第六章食品的電學特性及應用

1定義對食品電學性質的研究，雖然起步較晚，但隨著食品工業的發展，近年越來越受到重視。食品電學性質主要是指：食品及其原料的導電特性、介電特性，以及其它電磁和物理特性。第一節基本概念2電學性質的研究領域主要有兩個方面：

2.1食品品質狀態的監控

食品的狀態、成分變化往往反映在其電學性質的變化上。用電測傳感器的方法把握食品的特性，成了一些食品工廠邁向自動化、效率化、規模化生產的重要手段。所謂“機電一體化”技術，其中許多測控部分都是利用了食品的電性學性質。尤其是在食品的非破壞檢測方面，電學性質尤為重要。2.2.電磁物理加工用電磁物理技術對食品進行加工處理，這方面的技術主要有：靜電電場處理技術、電磁波加工（遠紅外、微波、重疊波等）技術、通電加熱技術、電滲透脫水技術、電磁場處理技術等。3電學特性分類從廣義上說，物料的電學特性可分為二類。一類是主動電特性:在物料內部存在某種能量而產生電位差，例如生物物料中的生物電位差；另一類是被動電特性,指影響物料所在空間的電磁場及電流分布的一些特性，例如電阻、電導、介電特性等。本章主要討論后一類電學特性。4食品電學特性研究的意義(1)食品加工中對食物資源充分利用的要求越來越高，同時也要求減少加工中營養損失和生物活性物質活性的降低。而傳統的加工方法要達到以上要求，十分困難。要達到這一目的，只有發現全新的加工原理和開發新的技術。電物理加工方法正是在這種形勢下出現的一種最有前途的加工新技術。(2)構成食品的分子或粒子，大都具有某種荷電的性質。因此，使用電場或電磁場有可能對構成食品的最小單位進行最富效果的加工處理。(3)屬于生鮮食品的水果、蔬菜、種子等在貯藏流通中，電磁場對其生理活動進行有效的控制往往是保鮮的主要手段。這種生理作用己經被證實具有巨大潛力。(4)由于化石燃料能源的不可再生性，從長遠觀點看，電力將越來越在食品工業的能耗中占有更大的比例。加之電能有方便、衛生、易控制等特點，所以在加熱、殺菌、干燥等耗能較高領域，食品的電物理加工將逐步取代利用其他能源的技術。(5)電物理特性的檢測，對食品加工自動化、品質控制精確化提供了重要手段。5食品電學特性的應用概況6食品電學特性加工的課題(1)食品的電特性與其組織結構、力學性質、熱學性質等的相互關聯和影響;

(2)作為濃縮能源的電力，在食品工程傳熱傳質操作中的合理應用方法;

(3)以電力為基礎的食品加工裝置計算和設計理論的建立;

(4)利用電學性質對食品品質的檢測和評價;

(5)通過傳統加工方法與電力加工方法的合理組合，使電力加工從經濟性、安全性和效率上滿足實際生產的需要。

第二節食品電學特性

1、什么是電介質：一切絕緣體統稱為電介質；或者是在外電場的作用下內部結構發生變化，并且反過來影響外電場的物質。

2、為什么要討論電介質：電介質放入外場后，內部結構受外電場的作用而發生變化，并且反過來影響外電場，使原來的電場分布發生變化，同時也使其它的物理性能發生變化。我們有必要對變化后的物理量進行討論。

一、電電導特特性(一)電阻和和電阻阻率歐姆定定律指指出，，導體體內的的電流流強度度與其兩端端的電電位差差成正正比.V=IR導體的的電阻阻。電電阻及及可由由下式式確定定電阻率率是表表征導導體性性質的的一個個物理理量，，與導導體尺尺寸無無關的的量。(二)電電導和和電導導率電導是是描述述物體體傳導導電流流性性能的的物理理量。。物體的的電導導是指指該物物體所所通過過電流流與該該物體體所加電壓壓的比比值。。對于于直流流電路路而言言，這這個數數值就是電電阻的的倒數數，單單位為為S。。