农业物料物理特性及其应用

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农业物料的力学特性及其应用
农业物料力学特性涉及农业物料的流动力学、流
变力学、散粒体力学及流体动力学以及接触应力、撞 击载荷、摩擦及空气动力特性等等。它是指在农产品 加工、储存、包装及运输过程中所受力而体现出的以 上各种特性，如冲击、振动、松弛、粘附和变形等。 !"! 农业物料的流变特性及其应用 农业物料的流变特性是研究物料在外力作用下产 生的变形和流动以及载荷作用的时效。马小愚等人 （!""#）研制了一个物料流变性质测试系统，通过微 机测试软件进行软件处理获得必要的流变性质参数。 为脱水蔬菜工艺做了青刀豆挤压的研究，做了水稻、 大豆 茎 秆 弯 曲 试 验，均 取 得 了 一 定 的 成 效。 他 们 （!"""）还对东北地区大面积生产的几个品种大豆与 小麦子粒进行了流变学性质的试验研究，给出了性能 数据及有关影响因素。物料流变还涉及到面粉、果 冻、面团、黄油和香肠等。它们与加工过程中的切 断、搅拌、混合和成型等有密切关系。福建农学院的 陆则坚等人（!""$）对紫云英蜂蜜和白砂糖溶液以及 二者 的 混 和 液 进 行 许 多 试 验， 建 立 了 流 变 体 模 型 （ %&’ ( )*+） ，并把温度和浓度对粘度的影响进行了 分析，提出了用测粘度的方法鉴别紫云蜜是否掺水和 掺糖。赵杰文等（ !""# ）研究了 , 种鱼糜（鲤鱼、 草鱼、鲢鱼）的流变特性，建立了流变模型，提出了 鱼糜粘度随水分含量变化的关系方程。粘度对鱼糜制 品的成型及口感有极大影响，这个研究对鱼糜制品工 业起到了重要作用。 !"# 农业物料的流体动力学特性及其应用 流动的液体在有固体存在时，液体将发生绕固体 表面的绕流，液体与固体之间产生作用力。临界速度 在液体输送和物料分离方面作为物料的重要特性加以 应用。它是指物料从静止的液体中自行下落，最终达 到匀速向下运动。 物料的清选是根据物料中各组成部分的阻力系数 或临界速度的不同而完成的，各组成部分的阻力系数 或临界速度不同，流体对其作用力不同，运动规律也 不同，从而把不同组成成分分别收集起来。例如气力 输送装置，用于谷粒、草料或者面粉的输送，利用气 流可以实现对颗粒物料的输送。陈美兰等人（!""-） 研制出了一种新型清理设备，广泛应用于各面粉厂、
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!""! 年第 # 期《粮油加工与食品机械》
万方数据
专 题 综 述
法研究了金帅苹果切片组织的介电特性与新鲜度的关 系。结果表明，在 !" # !""$% 的测试频率内，苹果 的储藏时间越长，苹果内组织的阻抗值越大，相对介 电常数和介电损耗因数越小，其中在 !" # !""$% 的 频率范围内，苹果的介电特性与新鲜度具有明显的相 关性。胥芳等人（ !&&’ ）利用智能 ()* 测量仪和平 板电极系统，用无损检测方法测定了桃子在储藏过程 中电特性的变化。结果表明：在 !+ # !""$% 的频率 内，桃子的最佳测试频率为 !,-$% 以下，此时桃子 随着储藏时间增加，等效阻抗增大而相对介电常数和 介质损耗因数减小；当桃子开始腐烂时，电特性数值 出现了一个大的反复。康敏、余登苑等人（ !&&.）为 了研究静电场对植物生长的影响和更好地利用静电生 物效应，设计了新型植物静电促长装置进行试验。结 果表明，适宜静电场的小青菜和番茄，从出苗到成 熟，收 获 的 整 个 生 育 期， 生 物 效 应 是 显 著 的， 经 !"-/ 的正静电场处理，番茄出苗数增加了 0"1 ，产 量增加了 &! 2 &1 ，小青菜出苗数增加了 00 2 31 ，产 量增加了 !. 2 01 。余树德等人（ !&&& ）利用玉米生 理电特性指标，诊断旱情。试验中用套针式电阻传感 器测玉米茎秆生理电阻，用介电常数变化型平板电容 传感器测玉米叶片生理电容，都能实时准确地反映出 植株水分状况，其配套的植物需水信息仪可用于抗旱 节水诊断及自动节水灌溉。 异很大，因此可根据光的反射率的不同将 + 种不同物 料分开。吴守一等人（ !&.& ）介绍了延迟发光特性， 对果蔬按成熟度及颜色等内外品质进行无损检测和分 级，有利于实现机械化。李晓明等人（!&&0）利用光 的反射特性对桃子进行了测试，结果表明，在可见波 长内反射率差异极微，在 .""45 以上近红外波长域， 反射率差异极大。由此可以得出近红外图像能够测出 肉眼看不见的损伤。张裕中等人（!&&,）利用光电分 选设备，根据水果表面颜色信号的差异进行分选，达 到剔除疵料的目的。
