Влияние обработки слаботочного искрового разряда на диэлектрические и электрические характеристики растительного сырья

Влияние обработки слаботочного искрового разряда на диэлектрические и электрические характеристики растительного сырья

Автор: Соснин Максим Дмитриевич, Берестенко Егор Николаевич, Шорсткий Иван Александрович

Журнал: Вестник аграрной науки Дона @don-agrarian-science

Рубрика: Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса

Статья в выпуске: 2 (62), 2023 года.

Бесплатный доступ

Работа посвящена исследованию диэлектрических и электрических свойств растительных материалов в диапазоне частот от 1 кГц до 100 кГц, обработанных слаботочным атмосферным искровым разрядом. Целью работы была оценка изменения величины диэлектрической проницаемости и электропроводности растительных материалов (яблоко и морковь) при различных режимах обработки и различной толщине образцов. Проницаемость или диэлектрические свойства пищевых материалов важны для понимания поведения этих материалов при воздействии на них электромагнитных полей в процессах переработки, воздействии электромагнитного поля или в других процессах, включающих электрофизическую обработку. Понимание этих свойств также перспективно для настройки и адаптации радиочастотных и микроволновых приборов. Для измерения диэлектрических и электрических свойств использовали измерительную ячейку с плоскопараллельными титановыми электродами. Обработка проводилась слаботочным атмосферным искровым разрядом с величиной тока от 1 мА до 4 мА. Установлено, что на диэлектрическую проницаемость и электропроводность большое влияние оказывают величина тока разряда обработки АИР. Диэлектрическая проницаемость и электропроводность материала коррелировали друг с другом и увеличивались с увеличением тока разряда от величины 1 мА до 4 мА, с последующим выходом на плато. С ростом толщины материала показатели диэлектрической проницаемости и электропроводности снижались. Для описания и прогнозирования связи между диэлектрическими и электрическими свойствами обрабатываемых АИР растительных материалов выведены соответствующие зависимости. Проведенные диэлектрические измерения предоставляют новую информацию о зависимости диэлектрических свойств растительных материалов от их толщины, величины тока разряда и плотности обработки АИР в частотном диапазоне.

Еще

Атмосферный искровой разряд, диэлектрическая проницаемость, электропроводность, растительный материал

Короткий адрес: https://sciup.org/140300211

IDR: 140300211   |   DOI: 10.55618/20756704_2023_16_2_56-65

Список литературы Влияние обработки слаботочного искрового разряда на диэлектрические и электрические характеристики растительного сырья

  • Arshad R.N. et al. Electrical systems for pulsed electric field applications in the food industry: An engineering perspective // Trends in food science & technology. 2020. Т. 104. Р. 1–13. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.07.008.
  • Исмаилов А., Назаров О., Хасанов Г. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов в производстве // Современные исследования. 2018. № 4. С. 122–125. EDN: YXBDEU
  • Castro-Giráldez M. et al. Low-frequency dielectric spectrum to determine pork meat quality // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2010. Т. 11. № 2. Р. 376–386. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2010.01.011.
  • El Khaled D. et al. Dielectric spectroscopy in biomaterials: Agrophysics // Materials. 2016. Т. 9. № 5. 310 р. https://doi.org/10.3390/ ma9050310.
  • Морозов О.Г., Насыбуллин А.Р. Свойства сложно-периодических неоднородных систем в радиочастотных и оптических направляющих структурах // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2015. Т. 18. № 3–1. С. 16–22. EDN: VIDJPD
  • Константинов В.Н. Применение диэлектрической спектроскопии (в диапазоне частот 200 МГц-20 ГГц с помощью коаксиального зонда с открытым концом) для определения качества плодов мускусной дыни и арбузов без разрушения образца // Инженерно-техническое обеспечение АПК. 2010. №. 1. С. 186–186. EDN: LAKUDP
  • Soltani M., Alimardani R., Omid M. Evaluating banana ripening status from measuring dielectric properties // Journal of Food Engineering. 2011. Т. 105. № 4. Р. 625–631. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.03.032.
  • Soltani M., Alimardani R., Omid M. Use of dielectric properties in quality measurement of agricultural products // Nature and Science. 2011. Т. 9. № 4. Р. 57–61.
  • Baglat P. et al. Non-Destructive Banana Ripeness Detection Using Shallow and Deep Learning: A Systematic Review // Sensors. 2023. Т. 23. № 2. Р. 738. https://doi.org/10.3390/ s23020738.
  • Kaur S., Randhawa S., Malhi A. An efficient ANFIS based pre-harvest ripeness estimation technique for fruits // Multimedia Tools and Applications. 2021. Т. 80. Р. 19459–19489. https://doi.org/10.1007/s11042-021-10741-2.
  • Маслов А.В. и др. Изучение влияния комплексной растительной добавки на свойства мучных смесей и пшеничного теста // Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 3. С. 511–525. DOI: 10.21603/2074-9414-2022-3-2385. EDN: UBJCWH
  • Шорсткий И.А., Худяков Д.А. Оценка эффективности сушки биоматериала с предварительной обработкой импульсным электрическим полем // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018. Т. 80. №. 4 (78). С. 49–54. DOI: 10.20914/2310-1202-2018-4-49-54. EDN: ZBJVQT
  • Benning R., Birrell S., Geiger D. Development of a multi-frequency dielectric sensing system for real-time forage moisture measurement // 2004 ASAE Annual Meeting. – American Society of Agricultural and Biological Engineers, 2004. Р. 041100 doi: 10.13031/2013.18474
  • Renshaw R.C., Dimitrakis G.A., Robinson J.P. Mathematical modelling of dielectric pro-perties of food with respect to moisture content using adapted water activity equations // Journal of Food Engineering. 2021. Т. 300. Р. 110538. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110538.
  • Guo W. et al. Maturity effects on dielectric properties of apples from 10 to 4500 MHz // LWT-Food Science and Technology. 2011. Т. 44. № 1. Р. 224–230. https://doi.org/10.1016/j.lwt. 2010.05.032.
  • Agoua R.S. et al. Impact of Electric Arcs and Pulsed Electric Fields on the Functional Properties of Beta-Lactoglobulin // Foods. 2022. Т. 11. № 19. Р. 2992. DOI: 10.3390/foods11192992.
  • Совлуков А.С. Волноводные микроволновые методы измерения влагосодержания диэлектрической жидкости с инвариантностью к ее диэлектрической проницаемости // Датчики и системы. 2020. № 12. С. 47–53. DOI: 10.25728/datsys.2020.12.5. EDN: GNLDNR.
  • Shorstkii I. et al. Correlation of the cell disintegration index with Luikov's heat and mass transfer parameters for drying of pulsed electric field (PEF) pretreated plant materials//Journal of Food Engineering. 2022. Т. 316. Р. 110822. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110822
  • Zhu L.T. et al. Biomass thermal conductivity measurement system design //Journal of Forestry Engineering. 2020. Т. 5. № 2. С. 97–102. DOI: 10.13360/j.issn.2096-1359.201904020
  • López-Gámez G. et al. Enhancing phenolic content in carrots by pulsed electric fields during post-treatment time: Effects on cell viability and quality attributes // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2020. Т. 59. Р. 102252. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2019.102252
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp