食品砖包的超声波热封工艺试验研究
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超声波检测技术在食品质量检测中的应用研究首先,超声波检测技术可以用于食品中的成分分析。
不同成分的食品对超声波的吸收、散射和反射情况不同,通过测量超声波的传播速度、衰减程度等参数,可以判断食品中所含的物质成分。
例如,通过超声波检测技术可以确定牛奶中脂肪、蛋白质和水分的含量和比例,进而评估其质量。
其次,超声波检测技术还可以用于食品中的缺陷检测。
食品中的缺陷通常表现为空洞、裂纹等问题,这些缺陷会改变食品对超声波的声学特性。
通过测量超声波在食品中的反射情况,可以检测出食品中的缺陷,并评估其程度和位置。
例如,超声波检测技术可以检测出水果中的虫蛀和腐烂情况,以及肉制品中的空洞和裂纹等问题,从而避免不合格产品的流入市场。
另外,超声波检测技术还可以用于食品中的质地分析。
食品的质地对其口感和风味有着重要的影响,因此质地的检测对于食品的品质控制至关重要。
通过测量超声波在食品中的传播速度和散射情况,可以评估食品的质地特征,如硬度、粘度、弹性等,从而帮助生产者和消费者了解食品的质地特点。
此外,超声波检测技术还可以用于食品中的微生物检测。
食品中的微生物污染是一种严重的食品安全问题,传统的检测方法通常需要长时间的培养过程,而通过超声波检测技术可以快速准确地检测食品中的微生物污染情况。
超声波在微生物细胞中的传播和反射情况与正常细胞有所不同,通过对超声波信号的分析可以鉴定食品中的微生物类型和数量,从而及时采取措施保障食品的安全。
总结起来,超声波检测技术在食品质量检测中具有广泛的应用前景。
它可以用于食品成分分析、缺陷检测、质地分析和微生物检测等方面,为食品生产者和消费者提供了一个快速准确的检测手段,有助于保障食品的质量和安全。
超声波检测技术在食品质量检测中的应用研究随着全球食品工业的迅速发展,人们对于食品安全和质量的关注度越来越高。
食品质量和安全问题不仅影响到消费者的健康和人们的生产生活,还直接关系到国家的经济发展和社会稳定。
目前,世界各国对于食品质量安全的监管和检测越来越严格。
在这个背景中,超声波检测技术应用在食品质量检测中,具有非常重要的应用价值。
超声波是一种频率高于20kHz的机械波,可以穿透物体并反射回来。
超声波检测技术是通过向物体内部发送超声波脉冲,然后根据物体对超声波的反射情况进行分析来了解物体的内部结构和性质。
在食品质量检测中,超声波检测技术可以对食品中存在的各种缺陷进行检测,如裂纹、孔洞、异物、密度不均等。
近年来,人们对于采用超声波检测技术在食品质量检测中的研究不断深入。
基于超声波检测技术的食品质量检测,可以分为单点检测和成像检测两种方式。
单点检测方式是利用超声波探头对食品进行一次单点式扫描。
通过测定单个点处的超声波信号变化,可以反映出该点处食品的质量情况。
比如,单点检测可以检测出肉类中的气泡、骨头、筋膜等缺陷,判断海产品中的异物、爆裂等情况。
但是,单点检测方法只能检测一个点的质量情况,无法对整个食品的质量进行全面评估。
成像检测方式是通过将多个单点检测数据进行整合,形成对食品整体质量情况的评估。
成像检测通常采用的是超声波成像技术,通过对食品内部结构进行扫描,然后将获得的大量数据进行处理,最终形成对食品整体质量的图片或实时视频,为食品厂商、零售商甚至消费者提供了更多的参考依据。
目前,超声波检测技术在食品质量检测中已经有了广泛的应用。
比如,在肉类、水果、蔬菜、豆制品、海产品等方面,都可以采用超声波检测技术进行质量检测。
在肉类检测中,超声波的探测深度可以达到20cm,依靠超声波可以检测到动物体内器官、骨骼、筋膜、脂肪、气泡等物质,对于瘤、脓肿等肉制品污染问题进行检测也具有一定的作用。
在海产品方面,超声波检测方法可以检测出海产品中的异物、爆裂、坏疽和腐烂等问题。
超声波在食品加工中的应用研究一、引言现今社会,食品安全成为重要的话题,对食品的检测和加工有高要求。
超声波作为一种非破坏性的检测技术,早已被广泛应用在各个领域,其中在食品加工行业中,其应用更是得到了迅猛的发展。
本文将探讨超声波在食品加工中的应用研究,为深入了解超声波在食品领域中的应用提供依据。