理、新理论和新技术为物料机械的生产、处理与应用 提供依据。 随着现代农业的进一步发展，农业物料物理特性 在农业工程的各个领域中有着广泛的应用。农业物料 物理特性学，即是由农业工程发展的需要所形成的一 门新学科。运用其近代物理学理论、技术和方法，研 究农业物料的基本物理参数、固体农业物料的流变特 性、液体农业物料的流动特性、液体动力学特性以及 热学、光学和电学特性等。它为各种机械和系统，如 生产、处理、加工、运输、包装、贮藏和质量检测等 提供合理和可靠的设计依据，为发展以植物和动物为 原料的新消费品提供依据，为评定和控制产品的最后 且臭氧对金属及非金属都有强烈的腐蚀作用。我国臭 氧技术在食品工业中的应用才刚刚起步，这方面的技 术还不成熟，因此只有充分考虑存在的问题，才能促 进臭氧技术在食品加工中的应用。
农业物料物理特性是以与农业工程直接相关的各 种农产物料（包括植物和动物物料以及以它们为原料 加工的半成品和成品）为对象，主要研究农业物料的 基本物理参数、力学、光学及电学等特性，应用新原 虽然臭氧处理设备和氯化设备相比价格比较昂 贵，但随着对臭氧发生器进行更好地改进，人们对高 密度人口地区储藏大量有毒氯气的关注，而且处理腐 蚀性化学物质需要就地产生氯气，以及对有机氯合物 副产物安全的考虑，在与氯效相等的基础上，利用臭 氧作为一种安全的可供选择的消毒剂。 在我国，臭氧技术也已经开始应用于食品工业， 已有厂家利用臭氧处理矿泉水和纯净水，但其工艺流 程设计还没有固定的模式，有待于进一步地发展。
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农业物料的电学特性及其应用
农业物料的电特性可分为 . 类，一类是在物料内
部存在某种能量而产生电位差，例如生物物料中的生 物电位差；另一类是指影响物料所在空间的电磁场及 电流分布的一些特性，包括电阻、电导和介电特性 等。农业物料的介电特性是受电场频率、含水率、温 度及密度的影响。 张立彬等人（!""#）采用平板电极，用破坏性方
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应用前景及存在的问题
为了确定臭氧在食品加工中的应用，美国电力研
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究院召集一个专家组对臭氧用于食品加工业中的历史 和健康背景进行了评估。专家组通过讨论解释和评估 世界范围内利用臭氧的数据、评估臭氧的产生方法和 以前应用的历史，研究臭氧在食品加工方面的功效、 应用的领域、安全性问题、毒理以及对营养物质的影 响。他们根据这些有价值的信息得出结论，臭氧作为 一种食品消毒剂或杀菌剂是安全的，而且当臭氧按良 好生产作业规范（ !"#）应用时，作为消毒剂或杀 菌剂达到了公认安全标准（ !$%&） 。因此，臭氧技 术在食品工业中有着广泛的应用前景。 但是值得注意的是，臭氧是一种有毒的气体，而
参考文献
’ 程 然，臭 氧 及 其 在 食 品 生 产 中 的 应 用 〔 ( 〕 ，食 品 与 机 械， ’))* （+） ：+, - +) . + (/001023. $ . ，4560/ 789/: 9:/89;/09 96 81< =8>1989 6? 38@;60 〔 (〕 . A609:8 A6398 B1;/3，C60C6:< A8@1? . ，’))D，E6F . ’G：H+H - H+) . 陈亚妍，赵月朝，林少彬，臭氧处理对矿泉水质量的影响〔 (〕 . 软 饮料工业，’)),（H） ，H, - H* . 鲍忠定，郑林，许荣年 . 臭氧处理对水质二次污染的影响〔 (〕 . 食品与发酵工业，’)))（+） ：G+ - GH . G 许荣年，鲍忠定 . 浙江省矿泉水生产状况及存在质量问题的处理 〔 (〕 . 食品与发酵工业，’))D（G） ：D+ - DG . D J66< "80K?8C9K:102 A68@19160 . J66< 1006F89160 80< 9/C=06@62L 9:803M ?/: ："8082/;/09 6? C=@6:10/ 10 N:6<KC9160 N:6C/33〔 A 〕 . E89@. J66< #:6C/336:3 %330 . ，O83=102960， P . A . ’))D .
