗角角δ:简称称介损角在交变电场场作用下，，电介质内内流过的电电流相量和和电压相量量之间的夹夹角的余角角(δ)。称作介质损损耗角的正正切介电特性主主要有三项项,相对介介电常数,相相对介质损损耗因数,介质质损耗角的的正切关系为:相对介电常常数表表示食品可可能贮存的的电场能量量,反映食食品提高电电容器电容容量的能力力.相对介质损损耗因数反反映电电介质在交交流电场中中可能损耗耗的能量，，其值愈大大表明物料料在电磁波波处理时加加热愈快。。介质损耗定定义电介质在电电场作用下下，由于介介质电导和和介质极化的的滞后效应应，在其内内部引起的的能量损耗。也叫叫介质损失失，简称介介损。每立方厘米米体积吸收收的能量为为可知，在在场强不不变的情情况下，，吸收能能量是和和频率成成正比的的。因此此，在电电介质加加热应用用中一般般是在高高频下进进行的。。(三)静静电特特性库仑定律律:相距为r的两个点点电荷q1和q2之间的相相互作用用力为电场强度度：电场场中任一一点的电电场强度度，在数数值和方向上等等于单位位正电荷荷在该点点时所受受的力。。电场强度是一一矢量，，单位是是牛顿·库仑看出，点点电荷在在电场中中所受的的力可表表示为：：将需要进进行分离离的物料料作为电电介质置置于平板之间.任一平板板上的电电荷量q都是该电电容器电容C与平板间间电位差差V的乘积，，即式中为每每个板的的面积，，为板间间距离。。(三)食品物质质的介电电特性试验表明明，食品品或食品品原料的的介电特特性是受受电场频频率、物物料含水水率、温温度及密密度的影影响由图可见见，小麦麦在任何何频率下下介电常常数随含含水量的的增加而而增大，，这是由由于水的的介电常常数相当当大的原原因。损损耗角正正切则随随含水率率增加而而增加或或减小。。这与物物料品种种和频率率的大小小有关。。通常介介电特性性是随着着含水率率的变化化而变化化，在低低频下要要比高频频下明显显。介电常数数随频率率增加而而减小，，损耗角角正切则则随频率率增加而而可能增增加或减减小，这这要根据据不同作作物或含含水率而而定。损损耗因数数是损耗耗角正切切和介电电常数的的乘积，，随频率率作相应应的变化化。研究表明明，小麦麦的介电电常数和和损耗因因数与温温度呈线线性关系系。图表表示在给给定含水水率时，，介电常常数随温温度升高高而增大大。试验验研究还还表明，，介电常常数和介介质损耗耗因数还还随物料料容积密密度而变变化。(三)生物物电电生物体的的组织和和细胞所所进行的的生命活活动都伴伴随电现现象。它它反映了了生命活活动中的的一些物物理化学学变化，，与生物物体的新新陈代谢谢有关。。一旦生生命停止止，生物物电也即消失失。植物损伤伤电位差差是一种种基本的的生物电电现象，，植物损损伤后与与其完整部部位之间间存在电电位差，，其数值值大小随随损伤组组织的情情况而变化化。损伤伤电位一一般都随随着组织织损伤时时间的延延长而逐逐渐降低，，这表明明损伤电电位是活活组织的的一种生生物学特特性，反反映活组织织浆膜的的一种固固有的电电学性质质。损伤伤电位的的大小随随损伤点的的距离增增大而减减小。当植物体体受机械械的、化化学的或或热的刺刺激时，，均会产产生电位位差。受受刺激部部位一般般是负电电位，电电反应的的幅度决决定于刺刺激强度度。图为为植物组组织受弯弯曲后的的电反应应。植物在光光合作用用过程中中也有电电位差。。在植物物的光照部部位和黑黑暗部位位之间，，或树叶叶上叶绿绿素含量不不同部位位之间都都存在电电位差，，电位差差数值取决决于光照照强度的的差别。。实验表明明，苹果果的带电电分布情情况为：：果芯部部带负电电，果肉肉部带正正电，果果柄处带带负电，，原来花花尖处带带正电。。