二、超声波技术简介超声波是介于人耳可听到的20赫兹和机械波的上限之间的一种波动,其特殊性质被广泛地应用于多个领域,如声波测厚仪、医学成像设备等。
其频率高、波长短且容易在材料中产生反弹,因而超声波在工业实践、口腔科学、地震学、气象学等领域内得到了广泛的应用。
三、超声波在食品加工中的应用研究3.1 超声波在食品检测中的应用超声波在食品检测中,常用于检测食品的大小、问题、虫卵和异物等是否存在,因为超声波能够有效地穿过食品,从而对其内部结构进行检测。
与传统的X射线、磁共振检测等技术相比,超声波检测技术具有快速、简单、低成本等特点。
此外,这种检测技术可以非破坏性地检测食品,没有放射性危险,对食品安全更加负责。
3.2 超声波在食品加工过程中的应用超声波在食品加工中,可以促进蛋白质的筛选、增加抗氧化剂含量、改善食品的理化特性、提高加工效率等。
使用超声波振荡器作为加工设备,例如在芥末制造中,使用低频的超声波波长,可以减少加工时间,同时提高了制品的味道。
使用超声波清洗设备,能够有效地去除蔬菜和水果等表面的细菌,节省了制作食品的时间。
在发酵、浸泡和提取等工艺中,也可以采用超声波辅助技术,以提高加工效率和品质。
3.3 超声波在食品储存中的应用超声波也可以在食品储存过程中起到重要作用。
超声波可以提高食品的冷却速度,从而降低食品的温度和微生物的繁殖速度,保证食品的质量和新鲜度。
此外,在食品浸泡和腌制过程中,超声波可以使浸泡剂量更加均匀地渗透到食品中,增强其保鲜能力。
四、结论综合以上各方面的论述,可以看出超声波在食品加工中的应用极其广泛,为提高食品的质量和食品安全起到了重要作用,同时也为食品加工行业的可持续发展提供了新思路。
超声波在食品加工过程中的运用探析论文[大全五篇]第一篇:超声波在食品加工过程中的运用探析论文现今超声波技术已被各个领域所广泛应用,大多都是用于机械零部件和试验器具等的清洗、医疗器械(B 超)的消毒和药物的提取等。
超声波技术在食品加工中的应用也日益增加,广为人知的是超声波用于食品加工单一过程,也就是仅仅用于食品加工的某个特殊的环节,如原材料的解冻、冷冻,肉制品的入味等这些单一的加工过程。
在综述了超声波可用于食品加工单一过程的基础上,进一步探讨了超声波在食品加工全过程中的应用,为未来食品加工新技术提供了更为简单、环保的食品加工新思路,力求超声波技术在食品加工中的应用提升到新的高度。
超声波机理探讨通常把频率大于 20 kHz 的声波称为超声波。
超声波将声能通过换能器转化为机械能,从而使超声介质产生振动,进而产生的一系列物理生化效应。
从物理学角度可归结为三大效应,即热效应、空化效应和机械效应,超声波的频率和强度决定了超声波机械作用强弱。
超声波将声能通过换能器转化为机械能,导致介质不断地振动,从而产生大量的能量,能量的大小与超声波的频率、功率以及介质自身的特性(密度和流动性)有关,能量不断的聚集就会导致介质温度的升高[1].空化效应一般在液体介质中完成,由于超声波的振动使得液体介质也发生相应的振动,在振动中的液体出现拉应力,从而产生负压,负压迫使液体介质中的气泡逃逸出来,形成小气泡,而这些气泡非常不稳定,它们随着周围介质的振动不断地运动、长大,最终破裂。
而在气泡破裂的一瞬间伴随着激波会产生高温、高压等特殊的物理现象[2].超声波通过换能器将电能转换为声波能,而声波可以产生振动,即所谓的机械效应。
机械效应的强弱与声波能的大小有关,而超声波的频率和功率均与超声波所产生的机械能成正比。
超声波的机械效应是通过介质(一般是液体介质)的传播作用到物体的,并且不同强度的机械效应作用在不同物体上所产生的物理效应是不同的。
黄荣秋,臧明伍,李海花,等. 超声波技术在肉品加工中的应用研究进展[J]. 食品工业科技,2023,44(20):431−439. doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022100228HUANG Rongqiu, ZANG Mingwu, LI Haihua, et al. Research Advance of Application of Ultrasonic Treatment in Meat Processing[J].Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(20): 431−439. