豆?jié){連續(xù)通電加熱工藝與裝置優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、熱處理在食品加工中具有非常重要的地位，它不僅影響食品物料的最終質(zhì)量品質(zhì)，而且還影響到食品加工過程中能源消耗及產(chǎn)品制造成本的高低。通電加熱也被稱為焦耳加熱，它的基本原理是把食品物料作為電路的一部分，當(dāng)電流通過食品物料時(shí)，由于食品物料固有的阻抗特性而將電能直接在食品內(nèi)部轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到加熱食品的目的。通電加熱具有加熱迅速均勻、無需加熱面、易控制、能量轉(zhuǎn)化率高和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，此外通電加熱還能對(duì)固體食品及含有顆粒的固液混合食品進(jìn)行高溫快速

2、殺菌，因此，通電加熱在食品加工中是最具有發(fā)展?jié)摿Φ臒崽幚砑夹g(shù)之一。通電加熱技術(shù)在國(guó)外的研究起步較早，在美國(guó)、英國(guó)和日本等國(guó)家已有成功運(yùn)行的連續(xù)通電加熱設(shè)備。目前我國(guó)對(duì)連續(xù)通電加熱裝置的研究處于實(shí)驗(yàn)室探索階段。通電加熱技術(shù)對(duì)食品質(zhì)量影響也需要進(jìn)一步研究。
　　本論文主要開展兩方面的研究工作:一方面以豆?jié){為研究對(duì)象，利用自制靜態(tài)通電加熱裝置研究了在不同電場(chǎng)條件下通電加熱對(duì)豆?jié){中抗?fàn)I養(yǎng)因子（脲酶和胰蛋白酶抑制劑）的影響;另一方面，以上述

3、研究結(jié)果為依據(jù)，初步設(shè)計(jì)液體食品連續(xù)通電加熱裝置液路系統(tǒng)。主要包括以下幾個(gè)部分:
　　(1)為研究通電加熱處理對(duì)豆?jié){中脲酶和胰蛋白酶抑制劑活性的影響，利用靜態(tài)通電加熱裝置對(duì)豆?jié){進(jìn)行通電加熱處理，并與傳統(tǒng)加熱方式進(jìn)行對(duì)比。在試驗(yàn)過程中保證兩種加熱方式的加熱歷程一致，以消除熱效應(yīng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加熱終止溫度和保溫時(shí)間相同時(shí)，通電加熱條件下豆?jié){中的脲酶和胰蛋白酶抑制劑的活性值均低于傳統(tǒng)加熱條件下豆?jié){中脲酶和胰蛋白酶抑制劑的活性值，因

4、此可以得出，電場(chǎng)對(duì)豆?jié){中脲酶和胰蛋白酶抑制劑的鈍化有促進(jìn)作用。
　　(2)為了研究通電加熱不同電場(chǎng)條件對(duì)豆?jié){中脲酶和胰蛋白酶抑制劑的影響，利用靜態(tài)通電加熱裝置在不同的電場(chǎng)條件下對(duì)豆?jié){中的脲酶和胰蛋白酶抑制劑進(jìn)行通電加熱處理。試驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)脲酶來說，當(dāng)加熱終止溫度相同時(shí)，在相同的加熱歷程下，豆?jié){中脲酶活性隨著電源頻率的提高而顯著降低;但是當(dāng)電源頻率一定時(shí)，豆?jié){中脲酶活性隨著電壓的提高而增加。而對(duì)胰蛋白酶抑制劑來說，當(dāng)加熱終止溫度相

5、同時(shí)，在相同的加熱歷程下，豆?jié){中胰蛋白酶抑制劑活性隨電源頻率的增大而增大;當(dāng)電源頻率一定時(shí)，豆?jié){中胰蛋白酶抑制劑活性隨電壓的提高而降低。這主要是因?yàn)殡迕甘且环N含鎳的金屬酶，通電加熱過程中的極板上的離子遷移對(duì)脲酶的活性產(chǎn)生了影響。
　　(3)利用兩段式模型對(duì)通電加熱和傳統(tǒng)加熱處理的豆?jié){中脲酶和胰蛋白酶抑制劑活性鈍化動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行擬合。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)脲酶來說，無論采用傳統(tǒng)加熱還是采用通電加熱，在保溫階段，各加熱終止溫度條件下擬合的決定系

6、數(shù)R2都在0.990以上，表明豆?jié){中脲酶鈍化動(dòng)力學(xué)過程符合兩段式模型。由此可以得出:豆?jié){中的脲酶可分為熱敏感型和熱穩(wěn)定型兩種。對(duì)擬合參數(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)對(duì)豆?jié){中熱敏感型脲酶的鈍化過程有促進(jìn)作用，而對(duì)熱穩(wěn)定型脲酶的鈍化無顯著影響。對(duì)胰蛋白酶抑制劑來說，兩種加熱方式下，在保溫階段，各加熱終止溫度條件下擬合的決定系數(shù)R2都在0.994以上，說明胰蛋白酶抑制劑的熱鈍化動(dòng)力學(xué)也符合兩段式模型。然而，在電場(chǎng)的作用下，無論是熱敏感型還是熱穩(wěn)定型的胰蛋

7、白酶抑制劑的熱鈍化速率都比傳統(tǒng)加熱條件的高。在保溫階段，傳統(tǒng)加熱條件下鈍化KTI和BBI的活化能分別為155.62kJ/mol和168.42kJ/mol，通電加熱條件下鈍化KTI和BBI的活化能分別為153.33kJ/mol和158.43kJ/mol，說明豆?jié){中胰蛋白酶抑制劑在電場(chǎng)條件下更容易鈍化。
　　(4)設(shè)計(jì)了液態(tài)食品連續(xù)通電加熱裝置。在裝置中使用了不易腐蝕的環(huán)狀鈦電極，避免對(duì)食品物料的污染，并利用板式熱交換器的熱回收段對(duì)生