正电来来源于大大气，负负电来源源于大地地。果皮皮为绝缘缘体，它它能阻止止电能损损失。种子发芽芽期间，，在胚芽芽部和其其他部位位间存在电位差差。这种种发芽电电流是检检测发芽芽势的重要标志志。发芽芽后的子子叶带正正电，根根部带负电。细细胞分裂裂越活跃跃和生长长超旺盛盛的部位，电位位越高。。针刺鸡蛋蛋的两点点，若两两点间存存在电位位差，则说明是是受精卵卵，可以以孵化。。电位差差为15—20mV的是雄雄性，电电位差为为3—7mV的的是雌性。。(四)电磁辐射射α、β、γ射线及中子子射线、原原子射线、、电子射线线、紫外线线等都属于于射线类，，当这些射射线穿过食食品或农产产品时，会会对分子起起到离子化化作用，这这种现象叫叫做电离辐辐射。1.电离辐射机机理在农产品和和一些食品品的生物细细胞组织中中，维持其其生命现象象的各种生生物活性物物质，都是是以溶解状状态存在的的。当细胞胞受到辐射射线的照射射时，生物物活性物质质遭到钝化化而失去活活性，进而而由于生理理代谢作用用的严重损损伤，细胞胞的活性机机能遭到破破坏。其中中繁殖机能能对射线最最敏感，损损伤最大。。对于各种种微生物，，先是停止止繁殖，继继而抵挡不不住辐射线线的照射作作用而死亡亡。农产品品活体是含含水物质，，其水分经经辐射处理理后产生一一系列复杂杂的电化学学反应。电离辐射对对生物作用用的全过程程，可以简简化如下:2.电离辐射对对农产品和和食品的影影响(1)生物学效应应:生物学效应应有杀菌、、杀虫作用用，使果树树生长发育育异常化，，抑制马铃铃薯、洋葱葱、大蒜、、地瓜等生生根发芽，，防止蘑菇菇开伞，延延缓香蕉、、番茄后熟熟，促进桃桃子、柿子子成熟等(2)化学效应:化学效应有有增加干制制食品的复复水性能，，提高小麦麦面粉加工工面包的性性能，改进进酒的品质质，促使蛋蛋白质、淀淀粉等的变变性，提高高发酵饲料料中各种酶酶类的分解解能力等。。第三节食品中电特性测定定食品电特性包括括介电常数数、介质损耗因数和和介质损耗耗角正切等等。1．谐振法法测定电导率率、损耗角角正切和相相对介电常常数谐振法可用用Q表来测定。。Q表是一个由由可调频率的振荡荡器激励一一个RLC电路，由电电源、谐振元件和和电压表等等三个主要要元件组成成。2．电桥法法在低频下测测量物料介介电系数和和介质损耗耗正切原理是把被被测试样作作为一个桥桥臂，其它它三个桥臂的阻阻抗是已知知的，调节节电桥达到到平衡。根据平平衡条件求求出试样的的并联等值值电容和电阻，而而计算出试试样相对介介电常数和和损耗角正切。相对介电常常数,C0为介质真空空时的电容容,只与电极系系统有关的的一个常数数.第三节电电学特性在在食品工程程中的研究究及应用一欧姆加热欧姆加热的的原理是把把物料作为为电路中一段导体,利用导电时时它本身所所产生的热达到加加热的目的的。大多数食品品含有可电电离的酸和和盐,当在食品物物料的两端端施加电场场时,食品物料中中通过电流流并使其内内部产生热热量。对于极低水水分、干燥燥状态的食食品,这种方法也也不适用。。具有一定粘粘稠度、含含颗粒食品品物料P=V2/R食品、食品品原料中含含有各种电电解质，其其电阻很小，所以发发热量大。。利用直流电电会引起食食品成分的的电解变质质，会使电电极很快发生生电解腐蚀蚀，食品被被金属离子子污染。食品各部分分的加热速速度为式中，ρ——密度；cp——各部分物料料比热容；；R——电阻。所以通电加加热在食品品加工中一一般采用交交流电，其其发热量为为:食品品物物料料经经进进泵泵流流经经欧欧姆姆加加热热管管柱柱，，物物料料逐逐渐渐被被加热热到到杀杀菌菌温温度度，，然然后后进进人人保保温温系系统统，，达达到到要要求求的杀杀菌菌强强度度，，再再经经列列管管式式热热交交换换冷冷却却器器，，最最终终进进入无无菌菌贮贮罐罐，，以以便便进进行行无无菌菌灌灌装装。。