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022100228· 专题综述 ·超声波技术在肉品加工中的应用研究进展黄荣秋1,2,臧明伍1, *,李海花2,柴 悦1,2,赵 冰1,张顺亮1,张哲奇1,张凯华1,李 素1,吴倩蓉1,李 丹1(1.中国肉类食品综合研究中心北京食品科学研究院,北京 100068;2.天津农学院动物科学与动物医学院天津市农业动物繁育与健康养殖重点实验室,天津 300384)摘 要:目前,超声波处理在肉品加工前处理及热加工中得到广泛的研究和应用,研究普遍认为超声波的空化效应、机械效应和热效应是引起肉品品质改变的主要原因。
本文综述了超声波技术在肉品加工中的技术原理及其在肉品加工前处理和热加工过程中的应用进展,阐述了超声波辅助加工过程中对肉类嫩度、色泽、保水性及脂质、蛋白质氧化的改善效果,并对其应用前景进行展望。
总体而言,超声波技术在辅助冻结、解冻、腌制、热加工中对肉类理化性质及感官品质具有显著改善作用。
本文为超声波技术在肉品加工中的应用提供了理论参考。
关键词:超声波,原理,应用,前处理,热加工,肉类品质本文网刊:中图分类号:TS251.4 文献标识码:A 文章编号:1002−0306(2023)20−0431−09DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2022100228Research Advance of Application of Ultrasonic Treatment in MeatProcessingHUANG Rongqiu 1,2,ZANG Mingwu 1, *,LI Haihua 2,CHAI Yue 1,2,ZHAO Bing 1,ZHANG Shunliang 1,ZHANG Zheqi 1,ZHANG Kaihua 1,LI Su 1,WU Qianrong 1,LI Dan 1(1.China Meat Research Center, Beijing Academy of Food Science Center for Food Evaluation, Beijing 100068, China ;2.Tianjin Key Laboratory of Agricultural Animal Breeding and Healthy Husbandry, College of Animal Science andVeterinary Medicine, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China )Abstract :Ultrasonic treatment has been widely researched and applied in the pre-processing and thermal processing of meat and meat processed products at present. The cavitation effect, mechanical effect, and thermal effect of ultrasonic wave are considered to be the main reasons for the changes of meat quality. In this paper, the basic principle of ultrasound and the application progress in pre-treatment and thermal processing in meat processing are reviewed. The effects of ultrasonic treatment on meat tenderness, color, water holding capacity, and lipid and protein oxidation are summarized. The future prospect of its application is also proposed. In general, the physicochemical