電導導率是是電阻阻率的的倒數，，記為為S/m電導和和電導導率的的差別別在于于電導導除了了與物物質性性能有有關外外，還還與該該物體體的大大小、、形狀狀與導導電時時的端端點位位置有有關；；而電電導率率則僅僅與物物質的的性質質有關關。在交流流電場場中電電導率率與介介電常常數有有如下下關系系,介介電常常數是是描述述物料料電特特性的的一個個重要要參數數.常用電電阻來來衡量量電子子型導導體的的導電電能力力用電導導來衡衡量離離子型型導體體的導導電能能力(三)食品的的電導導特性性及應應用二、介介電特特性(一)電介質質的極極化和和介電電常數數物體導體非導體體(電介質質)電子導導體離子導導體電介質質其分分子中中的電電子受受到很很大束束縛力力，致使電電子不不能自自由移移動,電介質質在一一般情情況下是不不導電電的。。如果將將電介介質置置于外外加電電場中中，則則電介介質將將被極極化。。這時有有極分分子由由雜亂亂的排排列變變為定定向排排列，形形成定定向極極化，，產生生了束束縛電電荷無極分分子由由于原原子核核偏離離而極極化，，在電電介質質表面上上出現現正、、負電電荷。。無極分分子當當處在在外電電場中中時，，在場場力作作用下下，本本來處處于重重合中中心的的電子子〔負)電荷“重心心”發生了了偏離，形形成了一個個電偶極子子(dipole)。分子電偶偶極矩的方方向沿外電電場方向。。在外電場場下產生的的電偶極矩矩可稱為感感生電矩。。對于一塊塊電介質整整體，由于于介質中每每一分子形形成了電偶偶極子，沿沿電場排列列。那么在在介質的與與外電場垂垂直的端面面，也會形形成極化電電荷。這種種極化就是是電子位移移極化。高高頻電場中中，只有電電子位移極極化有效，，所以它也也稱為光學學極化。(1)電子位移極極化構成分子的的各原子或或原子團在在外電場作作用下發生生了偏移，，而產生極極化的現象象。各原子子的偏移，，是在像彈彈性振動那那樣的振動動下進行的的。原子極極化也稱為為紅外極化化。(2)原子極化對于由兩個個以上原子子結合的偶偶極子分子子，即使沒沒有電場作作用也有一一定固有電電矩，因而而是有極分分子。水分分子便是典典型的偶極極子分子，，食品中含含量較多的的有極分子子，雖然它它們具有固固有電矩，，但由于分分子不規則則的熱運動動，在無電電場施加的的電介質中中，所有分分子固有電電矩矢量和和會相互抵抵消，宏觀觀上不產生生電場。但但處于電場場中時，分分子電矩就就會轉向外外電場方向向。雖然分分子熱運動動會使這種種轉向不很很完全，但但總體排列列也會使介介質在垂直直于電場方方向的兩端端面產生極極化電荷。。這樣的極極化稱作取取向極化，，也稱為偶偶極子極化化。(3)取向極化電介質的極極化會產生生相反電場場，因而使使電場中兩電荷荷間的作用用力減小。。并使充滿滿電介質的電容容器極板間間的電位差差減小，電電容量增大。當平行板電電容器兩極極板之間為為真空時其其電容的大小為：：式中s極板板的面積，，d是兩極極板內側面面之間的距離。加入電介質質后，電容容器的電容容比真空時時增大倍。電介質質的相對介介電常數相對介電常常數:在同一電容容器中用某某一物質作作為電介質時的的電容與其其中為真空空時電容的的比值稱為該物質的的。是表示物料料可能貯存存的電場能能量．它反反映該物料料提高電容容器電容量量的能力。。在正弦交流流電流作用用下，電阻阻兩端的電電壓與電流是同頻頻率的正弦弦量，而且且相位相同同。在純電容電電路中，相相位上電流流比電壓超超前電介質可用用理想電容容和電阻組組成的并聯聯電路表示示并聯電路兩兩端施加交交流電壓V，那么，電電流將分別別流過電阻阻和電容器器。流過電電阻的電流流IR以與所施加加電壓V相同的相位位流過，消消耗稱為熱熱能。另一一方面，流流過電容器器的電流Ic則以與所施施加電壓V成90°的相位流過過，其以電電能形式貯貯存起來。。