第七章食品熱特性 第八章電物性

1、第七章 食品熱特性 第一節(jié)第一節(jié) 傳熱特性的主要參數(shù)傳熱特性的主要參數(shù)一一.比熱容比熱容(specific heat) 比熱容：使食品材料溫度升高比熱容：使食品材料溫度升高1K所需的熱量。所需的熱量。 傳統(tǒng)的方法是在恒溫槽中直接測量，近年傳統(tǒng)的方法是在恒溫槽中直接測量，近年來發(fā)展用差式掃描量熱術(shù)來發(fā)展用差式掃描量熱術(shù)(differential scanning calorimetry, DSC)來測量材料的比熱容。來測量材料的比熱容。 二二.焓焓 焓值是相對值焓值是相對值，其零點是，其零點是-40 的凍結(jié)狀態(tài)。的凍結(jié)狀態(tài)。 過去，物質(zhì)的焓值一般均按凍結(jié)潛熱，凍結(jié)率過去，物質(zhì)的焓值一般均按凍結(jié)潛

2、熱，凍結(jié)率和比熱容的數(shù)據(jù)計算而得。和比熱容的數(shù)據(jù)計算而得。 用用DSC直接測量食品焓值是一種新方法，其溫直接測量食品焓值是一種新方法，其溫度從度從-60 開始到開始到1 以上。以上。單位質(zhì)量的物質(zhì)所含的全部熱能。單位質(zhì)量的物質(zhì)所含的全部熱能。1kg或者或者1mol工質(zhì)的焓稱為比焓。工質(zhì)的焓稱為比焓。三三. 熱導率熱導率 或稱或稱“導熱系數(shù)導熱系數(shù)”。是物質(zhì)導熱能力的量度。符。是物質(zhì)導熱能力的量度。符號為號為。 測量食品材料熱導率較好的方法是探針法。測量食品材料熱導率較好的方法是探針法。 四四.熱擴散系數(shù)熱擴散系數(shù) 一般來說熱擴散系數(shù)一般來說熱擴散系數(shù) a是根據(jù)比熱容是根據(jù)比熱容cp和熱導率和熱

3、導率和密度和密度的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)計算計算而來，而來，即即 。 也可用實驗也可用實驗測量測量。熱擴散系數(shù)熱擴散系數(shù)a是研究非是研究非穩(wěn)態(tài)傳熱的重要物性穩(wěn)態(tài)傳熱的重要物性第二節(jié)第二節(jié) 主要傳熱參數(shù)的測定與應用主要傳熱參數(shù)的測定與應用一、比熱容測定方法一、比熱容測定方法(一一)混合法：其原理是把已知質(zhì)量和混合法：其原理是把已知質(zhì)量和溫度的樣品，投入盛有已知比熱溫度的樣品，投入盛有已知比熱容、溫度和質(zhì)量的液體量熱計中。容、溫度和質(zhì)量的液體量熱計中。在絕熱狀態(tài)下，測定混合物料的在絕熱狀態(tài)下，測定混合物料的平衡溫度。由以上已知量計算試平衡溫度。由以上已知量計算試樣的比熱容樣的比熱容c。 (二二)護熱板法：護熱

4、板法： 護熱板和試樣溫度始終保護熱板和試樣溫度始終保持一致。設(shè)在持一致。設(shè)在 t 時間內(nèi)，時間內(nèi)，供給樣品的能量為供給樣品的能量為Q，試，試樣溫度升高為樣溫度升高為T，則，則 式中，式中，I為電流；為電流；U為電壓；為電壓；t為時為時間；間；m為試樣質(zhì)量；為試樣質(zhì)量；T為溫度變化。為溫度變化。二、差示掃描熱量測定與定量差示熱分析二、差示掃描熱量測定與定量差示熱分析（一）差示掃描熱量測定（一）差示掃描熱量測定（DSC）及定量差）及定量差示熱分析（示熱分析（DTA）的測定原理及方法）的測定原理及方法 在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，以任意的升溫在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，以任意的升溫速度掃描測定并記錄速度掃描測定并記