property and sensory quality of meat and meat processed products are significantly improved during ultrasound-assisted freezing, thawing, curing, and thermal processing.The paper provides a theoretical reference for the application of ultrasonic treatment in meat processing.Key words :ultrasonic wave ;principle ;application ;pre-treatment ;thermal processing ;meat quality超声波是由声波传播过程中介质分子运动产生的机械波组成,传播频率高,不能被人耳察觉[1],广泛应用于化工、医药、农业等领域[2−5]。
超声波探伤扫描食品软包装袋封边缺陷的初步研究
孙京超;李彦强;董海胜;赵伟
【期刊名称】《包装与食品机械》
【年(卷),期】2015(000)005
【摘要】介绍了超声波探伤检测的原理,并应用超声波检测技术对食品软包装袋封边封口强度低、含泄漏通道和含夹带物等几种缺陷形式进行扫描。
通过扫描后的反射波信号,定位封边内的缺陷类型及位置。
【总页数】4页(P1-4)
【作者】孙京超;李彦强;董海胜;赵伟
【作者单位】中国航天员科研训练中心航天营养与食品工程重点实验室,北京100094; 中国航天员科研训练中心航天医学基础与应用国家重点实验室,北京100094;奥瑞视北京科技有限公司,北京 100085;中国航天员科研训练中心航天营养与食品工程重点实验室,北京 100094; 中国航天员科研训练中心航天医学基础与应用国家重点实验室,北京 100094;中国航天员科研训练中心航天营养与食品工程重点实验室,北京 100094; 中国航天员科研训练中心航天医学基础与应用国家重点实验室,北京 100094
【正文语种】中文
【中图分类】TB487;TS206.4
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84 食品安全导刊 2019年11月T logy科技食品技术研究1 引言超声波是一种频率高于2万赫兹的声波,无法被人体所感知,但却具有多种化学、物理效应。
超声波技术在食品科学中的应用主要有提取、合成、杀菌、贮藏以及提高品质等,应用范围十分广泛,是一种实用性和安全性都比较高的先进技术,对于食品加工工艺技术以及质量的提高具有促进作用。
2 食品提取超声波技术应用于食品科学中,可以从不同的食品固体原料中提取出目标成分,例如,从植物果实、植物籽或者植物花茎中提取出相应的香料或者油等[1]。
同时,超声波技术还可以对动物躯体组织中的有害物质和有益物质进行提取分离。
另外,超声波技术还可以将苹果、梨、菠菜、芹菜等瓜果蔬菜中的汁液提取出来,制作成果汁、蔬菜汁等。
超声波技术在食品科学中的应用不但可以提高食品固体原料的破碎效果,而且还可以针对食品进行更深层次的纯化处理[2]。
食品添加剂是一种可以改善食品色泽、香味、营养以及延长食品保存期限的物质,对食品的食用口感以及外观等方面的改善都具有十分重要的作用。
目前,超声波技术在食品添加剂的合成以及筛分方面的应用已经取得了很大的进步,食品添加剂超声波振动筛的使用,可以有效改善食品添加剂带电静电粉体的粘附效应,从而提高筛分效率与质量。
超声波技术在杀菌防腐剂以及氢化大豆油等方面的实践应用技术趋于成熟,食品科学研究也比较多,获得的实用效果良好。
3 食品杀菌食品杀菌是食品加工生产过程中必不可少的关键环节之一,是保证食品质量安全的核心内容。
超声波技术在食品杀菌过程中的应用,主要作用机制是利用超声波所形成的空化作用完成杀菌任务。
超声波技术的应用过程中会产生十分剧烈的机械运动,可以对非均相界面造成比较大的切向力,切向力的产生会对食品加工过程中以及食品包装过程中遗留的污垢产生作用,将污垢进行有效的祛除,从而保证食品生产加工过程中的食品质量安全。