所以，流流過的全部部電流I是IR和Ic的矢量和，，即I=IR＋Ic。φ被稱為相位位角，Cosφ被稱為功率率因數，δ被稱為損耗耗角，tanδ被稱為損耗耗正切，tanδ＝IR/Ic,它表示所消消耗的能量量與所蓄積積的能量之之比。介質損耗角角δ:簡稱稱介損角在交變電場場作用下，，電介質內內流過的電電流相量和和電壓相量量之間的夾夾角的余角角(δ)。稱作介質損損耗角的正正切介電特性主主要有三項項,相對介介電常數,相相對介質損損耗因數,介質質損耗角的的正切關系為:相對介電常常數表表示食品可可能貯存的的電場能量量,反映食食品提高電電容器電容容量的能力力.相對介質損損耗因數反反映電電介質在交交流電場中中可能損耗耗的能量，，其值愈大大表明物料料在電磁波波處理時加加熱愈快。。介質損耗定定義電介質在電電場作用下下，由于介介質電導和和介質極化的的滯后效應應，在其內內部引起的的能量損耗。也叫叫介質損失失，簡稱介介損。每立方厘米米體積吸收收的能量為為可知，在在場強不不變的情情況下，，吸收能能量是和和頻率成成正比的的。因此此，在電電介質加加熱應用用中一般般是在高高頻下進進行的。。(三)靜靜電特特性庫侖定律律:相距為r的兩個點點電荷q1和q2之間的相相互作用用力為電場強度度：電場場中任一一點的電電場強度度，在數數值和方向上等等于單位位正電荷荷在該點點時所受受的力。。電場強度是一一矢量，，單位是是牛頓·庫侖看出，點點電荷在在電場中中所受的的力可表表示為：：將需要進進行分離離的物料料作為電電介質置置于平板之間.任一平板板上的電電荷量q都是該電電容器電容C與平板間間電位差差V的乘積，，即式中為每每個板的的面積，，為板間間距離。。(三)食品物質質的介電電特性試驗表明明，食品品或食品品原料的的介電特特性是受受電場頻頻率、物物料含水水率、溫溫度及密密度的影影響由圖可見見，小麥麥在任何何頻率下下介電常常數隨含含水量的的增加而而增大，，這是由由于水的的介電常常數相當當大的原原因。損損耗角正正切則隨隨含水率率增加而而增加或或減小。。這與物物料品種種和頻率率的大小小有關。。通常介介電特性性是隨著著含水率率的變化化而變化化，在低低頻下要要比高頻頻下明顯顯。介電常數數隨頻率率增加而而減小，，損耗角角正切則則隨頻率率增加而而可能增增加或減減小，這這要根據據不同作作物或含含水率而而定。損損耗因數數是損耗耗角正切切和介電電常數的的乘積，，隨頻率率作相應應的變化化。研究表明明，小麥麥的介電電常數和和損耗因因數與溫溫度呈線線性關系系。圖表表示在給給定含水水率時，，介電常常數隨溫溫度升高高而增大大。試驗驗研究還還表明，，介電常常數和介介質損耗耗因數還還隨物料料容積密密度而變變化。(三)生物物電電生物體的的組織和和細胞所所進行的的生命活活動都伴伴隨電現現象。它它反映了了生命活活動中的的一些物物理化學學變化，，與生物物體的新新陳代謝謝有關。。一旦生生命停止止，生物物電也即消失失。植物損傷傷電位差差是一種種基本的的生物電電現象，，植物損損傷后與與其完整部部位之間間存在電電位差，，其數值值大小隨隨損傷組組織的情情況而變化化。損傷傷電位一一般都隨隨著組織織損傷時時間的延延長而逐逐漸降低，，這表明明損傷電電位是活活組織的的一種生生物學特特性，反反映活組織織漿膜的的一種固固有的電電學性質質。損傷傷電位的的大小隨隨損傷點的的距離增增大而減減小。當植物體體受機械械的、化化學的或或熱的刺刺激時，，均會產產生電位位差。受受刺激部部位一般般是負電電位，電電反應的的幅度決決定于刺刺激強度度。圖為為植物組組織受彎彎曲后的的電反應應。植物在光光合作用用過程中中也有電電位差。。在植物物的光照部部位和黑黑暗部位位之間，，或樹葉葉上葉綠綠素含量不不同部位位之間都都存在電電位差，，電位差差數值取決決于光照照強度的的差別。。