【摘 要】
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中国鸡蛋产量居世界首位,但深加工能力落后。将鲜鸡蛋预煮凝固、剥皮浸渍加工成卤蛋是增加鲜蛋附加值的有效途径,深受人们喜爱。预煮是卤蛋加工的关键环节,预煮后蛋清蛋黄的凝固程度是影响卤蛋品质的显著因素。目前,通常采用沸水或通蒸汽来预煮鸡蛋,但该法由于加热条件不可控,易造成鸡蛋蛋清蛋黄凝固不均,严重影响了后续卤蛋的加工品质。欧姆加热技术作为一种新兴的食品加工技术,在鸡蛋预煮的应用中具有潜在优势和广泛的应用
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目:中压电场对苹果组织电、热协同破壁作用机理(编号:31972209);
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中国鸡蛋产量居世界首位,但深加工能力落后。将鲜鸡蛋预煮凝固、剥皮浸渍加工成卤蛋是增加鲜蛋附加值的有效途径,深受人们喜爱。预煮是卤蛋加工的关键环节,预煮后蛋清蛋黄的凝固程度是影响卤蛋品质的显著因素。目前,通常采用沸水或通蒸汽来预煮鸡蛋,但该法由于加热条件不可控,易造成鸡蛋蛋清蛋黄凝固不均,严重影响了后续卤蛋的加工品质。欧姆加热技术作为一种新兴的食品加工技术,在鸡蛋预煮的应用中具有潜在优势和广泛的应用前景。综上,本文在原有欧姆加热装置基础上设计了变频电路,并对不同浓度盐水与蛋壳的导电性及影响因素进行试验研究,利用所测结果建立有欧姆加热预煮鸡蛋过程的有限元模型并验证,确定电场强度、鸡蛋摆放方向和预煮时间等条件对鸡蛋内部升温速率与温度分布的影响,预测蛋清、蛋黄的凝固状态,最后与传统加热方式进行能耗、品质对比。主要研究内容和结果如下:(1)基于欧姆加热的鸡蛋预煮装置变频电路设计。通过对现有的欧姆加热系统进行改进,设计了变频电路,主要包括整流电路、中间电路和逆变电路,通过对每一个环节进行设计选型,最终设计出50~5k Hz可调的方波交流变频电路,满足欧姆加热预煮鸡蛋时的频率需求,可被用于欧姆加热鸡蛋的预煮与试验。(2)加热介质浓度的确定及蛋壳导电性分析。通过分析温度与频率对蛋清、蛋黄和不同浓度盐水电导率的影响,结果表明蛋清、蛋黄和盐水的电导率均与温度呈线性关系,温度越高,电导率越大,0.2%盐水的电导率适宜于作为欧姆加热介质预煮鸡蛋;当频率在50~1k Hz范围内,0.2%盐水的电导率随频率升高而升高,当频率大于1kHz后电导率随频率的变化不大,在满足设备要求的前提下,后续采用频率1k Hz对鸡蛋进行预煮较为合适;通过对蛋壳导电性研究表明蛋壳导电性极差,可被视为绝缘材料,欧姆加热预煮鸡蛋时,鸡蛋内部热量完全来自于外部盐水的热传导作用。(3)基于有限元的欧姆加热条件对鸡蛋预煮过程的影响研究。通过建立欧姆加热预煮鸡蛋的有限元模型并实验验证,结果表明,盐水、蛋清和蛋黄处温度的测量值与模拟值之间均方根误差(RMSE)均小于10%,证明了所建立数学模型的有效性。基于该模型发现,整个加热过程中加热槽内温度分布比较均匀;鸡蛋垂直电极板摆放时鸡蛋内部升温更快;且鸡蛋在预煮过程中的凝固历程为蛋清先凝固,后蛋黄开始凝固直到蛋黄完全凝固;最后通过分析电场强度对蛋清、蛋黄不同凝固历程的影响,发现采用场强12.5 V/cm对鸡蛋进行预煮850 s左右,可有效提高鸡蛋的预煮效率。(4)欧姆加热预煮对鸡蛋品质及能耗的影响研究。对比采用欧姆加热与传统加热预煮鸡蛋,结果表明采用欧姆加热方式预煮鸡蛋,加热槽内温度分布更均匀;相同条件下能耗是蒸煮锅加热的1/4;且不同位置的鸡蛋品质更均匀。证明了采用欧姆加热技术预煮鸡蛋有广阔的发展前景与应用价值。
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