现阶段,超声波技术已经在板鸭的杀菌保鲜、果蔬杀菌、品质保持以及超声波清洗等方面取得了很高的应用效果,在西方发达国家以及日本等,已经将超声波技术应用于例如酒类、鲜奶制品等液体食品方面,起到了良好的杀菌作用,同时也有助于保持液体食品的初始口感和原有的营养,应用范围极为广泛。
超声辐照技术在食品加工中的应用研究随着现代食品产业的发展和技术的不断创新,越来越多的食品加工企业开始寻找适合自己的高科技加工技术,以提高产品质量和降低成本。
而超声辐照技术作为一种新兴的加工技术,已经在食品加工领域取得了一定的研究和应用成果。
超声辐照技术是利用高能超声波作用于食品原料中微小气泡,超声波引起气泡内部的振动,使气泡内部形成腔道、裂纹和破裂,从而形成高温高压声波效应,对食品原料进行加工。
这种技术能够被广泛应用在食品的加工、保存以及营养成分的提取等方面。
1. 超声辐照技术在食品加工中的应用超声波在加工食品时具有多种作用。
首先,超声波可通过空化、抗氧化等方式使海藻多糖形成凝胶结构,从而提高其黏度、流变性和稳定性。
其次,超声辐照技术可以通过震碎微生物细胞壁,达到灭菌和杀菌的作用,从而延长食品的保质期。
此外,超声波也可以改变食品的物理性质,如改善淀粉糊化程度、糖的晶化等。
目前,超声辐照技术已经成功应用于乳制品、肉制品、水果、蔬菜、海鲜产品等多种食品加工中。
例如,在乳制品加工过程中,超声辐照技术可以快速破坏蛋白质分子,从而完成奶粉的快速脱水。
在肉制品加工过程中,超声波可以促进蛋白质的降解,从而改善肉制品的口感。
此外,可以利用超声辐照技术进行植物萃取,提取出一些对人体具有益的营养成分。
例如,在葡萄籽萃取中,超声波可以使植物原料稳定性更好,并且保留体内的一些营养成分,从而保障了营养质量的好坏。
2. 超声辐照技术对食品品质的影响虽然超声辐照技术在食品加工中的应用已经获得了较好的成果,但由于超声波单位对生物材料伤害较高,过高的超声能量可能会对加工的食品产生不良影响,所以使用超声波加工食品必须谨慎。
超声波对食品的加工过程中,可能造成物理变化和化学变化等多种不良影响,例如超声波的振动可能会破坏食品原料的颗粒结构,导致食品质量的降低;超声波也可能对食品中的营养成分类型、含量和稳定性等方面产生不可逆的影响。
但好消息是,由于超声辐照技术在食品加工中的应用相对较新,当前的研究尚不能充分说明其应用于食品加工过程会对食品产生负面影响。
食品安全控制中的超声波技术应用随着全球人口的增加,食品安全问题越来越受到关注。
食品安全问题主要包括饮食中的污染、毒素、农药残留和微生物等。
合理使用先进的技术手段,能够使食品生产过程中的风险得到有效地降低。
其中,超声波技术在食品安全领域中的应用日益受到关注。
本文将就超声波技术在食品安全领域中的应用做一些介绍。
一、食品安全控制中的超声波技术超声波是一种振动形态,其在空气和液体介质中的传播速度快,能够有效地穿透物质并对其进行加工。
因此,超声波技术在食品加工、分离、干燥、处理和保存等方面被广泛应用。
在食品加工和保存过程中使用超声波技术能够有效地杀灭微生物和破坏有害化合物,从而保证食品的安全性和质量。
与传统的加工和保存技术相比,超声波技术具有以下优点:1. 无需添加化学物质,对环境无污染2. 可以更好地保留食品中的营养成分3. 能够加速食品的加工和保存过程4. 可以更好地保持食品的形态和口感二、超声波技术在食品安全控制中的应用1. 超声波清洗技术食品加工过程中必然会存在一些污渍、细菌等杂质,如果不及时清除,这些杂质就会对食品质量产生不利影响。
传统的清洗方法需要使用大量的洗涤剂和清洗水,不仅耗时,而且对环境也有很大的污染。
相比之下,超声波清洗技术可以利用超声波振动作用的微弱流水便能有效、迅速地清除餐具或食品加工中的污染物。
2. 超声波杀菌技术传统的杀菌方法主要包括加热、采用化学杀菌剂、辐射等方式,但这些方法都存在一定的局限性,如操作复杂、时间长、无法不对食品造成影响等。
相比之下,超声波杀菌技术在杀灭微生物方面具有独特的优势,它能够通过超声波振动产生高频高压的“空化”效应或“微爆炸”效应,从而使杀菌效果更加明显,甚至在较低的温度下也可达到高效杀菌的效果。
3. 超声波检测技术超声波检测是一种非接触性的检测技术,它能够发现食品中的异物、下蛋点分布情况等信息,从而保证食品的安全性。
该技术可用在生产线上,对生产过程进行在线检测,最大限度地保护消费者的合法权益。