二高高压压脉脉冲冲电电场场杀杀菌菌具有有杀杀菌菌时时间间短短、、能能量量使使用用率率高高、、基基本本上上不不破坏坏食食品品风风味味物物质质和和营营养养物物质质等等特特点点，，能能避避免食食品品加加热热处处理理带带来来的的不不良良影影响响。。利用用高高压压脉脉冲冲电电场场杀杀灭灭液液体体食食品品中中的的有有害害微微生物物，，是是近近年年来来发发展展起起来来的的一一项项新新技技术术。。Sale和Hamilton(1967)发现，当当给细胞胞膜加上上外加电电场，细细胞膜上上的内外外电势差差（TMP）增大，，当TMP达到1V左右时，，细胞膜膜便失去去功能。。Zimmermann(1986)提出介电电破坏理理论，根根据该理理论，细细胞膜被被看作为为电容，，在高压压电脉冲冲作用下下，膜两两侧电位位差进一一步变大大，由于于电荷相相反，它它们相互互吸引形形成挤压压力，当当TMP达到1V左右时，，挤压力力大于膜膜的恢复复力时，，膜就会会破裂。。Tsong(1991)从液态镶镶嵌模型型出发，，提出电电穿孔理理论，该该理论认认为，高高压电脉脉冲会改改变脂肪肪的分子子结构和和增大部部分蛋白白质通道道的开度度，使细细胞膜失失去半渗渗透性质质，细胞胞膨胀而而死。1杀菌机理理对模拟牛牛奶中的的大肠埃埃希氏杆杆菌进行行高压脉脉冲电场场处理，，在透射射电子显显微镜下下可清楚楚地看见见其形态态改变且且有明显显压痕。。在同样样条件下下分别对对金黄色色葡萄球球菌和啤啤酒酵母母处理，，在扫描描电镜下下可观察察到细胞胞壁收缩缩，变得得粗糙，，在透射射电子显显微镜下下可观察察到金黄黄色葡萄萄球菌的的细胞质质结构发发生明显显改变，，啤酒酵酵母的细细胞质、、细胞器器外溢。。2杀菌效果果高压脉冲冲电场对对微生物物作用明明显，而而且酵母母比细菌菌更易被被杀死，，革兰氏氏阴性细细菌比革革兰氏阳阳性细菌菌更易杀杀死。影影响杀菌菌效果的的主要因因素是电电场强度度和处理理时间。。对于细细菌孢子子，即使使更高的的指数形形和方波波高压脉脉冲电场场，也对对孢子无无效果，，只对发发芽的孢孢子有失失活现象象，但高高压电场场不促进进孢子发发芽；而而双极形形高压脉脉冲电场场对细菌菌孢子有有明显的的作用。。3影响微生生物高压压脉冲电电场敏感感性因素素食品的电电阻率越越大，也也就是食食品中离离子强度度越小，，杀菌效效果越好好。但是是，离子子能增大大细胞的的穿透膜膜电势。。随着食食品中蛋蛋白质、、或脂肪肪、或黄黄原胶含含量的增增加，微微生物对对高压脉脉冲电场场的抵抗抗力增强强。含菌菌溶液温温度高时时的杀菌菌效果比比低时好好。pH值越小，，微生物物失活率率越大。。能量相相同、电电压或波波形不同同的高压压脉冲电电场，杀杀菌效果果不同。。能量及及电压相相同的方方波形脉脉冲电场场比指数数形高压压脉冲电电场杀菌菌效果好好。指数数形双极极性高压压脉冲电电场比指指数形单单极性高高压脉冲冲电场杀杀菌效果果好。另另外微生生物的生生长期、、溶液的的含菌量量、食品品处理室室的结构构等也与与杀菌效效果有关关。高压压脉冲电电场对粉粉状物料料的杀菌菌效果不不显著。。4高压脉脉冲电场对酶酶的影响5高压脉冲电场场对食品质量量的影响用高压脉冲电电场和热分别别对苹果汁、、牛奶（含2%脂肪）、全蛋蛋液、碗豆汁汁杀菌，两种种方法加工的的食品的感官官特性没有明明显差别，只只是电处理过过的蛋液的颜颜色和粘度有有变化。高压压脉冲电场对对未过滤的苹苹果汁、果浆浆含量高的桔桔汁、菠罗汁汁、天冬甜素素溶液的感官官特性也没有有影响，桔汁汁中维生素C的含量也没有有改变，处理理过的苹果汁汁比新鲜的苹苹果榨汁味道道更好。