农业物料的特性在农业工程中的应用

农业物料的特性在农业工程中的应用

一、农业物料的电特性在农业工程中的应用

1.加热与杀菌保鲜

加热和杀菌是食品生产中的一项重要的操作，加热和杀菌对于食品安全、延长食品的储藏时间和货价寿命等都具有重要意义。

（1）微波加热

微波加热具有升温快、效率高、易于控制等优点。微波加热用于粮食贮藏前的干燥可以缩短干燥时间，消除霉变和虫蛀；用于干燥果蔬制品可以大幅度的减少果蔬的质量和体积，便于贮运；微波还可用于低温快速杀菌，有利于提高产品的品质和等级。微波加热最大的问题就是加热不均匀，限制了微波在工业中的大规模应用。

（2）食品的杀菌保鲜

采用直接电阻加热法，可以通过控制电导率进行罐头食品的杀菌保鲜。研究表明，若液相和固相的电导率差异不大,加热将是均匀的。对采用高频电磁场强化果汁的杀菌过程的研究发现，利用高频电磁场杀菌，能够保持果汁的营养价值,特别是维生素C的含量。此外，利用静电场进行果蔬保鲜，是一种无污染的物理保鲜方法, 其保鲜机理是利用高电压电离空气产生离子雾和一定量臭氧, 其中负离子雾具有抑制果蔬新陈代谢、降低其呼吸强度和减弱酶活性等作用；而臭氧是一种强氧化剂, 除具杀菌能力外，还能与乙烯和乙醇等发生反应, 间接对果蔬保鲜起积极作用。

2.农产品质量评定和控制

电特性可用来评定食品和农产品的品质。例如，测定干燥后玉米粒的

热损伤、冻伤种子的成活率；测定植物体的机械损伤程度及抗霜冻能

力；测定蛋白质含量及鱼的新鲜程度等。利用电容及直流电阻可估量

玉米的受热损伤的程度。玉米的过热会使淀粉含量减少，裂纹增多，

从而影响淀粉质量。如将其用作种子则会减小其成活能力。利用电特

性还可调定棉花纤维长度的分布情况，研究表明在棉花中如纤维增加

1%，棉纱强度则便降低1%。

二、农业物料的热特性

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371温度下加热1min，或在121 温度下加热1h 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（1998）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（1999）在红枣烘干工艺中，采用, 种不同温度方式烘干的红枣，经95%乙醇浸提得膏后，以乙醚萃取，蒸发部分乙醚定容后，用GC-16APTF气相色谱仪以内加法测定糠醛、5-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。

农业物料的热容量和比热随物料组成成分、含水率、温度而变化。农业物料的比热随含水率而变，一般呈线性关系；比热随温度升高而增大。农业物料的导热率随含水率而变化，一般呈线性关系。农业物料的导热率在冰点以上随温度升高而增大；冰点下则相反。物料的导热率受子粒尺寸的影响。在相同含水率和温度时，籽粒尺寸越大，其导热率也越大。物料的导热率受容积密度的影响。在相同含水率和温度时，物料的导热率随容积密度的增加而增加。对于大部分农业物料，导温系数随温度和含水量而变化。一般的说，导温系数随含水量增加而下降，有的呈线性关系，有的呈非线性关系

物料中所含水的质量与物料质量的比值。物料中所含水的质量与物料干质量的比值。干基含水率总是大于湿基含水率，二者可以互相变换。Mw=Md/(100+Md)*100% Md=Mw/(100-Mw)*100%液体的流动曲线为通过坐标原点的一条直线时，这种流动性质的液体所有气体都是牛顿流体，纯液体及简单的溶液大多是牛顿流体；液体的剪切应力和剪切速率的关系式通过坐标原点

的一条曲线；如果流体开始流动以后，剪切应力和剪切速率为直线关系时的这种流体，如干酪和巧克力酱、奶油。

农业物料的热容量和比热随物料组成成分、含水率、温度而变化。农业物料的比热随含水率而变，一般呈线性关系；比热随温度升高而增大。农业物料的导热率随含水率而变化，一般呈线性关系。农业物料的导热率在冰点以上随温度升高而增大；冰点下则相反。物料的导热率受子粒尺寸的影响。在相同含水率和温度时，籽粒尺寸越大，其导热率也越大。物料的导热率受容积密度的影响。在相同含水率和温度时，物料的导热率随容积密度的增加而增加。对于大部分农业物料，导温系数随温度和含水量而变化。一般的说，导温系数随含水量增加而下降，有的呈线性关系，有的呈非线性关系

三、农业物料的机械特性

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。

1. 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。

2. 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