超声波技术在食品检测中的应用探究张贵川(贵州省检测技术研究应用中心,贵州贵阳 550014)摘 要:随着经济的发展,食品行业也在不断进步,食品竞争越发激烈。
食品企业若想在市场竞争中占据一席之地,则需要加大研发力度,优化食品质量,节省生产食品的成本,加强核心竞争力。
同时也要实施食品安全检测,其中,超声波技术有着检测效率快、操作方便等优势,本文主要阐述其在食品检测中的应用及其相关讨论,仅供参考。
关键词:超声波技术;食品检测;应用探究超声波技术在食品检测中有着重要价值,能够帮助人们了解食品性能,确保食品检测结果的精准度。
超声波技术因其检测速度快、易操作的优势被广泛应用在食品检测中。
1 超声波技术1.1 超声波概念超声波指的是振动频率超出20 000 Hz的声波,其频率高,传播性强,在液体和固体中均能传播,同时损耗小,因此其在食品检测领域应用中比较广泛。
超声波有着独特的优势,能帮助检测人员了解食品的质量和结构,保障食品安全。
但超声波在传播时,也会受影响出现偏差,可能会使结果产生差异,因此检测过程中应开展精细化管理,确保发挥出超声波技术的最好水平。
1.2 无损检测技术在食品检测中,应用超声波技术可对食品的物理性质和化学性质开展无损检测工作。
超声波检测技术虽然存在缺陷,但可以实现快速检测。
超声波检测技术的优势为适用性范围广,具有快速性和非破坏性,但无法检测高浓度或不透光材料的食品。
1.3 超声波提取传统食品检测需要用各种溶剂对食品进行一系列的提取,而在食品检测中应用超声波检测技术,检测流程相对简单,且在检测过程中缩减了提取溶剂的时间。
另外,低温环境下超声波检测技术能快速完成检测提取的工作,防止食品的结构物质出现变性;在高温下应用超声波检测技术,能检测食品安全状况和变化情况,从而改善食品的结构和质量。
超声波技术可应用于生物碱性检测、蔗糖检测等。
使用超声波技术开展提取时,可针对食品材料的物质特性应用对应的振动频率的超声波。
食品砖包的超声波热封工艺试验研究顾荣华,石秀东,王斌,黄巧,许金州(江南大学机械工程学院,无锡214122)摘要:目的对不同种食品砖包材料的超声波热封强度和工艺参数研究。
方法针对超声波热封的三个主要焊接影响因素,利用正交法对三种砖包材料(纯塑材料、铝塑材料、纸铝塑材料)进行超声波热封试验并对其进行拉伸试验,记录每种材料的热封失效形式及最大拉断力。
结果在同等工艺参数下,三种砖包材料的超声波热封强度大小依次为:纯塑材料>铝塑材料>纸铝塑材料。
热封失效形式有两种:热封边缘处断裂和热封处材料剥离。
三个焊接因素对这三种砖包材料热封强度的影响主次关系和影响程度均不同。
结论三种试验材料中纯塑材料的超声波热封强度最高,但其热封边缘处易发生断裂而不适用于超声波热封。
铝箔和纸的加入改变了三个焊接因素在超声波热封中的影响主次关系和影响程度。
关键词:超声波热封;砖包材料;工艺参数;热封强度;失效形式中图分类号:TB484 文献标识码:AExperimental Study on Ultrasonic Sealing Process of Food Brick PackageGU Ronghua,SHI Xiudong,WANG Bin,HUANG Qiao,XU Jinzhou.(Jiangnan University, Wuxi 214122)Abstract:Objective To study sealing strength and process parameters of different kinds of food brick in ultrasonic heat sealing. Methods According to the three main ultrasonic heat sealing welding factors, ultrasonic heat sealing tests are performed on three kinds of brick packaging materials(pure plastic material, aluminum plastic material, aluminum paper plastic material)by using orthogonal and then tensile tests are performed that recording each kind