高压压脉冲电场加加工的桔汁中中易挥发物质质损失为13％，萜二烯和和丁酸乙酯的的损失分别为为15％和26％，而热杀菌菌的桔汁中萜萜二烯和丁酸酸乙酯的损失失分别为60％和82％。高压脉冲冲电场加工的的桔汁中气味味物质的损失失率为3%，而热杀菌的的损失率为22%，且3%的损失是由于于处理室设计计不当造成。。食品处理室检测仪表脉冲电源冷却系统容器泵高压脉冲电场杀菌系统示意图三微波加热热微波是一种具具有极高频率率(300MHz-300GHz),的电磁波。1原理食品中的水分分、蛋白质、、脂肪、糖质质等，都属于于电介质。在在电磁场中它它们都会发生生极化反应。。水分子是极极性分子，正正负电荷重心心并不重合，，相当于偶极极子。在自由状态下下，这些分子子极性呈杂乱乱排列，正负负极抵消，总总体不显电性性。在交变电电场中时，水水分子就会跟跟随电场作极极化运动，极极化运动使水水分子不断随随电磁场方向向的变化而转转动。当电场场频率增加，，就会使水分分子极化运动动快，产生更更多的摩擦热热。（1）微波加热具具有选择性偶极矩的取向向极化都需要要一定的时间间。每种极性分子子，都有一定定的吸收微波波最大特征频频率当电磁波的频频率超过或小小于偶极子子的特征频率率(或称固有频率率)时，偶极子运运动的频率会会减慢，也就就是说对微波波的吸收效率率减低。2微波加热特点点（2）微波的反射射和穿透特性性一般当波动遇遇到障碍物时时，就会发生生衍射。波长长比障碍物尺尺寸越大，衍衍射越明显。。当波长比障障碍物尺寸小小很多时，衍衍射效应可以以忽略。这时时波的传播服服从几何光学学规律。微波因波长很很小，所以和和几何光线很很接近。当遇遇到不吸收微微波的物体如如金属时，就就会像光线一一样被反射回回来。利用这这一性质可对对微波的传输输进行导波，，或对不需要要加热的食品品部分用金属属进行屏蔽。。由于微波的反反射特性，用用微波加热食食品时就不需需要电极，只只要像反光镜镜那样把微波波射向食品就就可进行加热热。对吸收微波的的食品，除部部分反射外，，微波则会穿穿透食品表面面，把能量直直接传到食品品内部。微波波的穿透深度度D(m)可用下式表示示:式中，λ——波长。不过工业上上常用半衰衰深度Dh(m)表示微波的的穿透能力力。Dh即入射电场场强度衰减减至一半时时的深度。。半衰深度度为穿透深深度的0.35倍，可用下下式算出:式中，Dh——半衰深度；；f——微波频率。。可见半衰深深度也是tanδ的函数，与与微波频率率有关。（3）微波加热的问题题微波加热的的最大问题题就是加热热不均匀。。其原因主主要有以下下几点;①微波加热的的选择性。。在微波场中不同的的食品材料料，以及它它们的温度度、状态不不同，都会会引起各部部分对微波波能吸收的的差异;②微波虽有好好的穿透性性，但在实实际加热中中受反射、、穿透、折折射吸收等等影响，使使各部产生生的热量不不同;③电场的尖角角集中效应应。这种效效应也称为为棱角效应应(edgeeffect)。微波场也也是电场，，因此在加加热时，对对食品不同同曲率的表表面，也会会产生棱角角效应。即即在棱角的的地方电场场强度大，，产热多、、温升快。。由于这些原因，微微波加热时时，食品往往往会出现现一些温度度上升特别别快的热点点(hotspot)。对容器中中食品进行行适当分割割、使热点点分散，减减少食品的的棱角，改改善微波照照射分布等等是解决这这一问题的的方法。四远红红外线加热热远红外线和和微波一样样都属于非非电离辐射射电磁波，，把波长为为0.78～1000μμm之间的电磁磁波称为红红外线。