實驗表明明，蘋果果的帶電電分布情情況為：：果芯部部帶負電電，果肉肉部帶正正電，果果柄處帶帶負電，，原來花花尖處帶帶正電。。正電來來源于大大氣，負負電來源源于大地地。果皮皮為絕緣緣體，它它能阻止止電能損損失。種子發芽芽期間，，在胚芽芽部和其其他部位位間存在電位差差。這種種發芽電電流是檢檢測發芽芽勢的重要標志志。發芽芽后的子子葉帶正正電，根根部帶負電。細細胞分裂裂越活躍躍和生長長超旺盛盛的部位，電位位越高。。針刺雞蛋蛋的兩點點，若兩兩點間存存在電位位差，則說明是是受精卵卵，可以以孵化。。電位差差為15—20mV的是雄雄性，電電位差為為3—7mV的的是雌性。。(四)電磁輻射射α、β、γ射線及中子子射線、原原子射線、、電子射線線、紫外線線等都屬于于射線類，，當這些射射線穿過食食品或農產產品時，會會對分子起起到離子化化作用，這這種現象叫叫做電離輻輻射。1.電離輻射機機理在農產品和和一些食品品的生物細細胞組織中中，維持其其生命現象象的各種生生物活性物物質，都是是以溶解狀狀態存在的的。當細胞胞受到輻射射線的照射射時，生物物活性物質質遭到鈍化化而失去活活性，進而而由于生理理代謝作用用的嚴重損損傷，細胞胞的活性機機能遭到破破壞。其中中繁殖機能能對射線最最敏感，損損傷最大。。對于各種種微生物，，先是停止止繁殖，繼繼而抵擋不不住輻射線線的照射作作用而死亡亡。農產品品活體是含含水物質，，其水分經經輻射處理理后產生一一系列復雜雜的電化學學反應。電離輻射對對生物作用用的全過程程，可以簡簡化如下:2.電離輻射對對農產品和和食品的影影響(1)生物學效應應:生物學效應應有殺菌、、殺蟲作用用，使果樹樹生長發育育異常化，，抑制馬鈴鈴薯、洋蔥蔥、大蒜、、地瓜等生生根發芽，，防止蘑菇菇開傘，延延緩香蕉、、番茄后熟熟，促進桃桃子、柿子子成熟等(2)化學效應:化學效應有有增加干制制食品的復復水性能，，提高小麥麥面粉加工工面包的性性能，改進進酒的品質質，促使蛋蛋白質、淀淀粉等的變變性，提高高發酵飼料料中各種酶酶類的分解解能力等。。第三節食品中電特性測定定食品電特性包括括介電常數數、介質損耗因數和和介質損耗耗角正切等等。1．諧振法法測定電導率率、損耗角角正切和相相對介電常常數諧振法可用用Q表來測定。。Q表是一個由由可調頻率的振蕩蕩器激勵一一個RLC電路，由電電源、諧振元件和和電壓表等等三個主要要元件組成成。2．電橋法法在低頻下測測量物料介介電系數和和介質損耗耗正切原理是把被被測試樣作作為一個橋橋臂，其它它三個橋臂的阻阻抗是已知知的，調節節電橋達到到平衡。根據平平衡條件求求出試樣的的并聯等值值電容和電阻，而而計算出試試樣相對介介電常數和和損耗角正切。相對介電常常數,C0為介質真空空時的電容容,只與電極系系統有關的的一個常數數.第三節電電學特性在在食品工程程中的研究究及應用一歐姆加熱歐姆加熱的的原理是把把物料作為為電路中一段導體,利用導電時時它本身所所產生的熱達到加加熱的目的的。大多數食品品含有可電電離的酸和和鹽,當在食品物物料的兩端端施加電場場時,食品物料中中通過電流流并使其內內部產生熱熱量。對于極低水水分、干燥燥狀態的食食品,這種方法也也不適用。。具有一定粘粘稠度、含含顆粒食品品物料P=V2/R食品、食品品原料中含含有各種電電解質，其其電阻很小，所以發發熱量大。。利用直流電電會引起食食品成分的的電解變質質，會使電電極很快發生生電解腐蝕蝕，食品被被金屬離子子污染。食品各部分分的加熱速速度為式中，ρ——密度；cp——各部分物料料比熱容；；R——電阻。