[發明專利]一種基于混合方程的杏仁介電常數檢測方法

在審

• 申請號: 201711358409.0
• 申請日: 2017-12-17
• 公開（公告）號: CN108169572A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 宋春芳;羅歸一;李靜;薛小雯
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及介電常數檢測的技術領域，具體涉及一種基于混合方程的杏仁介電常數檢測方法。其步驟包括，將含水率較低的樣品研磨成粉，并使用自制的圓柱形不銹鋼測量單元對不同質量下的粉末狀樣品進行壓實。使用與網絡分析儀相連的末端開路同軸探頭對壓實后的樣品進行介電常數測量。運用回歸分析方法得出樣品介電常數與頻率的關系，將樣品介電常數實際測量值與預先選用的介電混合方程理論值進行擬合得到一定頻率下適用于杏仁介電常數測量的數學模型。

技術領域

本發明屬于介電常數檢測的技術領域，特別是涉及一種杏仁介電常數的檢測方法。

背景技術

杏仁，作為一種薔薇科杏的種子，具有豐富的蛋白質、糖類、脂肪及微量元素。營養價值極高同時還具有美容和軟化皮膚的功效。在工業上常需要進行干燥脫去水分和部分油脂得到優良的口感。現階段常用的杏仁干燥方法主要有：噴霧干燥、熱風干燥、冷凍干燥。但這些方案都存在一定的缺陷，如熱風干燥容易造成加熱不均勻產生過熱現象，冷凍干燥效率較低、成本較高等。

近年來，微波干燥因其快速高效的特點在食品加工領域應用日益廣泛，微波干燥過程中，微波和杏仁會相互耦合作用，而杏仁的介電特性影響著其微波吸收能力，對干燥過程和最終的產品品質會產生重要影響

介電常數是電介質固有的一種物理屬性，可表示電介質存儲電場能量的能力，反映該電介質提高電容器電容量的能力。現階段對介電常數檢測方法主要運用的是基于網絡分析儀的介電頻譜技術，它的優點是測量迅速、快捷，且一次測量就可以得到所有頻率下的介電參數。但為了保證測量的精確性，對被測量的物體要求是表面平整的固體或者是均勻的液體。針對不規整形狀的杏仁，單純的利用此技術測量會產生較低的重復率和測量誤差。介電常數理論值實際上需要通過混合方程得出，樣品也需要進行預處理保證測量的精準。在專利方面，運用此方法檢測杏仁的介電常數的技術幾乎為空白。

發明內容

針對現有介電測試技術存在的缺陷，本申請人提供了杏仁介電常數的檢測方法。本方法可以保證杏仁介電常數測量的精確性,從而為杏仁的微波干燥過程工藝優化提供參考和指導。

本發明的技術方案如下：

(1)樣品預處理：將杏仁放入微波爐內微波干燥至較低含水量，運用藥用粉碎機將近乎絕干的樣品粉碎成粉，用篩子篩選出均勻細致的粉末。

(2)壓實：使用液壓裝置將粉末樣品壓實于一個自制的圓柱形不銹鋼測量單元中，被壓實的粉末最終成型的樣品直徑與厚度分別等于測試單元的內徑和高度，改變不同的粉末質量依次得到不同密度下的粉末樣品。最后鋪平表面后將其置于壓邊機壓邊。

(3)密度與孔隙率的測定：使用質量和體積比計算出粉碎過后的粉末樣品的密度ρ，原始樣品的密度測量采用比重瓶法。用水作替代溶液重復五次實驗取平均值得原始杏仁密度為ρ_m，孔隙率用公式計算得出。

(4)不同密度下樣品介電特性的測定：在進行測量實驗前，先將網絡分析儀預熱30min后，再設置相關參數范圍并分別采用空氣、短路器件及去離子水對網絡分析儀的末端開路同軸高溫探頭進行校準。保證開放末端同軸探頭的測量值靈敏度小于0.5。校準完成后，將裝有粉末樣品的圓柱形不銹鋼測量單元裝配在處于恒溫油浴鍋的不銹鋼桶中，操作時確保測量單元的樣品與同軸探頭的表面緊密接觸以防止產生空氣間隙。恒溫油浴鍋用于控制物料的溫度，熱電偶插入物料對其溫度進行在線監測。

(5)用相關軟件對不同頻率范圍內的介電常數與損耗因子進行回歸分析，得到樣品介電常數、損耗因子和頻率之間的關系如下所示：

其中，a、b為回歸分析得到的常數。

(6)將原始不規則的樣品密度ρ_m帶入線性方程可求得對應的a、b參數，進而得到原始不規則樣品介電與頻率的關系。