扫频超声的原位声谱监控及对黄秋葵冻干热质传递效率影响机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31801599
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2007.食品贮藏与保鲜
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The improvement of material heat and mass transfer efficiency is one of the core scientific problems in the development of freeze-drying with energy conservation and high efficiency. The ultrasound pretreatment of material is a new method to reduce production cost and improve freeze-drying efficiency. The okra has large volume and heterogeneous tissue with viscous gum polysaccharide. Thus, it is difficult to meet the improvement of heat and mass transfer efficiency of freeze-drying by fixed frequency ultrasound pretreatment. In this project, the pre-judgement and regulatory model “sweeping frequency ultrasound pretreatment → pulsation behavior of cavitation bubbles → heat and mass transfer efficiency” will be built according to black-box method in cybernetics. The sweeping frequency ultrasound equipment developed by our research group will be used to assist freeze-drying of okra, and the acoustic sensor monitoring system will be introduced to construct the mechanism of sweeping frequency ultrasound pretreatment based on in-situ monitoring of acoustic spectrum. On this basis, the various tissues of okra will be separated, and their thermodynamic/kinetic processes will be analyzed individually, and the theoretical system of heat and mass transfer will be perfected. For sensory and biochemical properties, the correlation between freeze-drying quality of okra and acoustic characteristic of sweeping frequency ultrasound field will be established, and the influencing effect of sweeping frequency ultrasound pretreatment on the freeze-drying efficiency will be revealed at the biological molecular level. Ultimately, the reference of research strategy will be provided for the green intelligent development of fruit and vegetable drying technology and mechanism reveal of ultrasonic application in other fields.
物料热质传递效率的提高,是冷冻干燥节能化、高效化发展面临的核心科学问题之一。对物料进行超声预处理,是降低生产成本、提高冻干效率的新方法。黄秋葵,体积较大且组织不均一、含有黏性胶质多糖,采用定频超声预处理难以满足冻干热质传递效率提高的需求。本项目根据控制论黑箱方法,建立“扫频超声预处理→空泡脉动行为→热质传递效率”预判与调控模型,利用课题组开发的扫频模式超声设备辅助黄秋葵冷冻干燥,引入声传感器监测系统,构建扫频超声预处理的原位声谱监控机理;在此基础上,对黄秋葵各组织结构进行分离制备,逐个分析黄秋葵及其不同组织结构的热/动力学过程,完善热质传递理论体系;在感官、生化属性方面,建立黄秋葵冻干品质与扫频超声场声特性之间的相关性,从生物分子水平进一步揭示扫频超声预处理对冻干效率影响机理。最终,为果蔬干燥技术绿色智能化发展,以及超声技术在其它领域应用机理揭示,提供研究策略参考。

