第8章 食品电特性2013.pptVIP

学习目标与要求 掌握介电性能的一些基本概念，如介电常数、介质极化、介质损耗的物理意义； 掌握食品介电特性的影响因素； 了解介电松弛的现象及其原因； 了解食品电特性的测定； 掌握电离辐射、微波加热、远红外加热原理。 一、食品电特性的概念 食品电特性指食品物料在特定的条件下，处于电场中时自身所表现的性质。 主动电特性，包括由食品材料中存在某些能源而产生的电特性。 被动电特性，反映了影响食品所占空间内电场和电流(电荷)的分布特性。 1. 电特性加工方法 满足食品加工中对食品资源充分利用的要求 减少加工中营养损失 保持生物活性物质的活性 2. 使用电场或电磁场 对构成食品的最小单位进行最富效果的加工处理 3. 电磁场的生物效应 生鲜食品的水果、蔬菜、种子等保鲜 4. 食品电特性加工将广泛应用 加热、杀菌、干燥等耗能较高领域 5. 运用食品电特性的检测 食品加工自动化 食品品质控制精确化 2. 食品加工中静电场的利用 分离：从谷粒、茶叶、油料种子及明胶中除去杂质。 食品保鲜：抑制果蔬的呼吸代谢，减少糖分的消耗，保持颜色和形状。 食品干燥：水的蒸发很活跃，干燥速率增大。 其他: 杀菌、解冻、鱼及肉制品表面的除霉等。 3. 直流电的应用 电渗透：对食品进行固液分离或脱水处理 电渗析：对加工食品进行净化处理及对乳制品中的去盐 电泳：牛奶蛋白分离 电浮选：蛋白质、脂肪等干物质的增浓、食品厂排污的净化等。 4. 交变电场的应用 欧姆加热（Ohmic heating） 原理：利用食品本身的介电性质, 当电流通过时, 在食品物料内部将电能转化为热能, 引起食品温度升高, 从而达到直接均匀加热杀菌的目的。 4. 交变电场的应用 高压脉冲电场（pulsed electric field, PEF） 原理：将食品置于高压脉冲电场中，由于细胞膜两侧的电位差变大，电荷相反，它们相互吸引形成挤压力，挤压力大于细胞膜的恢复力时，细胞膜就要破裂，从而达到在非热条件下的杀菌目的。 五、利用食品电特性加工的课题 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; 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; 以电力为基础的食品加工装置计算和设计理论的建立; 利用电学性质对食品品质的检测和评价; ?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。 食品的介电特性 一、基本概念 1. 电介质的极化 电子位移极化 (electronicpolarization) 原子极化 (atomic polarization) 取向极化(orientation) 一、基本概念 一、基本概念 2. 介电常数 一、基本概念 3. 介电损耗 极性分子在电场中不断地作取向运动，分子间发生碰撞和摩擦将消耗电能并转为热能，这种消耗称为介电损耗。 一、基本概念 3. 介质损耗 食品物质在电磁场中能量损失由两部分组成： 第一部分来自电导引起的电导损失，产生热量； 第二部分来自极化运动产生的热损耗，称为介电损耗。 介电损耗在电场中吸收的电能为： Q=55.6×10-12E2f 式中，Q——吸收能量(W/m3)；????????? E——电场强度(V/m)；?????????? f——电场频率(Hz)；????????? ?——相对介电损耗因数；?????? 二、食品介电特性的影响因素 电场频率 温度 物料含水率 食品成分 二、食品介电特性的影响因素 二、食品介电特性的影响因素 二、食品介电特性的影响因素 二、食品介电特性的影响因素 二、食品介电特性的影响因素 冻结状态 介电性能均很小 增加到融化温度 介电常数 介电损耗因数 超过融化温度 介电性能均 二、食品介电特性的影响因素 二、食品介电特性的影响因素 二、食品介电特性的影响因素 二、食品介电特性的影响因素 二、食品介电特性的影响因素 二、食品介电特性的影响因素 三、介电松弛 农产品或食品在交流电场中时，相当于在极性分子上施加交流电压，这时，偶极子就会伴随电场的转动而取向，而且，随转动频率的增高，偶极子追不上电场的变化，该取向就产生一个时间延迟，此时复介电常数的实部就随之减少，这种随频率增加而减少的变化叫做耗散，而相反的增加变化叫做吸收，两者一并被称为松弛。 三、介电松弛 介电松弛本质上反映分子运动的难易程度。 极化松弛时间：处于极化状态的