所以通電加加熱在食品品加工中一一般采用交交流電，其其發熱量為為:食品品物物料料經經進進泵泵流流經經歐歐姆姆加加熱熱管管柱柱，，物物料料逐逐漸漸被被加熱熱到到殺殺菌菌溫溫度度，，然然后后進進人人保保溫溫系系統統，，達達到到要要求求的殺殺菌菌強強度度，，再再經經列列管管式式熱熱交交換換冷冷卻卻器器，，最最終終進進入無無菌菌貯貯罐罐，，以以便便進進行行無無菌菌灌灌裝裝。。二高高壓壓脈脈沖沖電電場場殺殺菌菌具有有殺殺菌菌時時間間短短、、能能量量使使用用率率高高、、基基本本上上不不破壞壞食食品品風風味味物物質質和和營營養養物物質質等等特特點點，，能能避避免食食品品加加熱熱處處理理帶帶來來的的不不良良影影響響。。利用用高高壓壓脈脈沖沖電電場場殺殺滅滅液液體體食食品品中中的的有有害害微微生物物，，是是近近年年來來發發展展起起來來的的一一項項新新技技術術。。Sale和Hamilton(1967)發現，當當給細胞胞膜加上上外加電電場，細細胞膜上上的內外外電勢差差（TMP）增大，，當TMP達到1V左右時，，細胞膜膜便失去去功能。。Zimmermann(1986)提出介電電破壞理理論，根根據該理理論，細細胞膜被被看作為為電容，，在高壓壓電脈沖沖作用下下，膜兩兩側電位位差進一一步變大大，由于于電荷相相反，它它們相互互吸引形形成擠壓壓力，當當TMP達到1V左右時，，擠壓力力大于膜膜的恢復復力時，，膜就會會破裂。。Tsong(1991)從液態鑲鑲嵌模型型出發，，提出電電穿孔理理論，該該理論認認為，高高壓電脈脈沖會改改變脂肪肪的分子子結構和和增大部部分蛋白白質通道道的開度度，使細細胞膜失失去半滲滲透性質質，細胞胞膨脹而而死。1殺菌機理理對模擬牛牛奶中的的大腸埃埃希氏桿桿菌進行行高壓脈脈沖電場場處理，，在透射射電子顯顯微鏡下下可清楚楚地看見見其形態態改變且且有明顯顯壓痕。。在同樣樣條件下下分別對對金黃色色葡萄球球菌和啤啤酒酵母母處理，，在掃描描電鏡下下可觀察察到細胞胞壁收縮縮，變得得粗糙，，在透射射電子顯顯微鏡下下可觀察察到金黃黃色葡萄萄球菌的的細胞質質結構發發生明顯顯改變，，啤酒酵酵母的細細胞質、、細胞器器外溢。。2殺菌效果果高壓脈沖沖電場對對微生物物作用明明顯，而而且酵母母比細菌菌更易被被殺死，，革蘭氏氏陰性細細菌比革革蘭氏陽陽性細菌菌更易殺殺死。影影響殺菌菌效果的的主要因因素是電電場強度度和處理理時間。。對于細細菌孢子子，即使使更高的的指數形形和方波波高壓脈脈沖電場場，也對對孢子無無效果，，只對發發芽的孢孢子有失失活現象象，但高高壓電場場不促進進孢子發發芽；而而雙極形形高壓脈脈沖電場場對細菌菌孢子有有明顯的的作用。。3影響微生生物高壓壓脈沖電電場敏感感性因素素食品的電電阻率越越大，也也就是食食品中離離子強度度越小，，殺菌效效果越好好。但是是，離子子能增大大細胞的的穿透膜膜電勢。。隨著食食品中蛋蛋白質、、或脂肪肪、或黃黃原膠含含量的增增加，微微生物對對高壓脈脈沖電場場的抵抗抗力增強強。含菌菌溶液溫溫度高時時的殺菌菌效果比比低時好好。pH值越小，，微生物物失活率率越大。。能量相相同、電電壓或波波形不同同的高壓壓脈沖電電場，殺殺菌效果果不同。。能量及及電壓相相同的方方波形脈脈沖電場場比指數數形高壓壓脈沖電電場殺菌菌效果好好。指數數形雙極極性高壓壓脈沖電電場比指指數形單單極性高高壓脈沖沖電場殺殺菌效果果好。另另外微生生物的生生長期、、溶液的的含菌量量、食品品處理室室的結構構等也與與殺菌效效果有關關。高壓壓脈沖電電場對粉粉狀物料料的殺菌菌效果不不顯著。。4高壓脈脈沖電場對酶酶的影響5高壓脈沖電場場對食品質量量的影響用高壓脈沖電電場和熱分別別對蘋果汁、、牛奶（含2%脂肪）、全蛋蛋液、碗豆汁汁殺菌，兩種種方法加工的的食品的感官官特性沒有明明顯差別，只只是電處理過過的蛋液的顏顏色和粘度有有變化。