5、錄升溫過程中能量吸收升溫過程中能量吸收或放出的溫譜圖或放出的溫譜圖。nDSC測定原理如圖測定原理如圖7-6所示。所示。n DTA所得到的是所得到的是溫度差曲溫度差曲線線，而，而DSC記錄的是記錄的是補償補償電路電位電路電位，即能量變化。，即能量變化。(二二)DSC及及DTA在食品測定中的應用在食品測定中的應用1. 淀粉糊化的測定淀粉糊化的測定2蛋白質(zhì)熱變性的測定蛋白質(zhì)熱變性的測定3巧克力糖的測定巧克力糖的測定第八章 食品電物性第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、研究食品電特性的意義一、研究食品電特性的意義(1) 對食物資源充分利用，同時也減少加工中營養(yǎng)損對食物資源充分利用，同時也減少加工中營養(yǎng)損失和生物

6、活性物質(zhì)活性的降低。失和生物活性物質(zhì)活性的降低。(2)屬于生鮮食品的水果、蔬菜、種子等在貯藏流通中，屬于生鮮食品的水果、蔬菜、種子等在貯藏流通中，電磁場可對其生理活動進行有效的控制。電磁場可對其生理活動進行有效的控制。 (3) 電能具有方便、衛(wèi)生、易控制等特點，所以在加電能具有方便、衛(wèi)生、易控制等特點，所以在加熱、殺菌、干燥等耗能較高領(lǐng)域，食品的電物理加熱、殺菌、干燥等耗能較高領(lǐng)域，食品的電物理加工將逐步取代利用其他能源的技術(shù)。工將逐步取代利用其他能源的技術(shù)。4)電物理特性的檢測，對食品加工自動化、品質(zhì)控制電物理特性的檢測，對食品加工自動化、品質(zhì)控制精確化提供了重要手段。精確化提供了重要手段。

7、二、電物性與食品加工二、電物性與食品加工對食品電物理加工主要可以分為：對食品電物理加工主要可以分為：n電磁波的加工電磁波的加工n靜電場的加工靜電場的加工1.清洗凈化清洗凈化 2.分離分離 3.改質(zhì)改質(zhì)n利用直流電的加工利用直流電的加工1.電滲透電滲透 2.電滲析電滲析3.電泳電泳 4.電浮選電浮選第二節(jié)第二節(jié) 食品加工中電物性的應用食品加工中電物性的應用n靜電場處理靜電場處理n通電加熱技術(shù)通電加熱技術(shù)n微波加熱微波加熱n遠紅外線加熱遠紅外線加熱一、一、 靜電場處理靜電場處理1. 氣體離子化氣體離子化被激電離法被激電離法 是利用電極間的電離劑是利用電極間的電離劑(X射線、短波輻射、射線、短波輻射

8、、紫外線輻射和高溫等紫外線輻射和高溫等)進行離子化的方法。進行離子化的方法。 自激電離法自激電離法 是使電路內(nèi)電壓達一定值，在靜電場中使荷是使電路內(nèi)電壓達一定值，在靜電場中使荷電粒子加速并與中性氣體分子碰撞而產(chǎn)生電離的離子化過電粒子加速并與中性氣體分子碰撞而產(chǎn)生電離的離子化過程。程。 氣體離子化后，在電場內(nèi)移動并向物質(zhì)的微粒氣體離子化后，在電場內(nèi)移動并向物質(zhì)的微粒(塵埃、塵埃、熏煙等熏煙等)傳遞電荷，粒子帶電后，受電場作用從一極向另傳遞電荷，粒子帶電后，受電場作用從一極向另一極進行定向移動，達到分離和加工的目的。一極進行定向移動，達到分離和加工的目的。2. 靜電分離原理靜電分離原理 由于散粒體