of material heat sealing failure form and the maximum tensile force. Results Under the same conditions, three kinds of ultrasonic heat sealing strength of brick package material size is as follows: pure plastic material> aluminum plastic material > aluminum paper plastic material. There are two types of heat seal failure: thermal sealing edge fracture and thermal sealing material stripping. The influence of three welding factors on the thermal sealing strength of these three kinds of brick materials is different. Conclusion The ultrasonic heat sealing strength of the pure plastic materials in the three kinds of test materials is the highest, but the thermal sealing edge is prone to fracture and is not suitable for ultrasonic heat sealing. The addition of aluminum foil and paper have changed the influence of three welding factors in ultrasonic heat sealing.Key words: ultrasonic heat sealing; brick material; process parameter; sealing strength; failure mode食品包装主要起着阻隔和缓冲的作用,一是防止空气、阳光等进入食品中延长保质期,二是保证食品在运输存储过程中受到冲击等导致食品变形和损坏[1]。
砖包因其便于运输、保质期长[2]等优点被广泛应用于食品包装中,所灌装的食品种类也从起初的奶制品、饮料等液态类食品演变至粥、面食等半固态类食品。
在砖包类食品的生产加工中,砖包的封口问题最为关键,封口质量的好坏直接关系到砖包的密封性和食物的保质期问题。
目前,常用的封口技术有高频热封、热板热封、脉冲热封、红外线辐射热封、超声波热封等[3]。
其中,超声波热封因其热封时间短、效率高、清洁卫生、热封强度高等优点[4]越来越受到人们的重视,并且有逐步取代其他热封方式的趋势。
超声波热封在食品行业的应用时期还不长,在一些方面仍不成熟,比如对不同种材料的热封质量问题。
食品砖包采用的包材通常是塑料及其复合型材料,由于复合的其他材料一般不具备热封性,所以食品砖包封口的实质是包材最内层的热塑性塑料或其薄膜受热后融合、凝固的一个过程,所以可以将食品砖包的超声封口问题看作为是超声波塑料焊接的问题。
目前,有一些国内外学者[5-10]只是对PVC、PE、PP等塑料或其薄膜进行超声波热封试验研究,得到了几种工艺参数对超声波热封的影响以及较好的工艺参数组合,而食品砖包材料含有不同种非薄膜基材,所以很有必要进行工艺试验研究。
本文针对超声波热封的三个主要焊接影响因素,对不同种食品砖包材料进行热封试验研究,以期得到不同种砖包材料的热封强度大小以及三个焊接因素对不同种砖包材料热封强度的影响主次关系及影响程度,有利于更好地了解和掌握不同种砖包材料的焊接规律,以提高食品砖包的封口____________________________________项目来源:国家科技支撑计划项目(2015BAF12B00)作者简介:顾荣华(1992-),男,江苏南通人,硕士研究生,主要研究方向为机械设计及原理。
E-mail: 1500203296@通讯作者:石秀东(1965-),男,安徽全椒人,博士,副教授,主要研究方向为食品加工装备、机械装备动态设计技术。