高壓壓脈沖電場對對未過濾的蘋蘋果汁、果漿漿含量高的桔桔汁、菠羅汁汁、天冬甜素素溶液的感官官特性也沒有有影響，桔汁汁中維生素C的含量也沒有有改變，處理理過的蘋果汁汁比新鮮的蘋蘋果榨汁味道道更好。高壓壓脈沖電場加加工的桔汁中中易揮發物質質損失為13％，萜二烯和和丁酸乙酯的的損失分別為為15％和26％，而熱殺菌菌的桔汁中萜萜二烯和丁酸酸乙酯的損失失分別為60％和82％。高壓脈沖沖電場加工的的桔汁中氣味味物質的損失失率為3%，而熱殺菌的的損失率為22%，且3%的損失是由于于處理室設計計不當造成。。食品處理室檢測儀表脈沖電源冷卻系統容器泵高壓脈沖電場殺菌系統示意圖三微波加熱熱微波是一種具具有極高頻率率(300MHz-300GHz),的電磁波。1原理食品中的水分分、蛋白質、、脂肪、糖質質等，都屬于于電介質。在在電磁場中它它們都會發生生極化反應。。水分子是極極性分子，正正負電荷重心心并不重合，，相當于偶極極子。在自由狀態下下，這些分子子極性呈雜亂亂排列，正負負極抵消，總總體不顯電性性。在交變電電場中時，水水分子就會跟跟隨電場作極極化運動，極極化運動使水水分子不斷隨隨電磁場方向向的變化而轉轉動。當電場場頻率增加，，就會使水分分子極化運動動快，產生更更多的摩擦熱熱。（1）微波加熱具具有選擇性偶極矩的取向向極化都需要要一定的時間間。每種極性分子子，都有一定定的吸收微波波最大特征頻頻率當電磁波的頻頻率超過或小小于偶極子子的特征頻率率(或稱固有頻率率)時，偶極子運運動的頻率會會減慢，也就就是說對微波波的吸收效率率減低。2微波加熱特點點（2）微波的反射射和穿透特性性一般當波動遇遇到障礙物時時，就會發生生衍射。波長長比障礙物尺尺寸越大，衍衍射越明顯。。當波長比障障礙物尺寸小小很多時，衍衍射效應可以以忽略。這時時波的傳播服服從幾何光學學規律。微波因波長很很小，所以和和幾何光線很很接近。當遇遇到不吸收微微波的物體如如金屬時，就就會像光線一一樣被反射回回來。利用這這一性質可對對微波的傳輸輸進行導波，，或對不需要要加熱的食品品部分用金屬屬進行屏蔽。。由于微波的反反射特性，用用微波加熱食食品時就不需需要電極，只只要像反光鏡鏡那樣把微波波射向食品就就可進行加熱熱。對吸收微波的的食品，除部部分反射外，，微波則會穿穿透食品表面面，把能量直直接傳到食品品內部。微波波的穿透深度度D(m)可用下式表示示:式中，λ——波長。不過工業上上常用半衰衰深度Dh(m)表示微波的的穿透能力力。Dh即入射電場場強度衰減減至一半時時的深度。。半衰深度度為穿透深深度的0.35倍，可用下下式算出:式中，Dh——半衰深度；；f——微波頻率。。可見半衰深深度也是tanδ的函數，與與微波頻率率有關。（3）微波加熱的問題題微波加熱的的最大問題題就是加熱熱不均勻。。其原因主主要有以下下幾點;①微波加熱的的選擇性。。在微波場中不同的的食品材料料，以及它它們的溫度度、狀態不不同，都會會引起各部部分對微波波能吸收的的差異;②微波雖有好好的穿透性性，但在實實際加熱中中受反射、、穿透、折折射吸收等等影響，使使各部產生生的熱量不不同;③電場的尖角角集中效應應。這種效效應也稱為為棱角效應應(edgeeffect)。微波場也也是電場，，因此在加加熱時，對對食品不同同曲率的表表面，也會會產生棱角角效應。即即在棱角的的地方電場場強度大，，產熱多、、溫升快。。由于這些原因，微微波加熱時時，食品往往往會出現現一些溫度度上升特別別快的熱點點(hotspot)。對容器中中食品進行行適當分割割、使熱點點分散，減減少食品的的棱角，改改善微波照照射分布等等是解決這這一問題的的方法。四遠紅紅外線加熱熱遠紅外線和和微波一樣樣都屬于非非電離輻射射電磁波，，把波長為為0.78～1000μμm之間的電磁磁波稱為紅紅外線。