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农业物料特性应用展望
对农业物料特性研究的目的在于使农业工程提高
工作质量，减少损失和创立新理论、新原理、新技 术，开拓新领域。随着农业经济及农业现代化的不断 发展，农业物料特性在农业工程的各个领域中有了越 来越广阔的发展前景。当现代农业日益普遍地采用机 械学、热学、电学、光学及声学等各种技术和方法来 处理农产品时，充分了解和掌握农业物料的各种物理 参数和物理性质就成为必要条件。近 +" 年来，我们 对农业物料开展了大量的研究工作，为各类机械、设 备的设计和改进提供了原始数据，为发展以植物和动 物为原料的新消费品提供了依据，为评定和控制产品 的最后质量提供了新的方法，并在此基础上取得了长 足的进步。但同时我们必须看到，迄今为止，对农业 物料物理性质的了解还是很不够的。我们应充分利用 已有的经验，对农产品的物理特性及其品质进行深入 研究，增加农产品的加工和处理能力，促进研究成果 在生产中的应用，推动农业现代化的进一步发展。
专 题 综 述
农业物料物理特性及其应用
姜瑞涉 王 俊 （浙江大学农业工程与食品科学学院）
【摘要】 随着农业工程的发展，农业物料物理特 性学已成为一门新兴的学科。它主要研究物料的力 学、热学、光学、电学特性等。本文依据物料物理特 性理论基础介绍了农业物料的物理特性及其在农业工 程中的应用。 【关键词】 农业物料；特性；应用 中图分类号：!"#$# % & 文献标识码：’ 文章编号：&$$( ) &*$+（#$$#）$& ) $$,- ) $,
收稿日期：+QQ’ R Q) R ’H 作者简介：王启军，（ ’),D R ） ，男，浙江黄岩人，浙江大学 食品科学系硕士研究生，从事食品生物技术的研究。 通讯地址： （H’QQ+)）浙江省杭州市凯旋路 +G* 号
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《粮油加工与食品机械》!""! 年第 # 期
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专 题 综 述
质量提供新的方法。它是工程、物理学和生物学之间 的桥梁，也是农业工程的学科基础。 饲料厂及碾米厂等从颗粒原料中分离灰尘、皮壳、碎 粒及轻杂质。于德水等人（!""-）对小麦的分级清理 做了系统的工艺分析简介，针对小麦和杂质在性质上 的异同，根据流体动力学特性，利用相应设备对所需 要清理的小麦分为几个部分，然后再根据其所含杂质 情况，对其进行清理。陈志东（!""!）对洛阳面粉厂 从瑞士布勒公司引进的 ./-) 等级粉风运系统进行测 定分析，准确地解释了液体动力学在风运系统上的应 用。成芳等人（!"""）理论分析了风筛式清选装置的 筛面流场，试验研究了其主要参数对流场的影响规 律，指出了简易风筛式清选装置合理的筛面气流分布 类型及其获得途径。
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农业物料的热学特性及其应用
农业物料热容量和比热是随物料组成成分、含水
量和温度等的不同而变化的。大量测试结果证明，农 业物料比热随其含水量大小而变化，一般呈线性关 系。农业物料的比热随温度不同而改变，一般来说， 比热随温度升高而增大。 在生大豆中，胰蛋白酶抑制剂热学特性差异是造 成喂饲消化能力差的主要原因。如将大豆在 ,0!1 温 度下加热 !23+，或在 !.!1 温度下加热 !4 冷却后， 能提高动物喂饲的消化能力。洪庆慈等人（ !""!）进 行了加热法稳定米糠的试验研究，采用湿热蒸汽蒸烘 处理新鲜的米糠。经过 $- 天室温储藏试验发现，湿 热蒸汽法抑酶相当有效，为米糠的稳定化提供了试验 数据。李道娥等人（!""5）利用物料的热学特性，进 行了采用加热法提取叶蛋白的工艺研究。陈锦屏等人 （!"""）在红枣烘干工艺中，采用 , 种不同温度方式 烘干的红枣，经 "/6 乙醇浸提得膏后，以乙醚萃取， 蒸发部分乙醚定容后，用 78 ( !#9:; < 气相色谱仪 以内加法测定糠醛、 / ( 羟甲醛、水分、总糖和维生 素 8 的含量。结果表明，用前 . 种方法烘干的枣及其 品质比用第 , 种方法要好。