E-mail: shixd5718@质量。
1 超声波塑料焊接1.1 超声波塑料焊接机理超声波由工具头直接将纵向振动传至热塑性塑料的接触面,每秒产生上万次的高频振动,由于两焊接接触面即焊区声阻大,从而会产生局部的高温,再由于塑料的导热性比较差,热量不易散发而聚集于焊区,导致塑料熔化。
这样,在持续的接触压力作用下,焊件的接触面熔融成一体,从而达到焊接的目的[11]。
1.2 超声波塑料焊接设备如图1所示为超声波塑料焊接设备,它主要由超声波发生器、换能振动系统、加压系统和工作台(下声极)等部分组成。
其中包括频率自动跟踪系统、振幅控制系统和时间控制系统[12]。
F图1 超声焊接设备原理示意图Fig.1 Schematic diagram of ultrasonic welding equipment1.3 超声波塑料焊接的影响因素影响超声波塑料焊接的因素主要有三种[13-14]:①超声焊接设备可调的影响因素;②焊接材料自身性能的影响因素;③环境的影响因素。
其中设备可调因素中超声时间、焊接压力、保压时间被公认为是对超声波塑料焊接影响程度最大的三个因素,也是国内外学者研究最多的三种因素。
2超声热封工艺试验2.1 条件本文采用的食品砖包试验材料有三种,分别是:纯塑材料(PE)、铝塑材料(PE-AL-PE)和纸铝塑材料(PE-PAPER-AL-PE),其结构如图2所示。
为方便记忆,将这三种材料分别记为材料A、B、C,并且三种试验材料的厚度均为0.5mm。
a 材料Ab 材料Bc 材料C图2 三种材料的结构示意图Fig.2 Sketch map of three kinds of materials本文采用的超声波焊接设备是温州市鼎力超声波设备有限公司生产的CSB-1520B型超声波塑料焊接机,如图3所示。
材料拉伸设备是LRX-PLUS型电子材料试验机,由英国LLOYD公司制造,最大负荷为5kN,适用于产品开发及研究应用上的多种测试,具有极高的准确性和重复度。
图3 超声波焊接设备Fig.3 Ultrasonic welding equipment2.2 方法本次试验采用的方法为正交试验法,对影响超声波塑料焊接最主要的三个因素进行正交组合,得到每个试验组合的热封强度,从而可以判断出这三个因素的影响主次关系和影响程度,并且可以初步确定每种材料的最佳工艺参数。
在试验过程中使用同一台超声波焊接设备并保持焊接振幅不变,以排除其他因素的影响,如材料物性参数、振幅和连接形式等。
本次的正交试验中,每个因素采取三个水平,且不考虑这三个因素的交互作用,每种材料进行九组试验,选取的因素和水平见表1。
然后在拉伸试验机上将热封好的样品进行拉伸试验,如图4所示,记录下每种材料的热封失效形式和最大拉断力。
表1 正交试验表Tab.1 Table of orthogonal test因素水平数值焊接压力/MPa 1 0.12 0.153 0.2超声时间/s 1 0.32 0.43 0.5保压时间/s 1 0.32 0.43 0.5图4 拉伸试验示意图Fig.4 Sketch map of tensile test 3试验结果与分析3.1 试验结果通过试验可分别得到三种封合材料的最大拉断力,如表2所示。
表2 三种材料的最大拉断力Tab.2 The maximum tensile strength of three kinds of materials试验号焊接压力水平超声时间水平保压时间水平材料A拉断力/N材料B拉断力/N材料C拉断力/N1 1 1 1 44.117 34.326 23.0152 1 2 2 64.749 38.906 19.4573 1 3 3 43.337 45.141 18.4634 2 1 2 59.930 35.542 19.4415 2 2 3 76.651 42.678 15.0666 2 3 1 52.799 25.990 19.0067 3 1 3 49.938 34.020 26.2788 3 2 1 49.288 37.620 32.2279 3 3 2 53.004 35.245 36.3373.2 热封失效形式与分析通过拉伸试验发现,三种试验材料封口处失效的形式主要有两种:第一种是热封处两层材料的剥离,第二种是热封边缘处的材料断裂,如图5所示。