红红外线电磁磁波波长范范围相当宽宽。因此，，又进一步步把这部分分电磁波划划分为近红红外线(0.78～1.4μm)、中间红外外线(1.4～3μm)和远红外线线(3～lmm)。在实际应应用中，常常使用的波波长范围为为2～25μm，因此，也也有人称这这一段电磁磁波为远红红外线。远远红外线加加热之所以以在食品加加工中得到到很广泛的的应用，主主要是因为为与热风干干燥或热风风加热相比比，远红外外辐射的能能量可以直直接被食品品物料吸收收，减少了了能量损失失。1.远红红外外辐辐射射由物物理理学学可可知知，，热热源源物物体体的的热热辐辐射射效效率率与与物物体体的的材材质质有有关关。。热热辐辐射射效效率率最最大大的的理理想想物物体体称称为为黑黑体体。。黑黑体体的的分分光光辐辐射射能能量量表表达达式式为为，，式中中，，C1————37402××10-12W··cm2；C2————143848cm··K；λ————波长长(μμm)；T————热力力学学温温度度(K)。随黑黑体体温温度度的的上上升升，，各各波波长长的的能能量量都都有有所所增增加加，，但但分分布布曲曲线线的的峰峰值值却却偏偏向向短短波波方方向向。。能能量量密密度度最最大大的的波波长长λmax与温度的反比比例关系可用用变位定律表示:2.食品对远远红外线的吸吸收远红外辐射对对食品中水和和其他物质分分子的特殊振动效果，，还是促进分分子间互相结结合、交联的的动力。这对食食品的熟成(陈化)有一定作用。。例如，在挂面制制造中，用远远红外干燥，，不仅干燥效效率高，而且可可以促进面筋筋的水合作用用，使制品比比普通方法的口口感滑润，更更加筋进。用用远红外处理理酒，可以使酒酒的陈放时间间大大缩短，，味进更香醇醇3远红外线在食食品中辐射深深度波长越长，透透过物体的深深度越大。因因此，比起其其他光波，远远红外辐射不不仅可以直接接把能量传播播到物体表面面，而且还能能把能量传播播到物体的一一定深度。尽尽管这深度只只有1-2mm，但对于一些些薄的物料，，可以显著提提高加热效率率。远红外被被物体吸收的的程度与被照照射物体的颜颜色无关。因因此，使用远远红外辐射加加热时，可使使物料不受本本身颜色影响响，受热比较较均匀。4.远红外线辐射射优点(1)食品不必接触触热源或传热热介质就可以以直接得到加加热(2)在食品周围保保持低温状态态下，可对食食品进行加热热；(3)加热可以不受受食品周围气气流影响；(4)加热速度快、、效率高；(5)在热辐射电磁磁波中，远红红外的光子能能量级比起紫紫外线、可见见光线都要小小。因此，一一般只会产生生热效果，不不会引起物质质的化学变化化，所以可以以减少加热过过程中营养成成分或色香味味的损失。四电渗透脱脱水普通蛋白质在在中性或碱性性水溶液中，，也以负离子状态存存在，即:ξ电位为负，其其周围的水分子在蛋蛋白质电位的的感应下以水水和氢离子存在，形形成所谓离子子气氛固液分离对液液体的流动相相当于固体颗颗粒间毛细管管中的流动,当沿毛细管方方向有静电场场时,毛细管内液体体受自身所带带电荷影响,将对管壁产生生运动豆腐渣电渗透透脱水实验在在同样压力条条件下，采用用电渗透方法的的实验，当上上电极为正极极，下电极为为负极时，脱水水速度大于普普通压滤，最最终滤饼水分分也比较低。当当上电极为负负极，下电极极为正极时，，几乎没有电渗渗透效果。五高压静电电技术1高压静电贮藏高压静电场处处理能有效地地延长番茄贮贮藏时间，与对照组组相比，在电电场强度为150kv/m,60min/日的处理中能能使番茄的呼呼吸高峰推迟迟14天出现，发现现电场处理也也有效地保持持了番茄的硬度(对比组已经软软化，开始腐腐烂)。这表明电场处理用用于保鲜贮藏藏有其潜在的的优势。