9、由于散粒體(包括塵埃包括塵埃)各自成分、幾何形狀不各自成分、幾何形狀不同，因此在一定場合下，荷電性質(zhì)不同。同，因此在一定場合下，荷電性質(zhì)不同。 使荷電粒子在電場中移動時，由于各自電荷的使荷電粒子在電場中移動時，由于各自電荷的不同，受電場作用，運動的軌跡也不同。據(jù)此，就不同，受電場作用，運動的軌跡也不同。據(jù)此，就可以將各種成分分離?？梢詫⒏鞣N成分分離。3. 靜電分離裝置靜電分離裝置 靜電分離裝置有多種形式，按結(jié)構(gòu)劃分，靜電分離裝置有多種形式，按結(jié)構(gòu)劃分，分為室型、轉(zhuǎn)鼓型、傳送帶型和錐桶型。分為室型、轉(zhuǎn)鼓型、傳送帶型和錐桶型。 4. 靜電熏制靜電熏制電熏制加工的特點是高效率。電熏制加工的特點是高效

10、率。 5. 靜電成型及撒粉裝置靜電成型及撒粉裝置二、通電加熱二、通電加熱1.基本原理基本原理 通電加熱亦稱通電加熱亦稱“歐姆加熱歐姆加熱”(ohmic heating)或電抗或電抗加熱加熱(resistance heating)。 當電流通過物體時，由于阻抗損失、介電損耗當電流通過物體時，由于阻抗損失、介電損耗等存在，最終使電能轉(zhuǎn)化為熱能。通電加熱便是利等存在，最終使電能轉(zhuǎn)化為熱能。通電加熱便是利用這種方法使食品加熱的。用這種方法使食品加熱的。 2.通電加熱的應用通電加熱的應用 通電加熱主要在以下幾個方面表現(xiàn)了很大的優(yōu)點通電加熱主要在以下幾個方面表現(xiàn)了很大的優(yōu)點:加熱均勻，克服了其他加熱方式的

11、外表升溫快、內(nèi)加熱均勻，克服了其他加熱方式的外表升溫快、內(nèi)部慢的缺點部慢的缺點;加熱過程中不需要攪拌或混合加熱過程中不需要攪拌或混合;由于加熱能量只在被加熱物料處發(fā)熱，因此，熱損由于加熱能量只在被加熱物料處發(fā)熱，因此，熱損失少，節(jié)約能源失少，節(jié)約能源;較大形狀的物料可實現(xiàn)快速、均勻加熱較大形狀的物料可實現(xiàn)快速、均勻加熱;設(shè)備體積小、無污染設(shè)備體積小、無污染;通電加熱還有特殊的殺菌效果。通電加熱還有特殊的殺菌效果。流態(tài)食品進行加工流態(tài)食品進行加工 食品微波加工技術(shù)的原理主要是利用它的食品微波加工技術(shù)的原理主要是利用它的熱效應熱效應。食品。食品中的水分、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等都屬于電介質(zhì)，微中

12、的水分、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等都屬于電介質(zhì)，微波對它們的加熱稱作介電感應加熱。波對它們的加熱稱作介電感應加熱。 由于水分子的特殊結(jié)構(gòu)，在微波作用下，是引起食品材由于水分子的特殊結(jié)構(gòu)，在微波作用下，是引起食品材料發(fā)熱的主要成分。料發(fā)熱的主要成分。三、微波加熱三、微波加熱1.1.微波加熱的基本原理微波加熱的基本原理+ H2O偶極距偶極距微波多指頻微波多指頻率為率為300300000MHz的電磁波的電磁波微波加熱的原理微波加熱的原理電介質(zhì)微波微波 常用微波爐的頻率常用微波爐的頻率2450MHz，就相當于使水分子在一秒內(nèi)要，就相當于使水分子在一秒內(nèi)要發(fā)生發(fā)生180度來回轉(zhuǎn)動度來回轉(zhuǎn)動24.5億次，

