高压脉冲电场预处理果蔬冻干介电特性与含水率相关性研究

高压矩形脉冲电场预处理对提高果蔬真空冷冻干燥速率，降低冻干能耗效果明显，但工艺参数优化和过程控制需在线监测果蔬冻干速率，目前称重传感器技术在线监测果蔬冻干过程的含水率变化，在实际生产中有一定局限。项目旨在探索基于高压脉冲电场预处理果蔬冻干工艺过程，利用测取介电常数来表达果蔬冻干过程的含水率，实现果蔬冻干水分在线监测。针对性地选取苹果、萝卜等大众果蔬，试验研究高压矩形脉冲电场预处理果蔬介电常数与冻干过程含水率变化的相关关系，运用生物电磁学分析电场作用频率响应，测量频率、电压对果蔬介电特性的影响机理；运用生物细观力学分析果蔬细观组织结构变位及水分对介电特性的影响机理；运用计算机图像处理微应变场测量方法分析电场作用果蔬冻干水分运移规律，获取表达不同测量频率下果蔬介电常数与含水率的关系模型，为运用介电常数进行果蔬冻干水分在线监测提供基础。

针对高压矩形脉冲电场预处理果蔬真空冷冻干燥过程控制及在线监测冻干速率的应用背景，研究了基于高压脉冲电场预处理果蔬冻干工艺过程参数优化，获得了低能耗冻干工艺；进行了电场预处理果蔬材料介电特性与含水率相关关系试验研究，获得了果蔬材料电容、阻抗、介电常数等电参数与含水率相关关系模型；运用生物电磁学分析了电场作用频率 响应，测量频率、电压对果蔬介电特性的影响机理；果蔬生物力学性质细观动态测试，分析了加载过程果蔬细观组织结构的动态变化及形变场形成，及组织结构变位 及水分变化对介电特性的影响；进一步研究了射频技术测取介电参数和温度（-150~+150℃）、加载速度等因素的影响，以及对酚氧化酶和氨基酸、总糖、VC、 矿物质等品质的影响试验分析，还运用计算机图像处理微应变场测量方法分析电场作用果蔬冻干水分运移规律。在以上基础上研制了探针可调式电极和与之配套的无 线检测果蔬介电常数测试系统，并选取苹果、萝卜等大众果蔬，研究了电场预处理果蔬介电常数与冻干过程含水率变化的相关关系，实现了利用测取介电常数来表达 果蔬冻干过程的含水率和果蔬冻干水分无线在线监测。