紅紅外線電磁磁波波長范范圍相當寬寬。因此，，又進一步步把這部分分電磁波劃劃分為近紅紅外線(0.78～1.4μm)、中間紅外外線(1.4～3μm)和遠紅外線線(3～lmm)。在實際應應用中，常常使用的波波長范圍為為2～25μm，因此，也也有人稱這這一段電磁磁波為遠紅紅外線。遠遠紅外線加加熱之所以以在食品加加工中得到到很廣泛的的應用，主主要是因為為與熱風干干燥或熱風風加熱相比比，遠紅外外輻射的能能量可以直直接被食品品物料吸收收，減少了了能量損失失。1.遠紅紅外外輻輻射射由物物理理學學可可知知，，熱熱源源物物體體的的熱熱輻輻射射效效率率與與物物體體的的材材質質有有關關。。熱熱輻輻射射效效率率最最大大的的理理想想物物體體稱稱為為黑黑體體。。黑黑體體的的分分光光輻輻射射能能量量表表達達式式為為，，式中中，，C1————37402××10-12W··cm2；C2————143848cm··K；λ————波長長(μμm)；T————熱力力學學溫溫度度(K)。隨黑黑體體溫溫度度的的上上升升，，各各波波長長的的能能量量都都有有所所增增加加，，但但分分布布曲曲線線的的峰峰值值卻卻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長長λmax與溫度的反比比例關系可用用變位定律表示:2.食品對遠遠紅外線的吸吸收遠紅外輻射對對食品中水和和其他物質分分子的特殊振動效果，，還是促進分分子間互相結結合、交聯的的動力。這對食食品的熟成(陳化)有一定作用。。例如，在掛面制制造中，用遠遠紅外干燥，，不僅干燥效效率高，而且可可以促進面筋筋的水合作用用，使制品比比普通方法的口口感滑潤，更更加筋進。用用遠紅外處理理酒，可以使酒酒的陳放時間間大大縮短，，味進更香醇醇3遠紅外線在食食品中輻射深深度波長越長，透透過物體的深深度越大。因因此，比起其其他光波，遠遠紅外輻射不不僅可以直接接把能量傳播播到物體表面面，而且還能能把能量傳播播到物體的一一定深度。盡盡管這深度只只有1-2mm，但對于一些些薄的物料，，可以顯著提提高加熱效率率。遠紅外被被物體吸收的的程度與被照照射物體的顏顏色無關。因因此，使用遠遠紅外輻射加加熱時，可使使物料不受本本身顏色影響響，受熱比較較均勻。4.遠紅外線輻射射優點(1)食品不必接觸觸熱源或傳熱熱介質就可以以直接得到加加熱(2)在食品周圍保保持低溫狀態態下，可對食食品進行加熱熱；(3)加熱可以不受受食品周圍氣氣流影響；(4)加熱速度快、、效率高；(5)在熱輻射電磁磁波中，遠紅紅外的光子能能量級比起紫紫外線、可見見光線都要小小。因此，一一般只會產生生熱效果，不不會引起物質質的化學變化化，所以可以以減少加熱過過程中營養成成分或色香味味的損失。四電滲透脫脫水普通蛋白質在在中性或堿性性水溶液中，，也以負離子狀態存存在，即:ξ電位為負，其其周圍的水分子在蛋蛋白質電位的的感應下以水水和氫離子存在，形形成所謂離子子氣氛固液分離對液液體的流動相相當于固體顆顆粒間毛細管管中的流動,當沿毛細管方方向有靜電場場時,毛細管內液體體受自身所帶帶電荷影響,將對管壁產生生運動豆腐渣電滲透透脫水實驗在在同樣壓力條條件下，采用用電滲透方法的的實驗，當上上電極為正極極，下電極為為負極時，脫水水速度大于普普通壓濾，最最終濾餅水分分也比較低。當當上電極為負負極，下電極極為正極時，，幾乎沒有電滲滲透效果。五高壓靜電電技術1高壓靜電貯藏高壓靜電場處處理能有效地地延長番茄貯貯藏時間，與對照組組相比，在電電場強度為150kv/m,60min/日的處理中能能使番茄的呼呼吸高峰推遲遲14天出現，發現現電場處理也也有效地保持持了番茄的硬度(對比組已經軟軟化，開始腐腐爛)。