一種研究電磁場(chǎng)對(duì)凍結(jié)過(guò)程影響的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種用于研究電磁場(chǎng)對(duì)凍結(jié)過(guò)程影響的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]制冷與冷藏技術(shù)使得食品儲(chǔ)存保鮮成為可能，在低溫環(huán)境下，微生物的呼吸作用會(huì)降低，酶的活性也會(huì)減弱，實(shí)現(xiàn)了溫度對(duì)微生物和酶的腐敗作用的抑制。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)于生活質(zhì)量的需求越來(lái)越高，對(duì)食品在低溫下的保存時(shí)間和效果提出了新的更高要求。
[0003]在低溫下生物體的生化活動(dòng)進(jìn)行的十分緩慢，細(xì)胞處于休眠狀態(tài)，生物體能夠在低溫下長(zhǎng)期保存，卻極易在降溫和復(fù)溫過(guò)程中受溶液凍結(jié)、融化以及溶液滲透壓力變化等因素的作用而受到損傷，主要原因是在“危險(xiǎn)O?_60°C溫度區(qū)”內(nèi)細(xì)胞內(nèi)極易形成冰晶結(jié)構(gòu)破壞細(xì)胞膜活性。冰晶的形成對(duì)于生物體的低溫保存具有重要的影響，研究其影響因素及規(guī)律對(duì)于提高食品保鮮的質(zhì)量有重大意義。
[0004]玻璃化保藏技術(shù)指當(dāng)溶液快速降溫達(dá)到較低溫度時(shí)，形成的一種高粘度的介于液體和固體之間的一種非晶體的透明的玻璃狀態(tài)，在此過(guò)程中，不產(chǎn)生冰晶結(jié)構(gòu)，分子不重新排列，不發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng)。通過(guò)玻璃化法降溫保存細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞內(nèi)外的水都不形成結(jié)晶，細(xì)胞結(jié)構(gòu)不會(huì)受到破壞從而細(xì)胞得以存活。
[0005]玻璃態(tài)的物理性能決定了玻璃化是一種可以減輕冷凍細(xì)胞和組織損傷，可長(zhǎng)期保存細(xì)胞和組織的方法。玻璃化低溫保存技術(shù)能夠有效防止細(xì)胞內(nèi)冰晶機(jī)械損傷和溶液損傷，極大地降低生化反應(yīng)速率，使細(xì)胞組織長(zhǎng)期保持穩(wěn)定狀態(tài)，提高細(xì)胞存活率。
[0006]由于食品內(nèi)部熱量傳遞慢，需保存的食品體積較大，且形狀不規(guī)則，一般無(wú)法達(dá)到完全玻璃化保存所需要的冷凍速率，只能采用部分玻璃化貯藏，不需特別高的冷凍速率，并通過(guò)添加劑提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，但是又帶來(lái)了食品添加劑的安全問(wèn)題。
[0007]近年來(lái)的實(shí)驗(yàn)表明，電磁場(chǎng)的生物效應(yīng)確實(shí)存在，電磁場(chǎng)的非熱效應(yīng)是一個(gè)研究重點(diǎn)，電磁場(chǎng)通過(guò)生物體溫度升高的熱作用以外的方式改變生理生化過(guò)程的效應(yīng)。研究電磁場(chǎng)的生物效應(yīng)，輔助快速冷凍實(shí)現(xiàn)生物體的低溫保存。通過(guò)電磁場(chǎng)的生物效應(yīng)對(duì)冷藏保存的食品或生物進(jìn)行作用，使其能夠?qū)崿F(xiàn)玻璃化低溫保存改變以往冷凍過(guò)程中食品水分子團(tuán)的凍結(jié)不均勻、細(xì)胞易受損，解凍時(shí)滴液新鮮度和口感大打折扣的缺點(diǎn)，提高凍結(jié)速度，降低能耗，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。
[0008]但是，目前研究利用電磁場(chǎng)輔助快速冷凍技術(shù)的理論解釋尚不成熟，缺乏有效研究將電磁場(chǎng)生物效應(yīng)與低溫技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合以改善低溫保存過(guò)程中凍結(jié)品質(zhì)的平臺(tái)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)目前電磁場(chǎng)對(duì)凍結(jié)過(guò)程影響的研究技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種用于有效研究電磁場(chǎng)對(duì)凍結(jié)過(guò)程影響的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
[0010]本實(shí)用新型的研究電磁場(chǎng)對(duì)凍結(jié)過(guò)程影響的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采用如下技術(shù)方案:
[0011]該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置、磁場(chǎng)測(cè)量裝置、速凍制冷裝置、溫度測(cè)量裝置、圖像采集裝置、生化特性分析裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，磁場(chǎng)測(cè)量裝置、速凍制冷裝置、溫度測(cè)量裝置、圖像采集裝置和生化特性分析裝置均與數(shù)據(jù)處理裝置連接，磁場(chǎng)測(cè)量裝置置于磁場(chǎng)發(fā)生裝置中。