13、這樣就會引起水分子之間強烈地摩億次，這樣就會引起水分子之間強烈地摩擦，使分子熱運動加劇，這就是微波加熱的原理。擦，使分子熱運動加劇，這就是微波加熱的原理。2.微波加熱特點微波加熱特點(1)微波吸收的特點和加熱的選擇性微波吸收的特點和加熱的選擇性 水或其他食品物質(zhì)在微波域的介電損耗介質(zhì)損水或其他食品物質(zhì)在微波域的介電損耗介質(zhì)損耗因數(shù)最大，也就是說對微波能的吸收最大。耗因數(shù)最大，也就是說對微波能的吸收最大。 (2)微波的反射和穿透特性微波的反射和穿透特性:n微波因波長很小，當遇到不吸收微波的物體如微波因波長很小，當遇到不吸收微波的物體如金屬時，就會像光線一樣被反射回來。金屬時，就會像光線一樣被反射

14、回來。n由于微波的反射特性，用微波加熱食品時就不由于微波的反射特性，用微波加熱食品時就不需要電極，只要像反光鏡那樣把微波射向食品需要電極，只要像反光鏡那樣把微波射向食品就可進行加熱。就可進行加熱。n對吸收微波的食品，除部分反射外，微波則會對吸收微波的食品，除部分反射外，微波則會穿透食品表面，把能量直接傳到食品內(nèi)部。穿透食品表面，把能量直接傳到食品內(nèi)部。 n微波的穿透性給微波加熱也帶來許多優(yōu)點微波的穿透性給微波加熱也帶來許多優(yōu)點:由于它對不吸收微波的玻璃、塑料等電介由于它對不吸收微波的玻璃、塑料等電介質(zhì)穿透性極好，可使能量直接到達食品內(nèi)質(zhì)穿透性極好，可使能量直接到達食品內(nèi)部一定深度。部一定深度。

15、微波可把能量直接傳給食品內(nèi)部，尤其是微波可把能量直接傳給食品內(nèi)部，尤其是食品內(nèi)部的水。食品內(nèi)部的水。3. 微波加熱的問題微波加熱的問題 微波加熱的最大問題就是加熱不均微波加熱的最大問題就是加熱不均勻。勻。原因：原因：微波加熱的微波加熱的選擇性選擇性。微波雖有好的穿透性，但在實際加微波雖有好的穿透性，但在實際加熱中受反射、穿透、折射吸收等影熱中受反射、穿透、折射吸收等影響，使各部產(chǎn)生的熱量不同響，使各部產(chǎn)生的熱量不同;電場的電場的尖角集中效應尖角集中效應。這種效應也。這種效應也稱為棱角效應稱為棱角效應(edge effect)。微波。微波場也是電場，因此在加熱時，對食場也是電場，因此在加熱時，對

16、食品不同曲率的表面，也會產(chǎn)生棱角品不同曲率的表面，也會產(chǎn)生棱角效應。即在棱角的地方電場強度大，效應。即在棱角的地方電場強度大，產(chǎn)熱多、溫升快。產(chǎn)熱多、溫升快。 遠紅外線和微波一樣都屬于非電離輻射電磁波。遠紅外線和微波一樣都屬于非電離輻射電磁波。n紅外線紅外線 波長為波長為0.781000m之間的電磁波。之間的電磁波。n遠紅外線遠紅外線 在實際應用中，常使用的波長范圍為在實際應用中，常使用的波長范圍為225m的電磁波。的電磁波。 1.遠紅外線加熱的優(yōu)點遠紅外線加熱的優(yōu)點(1)食品不必接觸熱源或傳熱介質(zhì)就可以直接得到加食品不必接觸熱源或傳熱介質(zhì)就可以直接得到加熱熱;（2）在食品周圍保持低溫狀態(tài)下，可對食品進行）在食品周圍保持低溫狀態(tài)下，可對食品進行加熱；加熱；(3)加熱可以不受食品周圍氣流影響；加熱可以不受食品周圍氣流影響；(4)加熱速度快、效率高；加熱速度快、效率高；(5)在熱輻射電磁波中，遠紅外的光子能量級比起紫在熱輻射電磁