這表明電場處理用用于保鮮貯藏藏有其潛在的的優勢。2正高壓靜電場場促進人參種種子后熟結果表明，場場強為2kV/cm，處理時間為為5-l0min時效果正高壓壓靜電場明顯顯促進人參種種子后熟，提提高出苗率，加快快參苗生長，，提高人參產產量;負和正負間隔隔處理的高壓壓靜電場對其其有抑制作用;并有隨處理場場強加大，處處理時間增大大，處理次數增多而產產生抑制效果果更強的趨勢勢。3種子靜電清選選分級裝置種子靜電清選選分級裝置主要由種子子的提升及風選、靜電電處理及分級和篩面分分選三部分組成部分活力低的的種子由于電電阻抗小，其其導電性能優于活力高高的種子，產產生較大的靜靜電力，活力高的種子子由于電阻抗抗大、電導率率低，不易極化，結果果產生的靜電電力和極化力力均較小，故按運動動軌跡2運動動還有部分劣質質種子或雜物物，易被極化化，受極化力大，其運動動軌跡偏向滾滾筒，故按運運動軌跡1運運動，落入集種種箱后部的分分隔腔中。4.靜電熏制5.靜電成型及撒撒粉裝置裝置由一組料料斗、供料器器、原料計量量器(配量鹽、砂糖糖、發酵粉、、酵母液等)和靜電噴撒器器、植物油的的計量及電噴噴撒器組成。。所有的電噴噴撒器都與高高壓電源的負負極連接。首先植物油滴滴成為荷電粒粒子，在電場場中飛向加熱熱轉簡表面，，形成油層。。然后，面粉粉和其他原料料液滴形成的的荷電粒子，，在電極之間間的空間內交交叉混合，噴噴向轉簡表面面，形成一定定厚度的帶狀狀料坯。轉簡簡不僅作為電電場的正極，，而且還是用用電熱絲加熱熱的加熱體。。轉簡在轉動動過程中使噴噴撒在其上的的原料成型、、加熱、脹發發、干燥，最最后被切斷成成為成品。裝置也被用來來完成在魚、、肉和其他制制品表面撒粉粉(面包屑)的加工操作。。4高壓靜電場解解凍常用的解凍方方法主要是通通過對流、傳傳導或輻射等外部加加熱法,低頻、高頻和和微波等的介電感應內部部加熱法以及及真空解凍等等.實踐證明,普通加熱的方方法深入速度度慢,易引入二次污染,不利于食品本本身鮮度的保保持,顏色、重量或營養成分都都遠不及凍前前水平;介電感應加熱熱對物料本身和操操作條件有較較高要求,內部解凍易出出現明顯不均勻勻和局部過熱熱現象;而建立和維護護真空系統費用過過高.輸出電壓可調調(0～15kV),高壓區的大小小可隨接地極極的左右移動而而改變.溫控儀使整個個解凍環境溫溫度控制在10℃±1℃℃,溫度傳感器置置于被凍結材材料的中心,隨時檢測其解凍凍溫度變化情情況.發現對300mL的冰,當電場強度度達到24kV/m時,可節約1/5同溫度度下的自然解解凍時間,豆豆腐和豬肉的解解凍也有類似似的結論.六食品品質無損檢測1水果品質無損檢測水果的宏觀電電特性用復阻阻抗Z(或復導納Y)及復介電常數數E表示。表明能利用電電特性參數對對內部有缺陷陷的蘋果進行行良好的檢測.研究發現:在水果腐爛或或有損傷時相相對介電常數數將會明顯上升。。蘋果未腐爛損損傷但隨著新新鮮度的下降,它的自由水分分隨呼吸作用用消耗,有機酸及原果膠的含量逐逐漸減少,會導致相對介介電常數減小小,等效阻抗則趨趨于增大。內內部腐爛果肉肉的相對介電常數和等效效電容明顯增增加.傳統測量方法法主要有干重重法、光密度度法和亞甲基基藍染色法等等2酵母濃度檢測測離線的,既費時又費力力,極易帶進雜菌菌而感染發酵罐.不能實現對發發酵過程進行行自動控制.研究微生物的的存在對發酵酵液電容率分分布的影響,在此基礎上上提出了用電電容率增量法法對生物量濃濃度進行在線線實時測量的的方法并設計計了相應的儀儀器.對酵母母濃度度一定定的介介質，，測量量頻率率由低低到高高逐漸漸增加加，電電容率率逐漸漸減小小，這這表明明發酵酵液的的電容容率具具有頻頻率依依賴性性，即即電容容率的的大小小