2正高压静电场场促进人参种种子后熟结果表明，场场强为2kV/cm，处理时间为为5-l0min时效果正高压压静电场明显显促进人参种种子后熟，提提高出苗率，加快快参苗生长，，提高人参产产量;负和正负间隔隔处理的高压压静电场对其其有抑制作用;并有随处理场场强加大，处处理时间增大大，处理次数增多而产产生抑制效果果更强的趋势势。3种子静电清选选分级装置种子静电清选选分级装置主要由种子子的提升及风选、静电电处理及分级和筛面分分选三部分组成部分活力低的的种子由于电电阻抗小，其其导电性能优于活力高高的种子，产产生较大的静静电力，活力高的种子子由于电阻抗抗大、电导率率低，不易极化，结果果产生的静电电力和极化力力均较小，故按运动动轨迹2运动动还有部分劣质质种子或杂物物，易被极化化，受极化力大，其运动动轨迹偏向滚滚筒，故按运运动轨迹1运运动，落入集种种箱后部的分分隔腔中。4.静电熏制5.静电成型及撒撒粉装置装置由一组料料斗、供料器器、原料计量量器(配量盐、砂糖糖、发酵粉、、酵母液等)和静电喷撒器器、植物油的的计量及电喷喷撒器组成。。所有的电喷喷撒器都与高高压电源的负负极连接。首先植物油滴滴成为荷电粒粒子，在电场场中飞向加热热转简表面，，形成油层。。然后，面粉粉和其他原料料液滴形成的的荷电粒子，，在电极之间间的空间内交交叉混合，喷喷向转简表面面，形成一定定厚度的带状状料坯。转简简不仅作为电电场的正极，，而且还是用用电热丝加热热的加热体。。转简在转动动过程中使喷喷撒在其上的的原料成型、、加热、胀发发、干燥，最最后被切断成成为成品。装置也被用来来完成在鱼、、肉和其他制制品表面撒粉粉(面包屑)的加工操作。。4高压静电场解解冻常用的解冻方方法主要是通通过对流、传传导或辐射等外部加加热法,低频、高频和和微波等的介电感应内部部加热法以及及真空解冻等等.实践证明,普通加热的方方法深入速度度慢,易引入二次污染,不利于食品本本身鲜度的保保持,颜色、重量或营养成分都都远不及冻前前水平;介电感应加热热对物料本身和操操作条件有较较高要求,内部解冻易出出现明显不均匀匀和局部过热热现象;而建立和维护护真空系统费用过过高.输出电压可调调(0～15kV),高压区的大小小可随接地极极的左右移动而而改变.温控仪使整个个解冻环境温温度控制在10℃±1℃℃,温度传感器置置于被冻结材材料的中心,随时检测其解冻冻温度变化情情况.发现对300mL的冰,当电场强度度达到24kV/m时,可节约1/5同温度度下的自然解解冻时间,豆豆腐和猪肉的解解冻也有类似似的结论.六食品品质无损检测1水果品质无损检测水果的宏观电电特性用复阻阻抗Z(或复导纳Y)及复介电常数数E表示。表明能利用电电特性参数对对内部有缺陷陷的苹果进行行良好的检测.研究发现:在水果腐烂或或有损伤时相相对介电常数数将会明显上升。。苹果未腐烂损损伤但随着新新鲜度的下降,它的自由水分分随呼吸作用用消耗,有机酸及原果胶的含量逐逐渐减少,会导致相对介介电常数减小小,等效阻抗则趋趋于增大。内内部腐烂果肉肉的相对介电常数和等效效电容明显增增加.传统测量方法法主要有干重重法、光密度度法和亚甲基基蓝染色法等等2酵母浓度检测测离线的,既费时又费力力,极易带进杂菌菌而感染发酵罐.不能实现对发发酵过程进行行自动控制.研究微生物的的存在对发酵酵液电容率分分布的影响,在此基础上上提出了用电电容率增量法法对生物量浓浓度进行在线线实时测量的的方法并设计计了相应的仪仪器.对酵母母浓度度一定定的介介质，，测量量频率率由低低到高高逐渐渐增加加，电电容率率逐渐渐减小小，这这表明明发酵酵液的的电容容率具具有频频率依依赖性性，即即电容容率的的大小小