低频电参数和其他物理参数对牛奶品质的表征

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本试验分别以当地鲜牛奶、市售袋装奶为试材,选用电阻R、电容C、阻抗Z以及损耗因子D等电学参数研究其介电特性;选用表面张力系数等力学参数研究其力学特性;选用黏滞系数η等流体力学参数研究其生物流变学特性,旨在从诸多物理参数中找出变化最显著的特征物理参数,为建立牛奶(及乳制品)品质的生物物理学测量方法提供理论依据。本研究得到以下主要结果:1电参数与测试频率之间有很强的依赖性。在较低频率范围(f<1KHz)时,电参数随频率的变化波动性较大,虽数值变化较显著但不稳定;在较高频率范围(f=1~10kHz)时,随着频率的增大,电参数数值随频率的变化幅度减小,稳定性增加;但当频率增大到一定值(f>10kHz)时,损耗因子D无法测量。表明各电学参数有各自不同的测试频率范围。2各电参数在随温度变化时受测试频率的影响加大。其中阻抗Z、电阻R在测试频率范围内随温度升高而下降,电导G随温度升高而升高;损耗因子则在f<10KHz时,随温度升高而降低,在10KHz<f≤1MHz时则无法测量;电容C则在f<1KHz时,其值变化不稳定,30℃值最大,而20℃值最小,但是在f>1KHz时,则随温度升高而升高。3牛奶在(40±1)℃放置直至变腐坏过程中,各参数随时间变化规律不尽一致。最适测试频率范围为1KHz≤f≤10KHz。其中,在f=1K Hz,2.5KHz,5KHz时,阻抗Z、损耗因子D和电阻R均随之间延长呈减小趋势,电导G随时间延长呈增大趋势,但是电容C的变化则先对较无一定规则;而表面张力系数变化呈上下波动形式,且牛奶腐坏前和腐坏后张力系数差异不显著;黏滞系数则在0-11h几乎呈不变趋势,直至最后牛奶变腐时呈现剧烈上升趋势。4室温下对牛奶用蒸馏水稀释,各参数随掺水量的增加均呈显著变化。频率的测试范围在1KHz≤f<7.5KHz,其中在f=1KHz,2.5KHz,5KHz时,电参数和掺水量时间均有较好的线性关系,除电容C的相关系数为0.862以外,其余电参数相关系数均值0.9以上。表面张力系数和黏滞系数与掺水量的相关性分别0.944和0.955。5对于各种不同品牌的包装牛奶,最适测试频率1KHz≤f≤10KHz,电阻R的区分度最好,在频率范围内各个不同品牌牛奶之间均有显著差异,电导G和阻抗Z次之,电容C和黏滞系数则区分度最小,且在该频率范围内,损耗因子和频率之间呈线性关系,其相关性均在0.9以上。
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