介电特性作用下的果蔬微波冷冻干燥行为及机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1204332
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2006.食品加工与制造
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Freeze drying (FD) is a very widely used processing technology of fruits and vegetables, but it costs too high energy and leads to high product price. Microwave freeze drying (MFD) can greatly reduce the drying time and decrease the energy consumption. Otherwise it also easily leads to plasma discharge and instable product quality with bad appearance because of low pressure condition. It was found that there were relationships between probability of occurrence of corona and materials, which showed a dynamic change characteristic. As a result, a thermoelectric coupling theory under the dielectric property effects of materials was brought up. In this project, based on the dielectric property change mechanism, the drying behavior change mechanism during MFD will be investigated. Further more, the distribution of electromagnetic field in the microwave resonance cavity under the dielectric property effect also will be clarified, and the mechanism of plasma discharge phenomenon during MFD process also will be explained. Besides, accurate heat and mass transfer equations will be set up based on consideration of the dielectric property changes in order to forecast the MFD process. Additionally, low frequency microwave will be introduced to reduce the probability of occurrence of corona, and then the dryng behavior and mechanism of the low frequency microwave freeze drying can be found. Finally, this project will supply basis theory and experiment data for promoting application of MFD in high quality fruits and vegetables processing, which has a significant sense for solving the industry problems of FD food field.
冷冻干燥是应用极为广泛的高品质果蔬加工技术,但能耗大,成本高。微波冷冻干燥技术可大幅度缩短冷冻干燥时间,降低能耗,但在低压下极易出现放电现象,产品质量不稳定,外观品质差。前期研究发现放电现象的发生概率和原料有关,且在干燥过程中呈动态变化,因此提出原料介电特性作用下的冻干过程热电耦合理论。本课题从果蔬原料在干燥过程中的介电特性变化机理出发,研究其介电特性引起的干燥行为变化机制,进一步阐明介电行为影响下的微波谐振腔电磁场分布规律,揭示微波冻干过程中发生放电现象的机理;在考虑介电特性变化的基础上建立精确的传热传质方程,对干燥过程进行正确预测;利用低频段微波加热来进一步降低发生放电现象的可能,揭示低频微波冻干过程的干燥行为与机制。本研究为进一步推动微波冻干技术在高品质冻干果蔬加工中的实际应用提供基础理论与试验数据,对解决困扰冻干食品领域的行业难题具有实际意义。

结项摘要

冷冻干燥(FD)是公认的能最大限度保持食品原料外观和营养品质的干燥方式,其利用升华作用的除水方式较传统的蒸发方式有着明显的优势,目前FD果蔬基本占据了国内外的高端脱水果蔬市场。但我国冻干果蔬的规模还远远满足不了需求,限制FD产业发展的根源在于真空冷冻干燥技术的高能耗导致高成本的缺点。微波冷冻干燥(MFD)技术通常被认为具有更高的干燥效率,具有替代传统FD技术的潜力,但其一直未能得到推广应用,其突出问题(低压放电)始终未能得到有效解决。本项目在此背景下展开,采用苹果、双孢菇(白蘑菇)、荔枝等为试验原料,进行了相关研究。研究了在苹果不同干燥压力下的低压放电和微波功率以及初始含湿量的关系,同时发现了苹果的介电特性在干燥过程中的变化规律,从而可根据其介电特性变化确定微波加载方案;利用光纤测温技术对荔枝的微波真空干燥过程中的物料温度变化进行了跟踪,同时测定了荔枝在不同温度下的介电特性,建立了介电特性和温度分布的相关性模型,从而从温度变化角度来阐明其品质变化规律;通过对白蘑菇的微波冻干、常压冻干和普通冻干的温度与水分变化规律进行对比分析,阐明了各种冻干方式物料水分升华量与干燥品质的相关性,发现了微波冻干对冰晶的去除方式与其他冻干方式的区别;通过对白蘑菇微波冻干中放电现象的研究,发现固定的微波加载策略在降低放电问题的风险时,其干燥效率较低,且有时容易引起品质劣变,而基于白蘑菇玻璃化转变温度的动态微波加载策略能够明显的提高产品质量并缩短干燥时间;通过矢量网络分析仪对白蘑菇介电特性进行精确测定,得出白蘑菇介电损损耗因子相对其温度和水分含量的回归方程,在此基础上利用较为通用的升华-冷凝模型对微波冻干过程质热传递进行了数值模拟研究,考虑了介电特性的微波冻干质热传递模型可对物料温度分布进行较准确的预测。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Microwave Freeze Drying of Type I Collagen from Bovine Bone
牛骨 I 型胶原蛋白的微波冷冻干燥
  • DOI:
    10.1080/07373937.2013.793704
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Drying Technology
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Duan Xu;Liu Lili;Ren Guangyue;Zhu Wenxue
  • 通讯作者:
    Zhu Wenxue
Studies on the Effects of Microwave Power andTemperature Control on the Quality of Whole Lychee (Litchi chinensis Sonn.)
微波功率和温度控制对整颗荔枝品质影响的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Food Processing and Preservation
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Huang Luelue;Wang Meimei;Qiao Fang;Fang Changfa
  • 通讯作者:
    Fang Changfa
Comparative study on the effects and efficiencies of three sublimation drying methods for mushrooms
蘑菇三种升华干燥方法效果及效率比较研究
  • DOI:
    10.25165/ijabe.v8i1.1550
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    International Journal of Agricultural and Biological Engineering
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Liu Wei;Ren Guangyue;Liu Wenchao;Liu Yunhong
  • 通讯作者:
    Liu Yunhong
Technical aspects in freeze drying of foods
食品冷冻干燥的技术问题
  • DOI:
    10.1103/physrevd.91.112002
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Drying Technology(DOI:10.1080/07373937.2015.1099545)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ren Guangyue;Pang Yuqi;Liu Lili;Liu Yunhong
  • 通讯作者:
    Liu Yunhong
The drying strategy of atmospheric freeze drying apple cubes based on glass transition
基于玻璃化转变的常压冷冻干燥苹果块干燥策略
  • DOI:
    10.1016/j.fbp.2013.06.005
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Food and Bioproducts Processing
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Ding Ling;Ren guangyue;Liu Lili;Kong Qiuzhen
  • 通讯作者:
    Kong Qiuzhen

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

热泵远红外联合干燥金银花的工艺优化及品质控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    食品科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段续;姬青华;张宽;马永哲
  • 通讯作者:
    马永哲
微波冷冻干燥条件下双孢菇的褐变行为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Drying Technology
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    段续;任广跃
  • 通讯作者:
    任广跃
Microwave freeze drying of type I collagen from bovine bone
微波冷冻干燥牛骨 I 型胶原蛋白
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Drying Technology
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    段续;刘丽莉;任广跃;朱文学
  • 通讯作者:
    朱文学
Complete genome sequence of the molybdenum-resistant bacterium Bacillus subtilis strain LM 4–2
耐钼细菌枯草芽孢杆菌菌株 LM 4-2 的完整基因组序列
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Standards in Genomic Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李净净;段续;郑华军;江正强
  • 通讯作者:
    江正强
常压冷冻干燥技术在食品中的应用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    食品研究与开发
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晖;段续;时秋月;丁玲
  • 通讯作者:
    丁玲

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

段续的其他基金

怀山药多相态微波干燥过程中的质构形成机制
  • 批准号:
    32172352
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
果蔬微波冷冻干燥中的孔道演变对其电磁行为和干燥过程的影响机制
  • 批准号:
    31671907
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码