结项摘要

为解决核心科学问题:提高物料热质传递效率,促进干燥节能化和高效化发展,对其进行超声预处理,降低生产成本并提高干燥效率,以“扫频超声预处理与黄秋葵干燥热质传递效率预判体系、扫频超声预处理与空泡脉动行为调控体系、扫频超声的原位声谱监控应用与验证”为主线,进行项目研究。开展了扫频超声预处理技术对黄秋葵真空脉动干燥特性及其品质的影响;融合其它预处理手段,进一步开发了扫频超声-冻融预处理技术对黄秋葵真空冷冻干燥特性及其品质的影响,为黄秋葵干燥技术的机械智能化发展提供理论基础。基于原位声谱监控技术,对黄秋葵扫频超声预处理过程进行原位声谱监控;在此基础上,构建扫频超声预处理对黄秋葵果胶的影响及其原位声谱监控的关联,为黄秋葵加工处理源头—扫频超声预处理效能的提升与调控提供机理借鉴。在本项目研究全部完成的前提下,将本项目中的亮点技术—扫频超声的原位声谱监控技术应用到对其它物料处理过程中,并研究超声场对这些物料传质效率的影响,验证本项目亮点技术的可及性与价值性。项目按照研究计划全部完成研究内容,同时还进行了系统性的完善、补充与应用。在国内外学术期刊发表论文9篇,其中,SCI论文8篇;申请发明专利6件;培养研究生4名;以本项目研究思想延续扩展,指导学生获得2021年江苏省研究生科研与实践创新计划1项,江苏大学校级大学生创新训练计划项目3项;参加会议4次;申请人当选为江苏省农业工程学会青年工作委员会常务委员;参与完成中国农学会的科学技术成果评价报告1份;获得技术开发(委托)横向项目1项,促进本项目研究成果转化。同时,基于本项目研究成果,还可应用于其它领域并进行探索研究。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
超声技术对黄秋葵果胶提取得率及其流变特性影响研究综述
  • DOI:
    10.16693/j.cnki.1671-9646(x).2021.05.052
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    农产品加工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩慧慧;杜敏;李舒琪;胡洋;王雪;黄申;张磊
  • 通讯作者:
    张磊
Dual-frequency multi-angle ultrasonic processing technology and its real-time monitoring on physicochemical properties of raw soymilk and soybean protein.
双频多角度超声波加工技术及其对生豆浆和大豆蛋白理化性质的实时监测
  • DOI:
    10.1016/j.ultsonch.2021.105803
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Ultrasonics sonochemistry
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Zhang L;Wang X;Hu Y;Abiola Fakayode O;Ma H;Zhou C;Hu Z;Xia A;Li Q
  • 通讯作者:
    Li Q
Effects of ultrasound, freeze-thaw pretreatments and drying methods on structure and functional properties of pectin during the processing of okra
超声、冻融预处理和干燥方法对秋葵加工过程中果胶结构和功能特性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.foodhyd.2021.106965
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Food Hydrocolloids
  • 影响因子:
    10.7
  • 作者:
    Xu Xin;Zhang Lei;Yagoub A. Abu ElGasim;Yu Xiaojie;Ma Haile;Zhou Cunshan
  • 通讯作者:
    Zhou Cunshan
Ultrasound freeze-thawing style pretreatment to improve the efficiency of the vacuum freeze-drying of okra (Abelmoschus esculentus (L.) Moench) and the quality characteristics of the dried product.
超声冻融式预处理提高秋葵真空冷冻干燥效率和干燥产品的品质特性。
  • DOI:
    10.1016/j.ultsonch.2020.105300
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Ultrasonics sonochemistry
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Xu X;Zhang L;Feng Y;Zhou C;Yagoub AEA;Wahia H;Ma H;Zhang J;Sun Y
  • 通讯作者:
    Sun Y
Effect of ultrasonic pretreatment monitored by real-time online technologies on dried preparation time and yield during extraction process of okra pectin
实时在线监测超声预处理对黄秋葵果胶提取过程干燥制备时间和得率的影响
  • DOI:
    10.1002/jsfa.11076
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of the Science of Food and Agriculture
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Zhang Lei;Hu Yang;Wang Bei;Xu Xin;Yagoub Abu ElGasim A.;Fakayode Olugbenga Abiola;Ma Haile;Zhou Cunshan
  • 通讯作者:
    Zhou Cunshan

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其他文献

油菜精量集中排种器电驱控制系统设计与试验
  • DOI:
    10.13610/j.cnki.1672-352x.20200707.004
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    安徽农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    雷小龙;张磊;杨宏;刘懿乐;李雨涵;罗湄灵
  • 通讯作者:
    罗湄灵
H.264/AVC中基于决策树的P帧快速模式选择
  • DOI:
    10.11834/jig.20140319
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国图象图形学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王萍;张晓丹;张磊
  • 通讯作者:
    张磊
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  • DOI:
    10.13335/j.1000-3673.pst.2018.0922
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    电网技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨楠;黄禹;叶迪;鄢晶;张磊;董邦天
  • 通讯作者:
    董邦天
香港肝癌分期对TACE联合索拉非尼治疗中国人群的预后预测作用
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1008-794x.2022.03.007
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    介入放射学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    仲斌演;颜志平;孙军辉;张磊;侯忠衡;张申;段鹏飞;朱晓黎;倪才方
  • 通讯作者:
    倪才方
基于SEA分析验证的混响箱-消声室实验方法设计及隔声性能研究
  • DOI:
    10.13465/j.cnki.jvs.2020.08.037
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张磊;郑旭;陈军;郝志勇
  • 通讯作者:
    郝志勇

其他文献

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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

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          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]
      
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