[0012]所述磁場(chǎng)發(fā)生裝置包括亥姆霍茲線圈和穩(wěn)壓電源，亥姆霍茲線圈與穩(wěn)壓電源連接。穩(wěn)壓電源包括可調(diào)直流穩(wěn)壓電源和可調(diào)交流穩(wěn)壓電源。通過(guò)選擇不加電源、加直流穩(wěn)壓電源或者是交流穩(wěn)壓電源，亥姆霍茲線圈可以在兩線圈中間的區(qū)域形成無(wú)磁場(chǎng)、靜磁場(chǎng)和交變磁場(chǎng)三種工況。
[0013]所述磁場(chǎng)測(cè)量裝置選用高精度特拉斯計(jì)。
[0014]所述速凍制冷裝置包括液態(tài)樣本速凍制冷裝置和固態(tài)樣本速凍制冷裝置;液態(tài)樣本速凍制冷裝置包括保溫槽、器皿和恒溫水浴槽，器皿置于保溫槽內(nèi)，恒溫水浴槽通過(guò)回液管和進(jìn)液管與保溫槽的上下端連接；固態(tài)樣本速凍制冷裝置包括食品速凍庫(kù)、屏蔽箱和載物臺(tái)，屏蔽箱放置在食品速凍庫(kù)內(nèi)部，屏蔽箱內(nèi)設(shè)置有對(duì)照區(qū)，屏蔽箱內(nèi)在對(duì)照區(qū)的內(nèi)外各設(shè)置一個(gè)載物臺(tái)，對(duì)照區(qū)外的載物臺(tái)置于磁場(chǎng)發(fā)生裝置內(nèi)。
[0015]所述溫度測(cè)量裝置包括熱電偶和數(shù)據(jù)采集儀，熱電偶與數(shù)據(jù)采集儀連接，數(shù)據(jù)采集儀與數(shù)據(jù)處理裝置連接。熱電偶置于液態(tài)樣本速凍制冷裝置的器皿內(nèi)，對(duì)液態(tài)樣本的過(guò)冷、凍結(jié)過(guò)程進(jìn)行溫度測(cè)量，實(shí)時(shí)地通過(guò)熱電偶將溫度信號(hào)用數(shù)據(jù)采集儀傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理
目.ο
[0016]所述圖像采集裝置包括顯微鏡和攝像頭，攝像頭置于顯微鏡上方，攝像頭與數(shù)據(jù)處理裝置連接。顯微鏡置于速凍制冷裝置中的液態(tài)樣本速凍制冷裝置上，攝像頭拍攝液態(tài)樣本的結(jié)晶生長(zhǎng)過(guò)程，將采集的視頻信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理裝置。
[0017]所述生化特性分析裝置采用質(zhì)構(gòu)分析儀，對(duì)固態(tài)樣本在冷凍前和凍結(jié)解凍后分別進(jìn)行生化特性分析。
[0018]上述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠改變磁場(chǎng)類型(無(wú)磁場(chǎng)、靜磁場(chǎng)、交變磁場(chǎng))、設(shè)置調(diào)節(jié)電磁場(chǎng)的強(qiáng)度、制冷速度和溫度，利用視覺(jué)采集系統(tǒng)和圖像處理軟件獲得液態(tài)樣本(水、生理鹽水)凍結(jié)過(guò)程結(jié)晶速度、結(jié)晶形狀、結(jié)晶大小的數(shù)據(jù)，利用生化特性分析裝置獲得固態(tài)樣本(豬肉、牛肉等)凍結(jié)前、凍結(jié)解凍后的生化特性數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)分析軟件處理磁場(chǎng)類型、磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)、制冷速度和溫度數(shù)據(jù)與液態(tài)樣本結(jié)晶速度、結(jié)晶形狀、結(jié)晶大小等數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，利用數(shù)據(jù)分析軟件處理磁場(chǎng)類型、磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)、制冷速度和溫度數(shù)據(jù)與固態(tài)樣本在冷凍前、凍結(jié)解凍后的生化特性數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，從而，研究電磁場(chǎng)的類型和強(qiáng)度對(duì)液態(tài)樣本過(guò)冷、結(jié)晶過(guò)程的影響、以及電磁場(chǎng)的類型和強(qiáng)度對(duì)固態(tài)樣本的凍結(jié)過(guò)程的影響。
[0019]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)清晰，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)液態(tài)樣本和固態(tài)樣本的冷凍實(shí)驗(yàn)，可以用來(lái)評(píng)價(jià)電磁場(chǎng)對(duì)于液態(tài)樣本的過(guò)冷、結(jié)晶過(guò)程的影響，以及分析電磁場(chǎng)對(duì)于固態(tài)樣本的凍結(jié)過(guò)程的影響，探索和提供電磁場(chǎng)的類型和強(qiáng)度對(duì)食品凍結(jié)過(guò)程影響的定性、定量分析數(shù)據(jù)，為開(kāi)展科學(xué)研究和為實(shí)際應(yīng)用提供技術(shù)支持。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型電磁場(chǎng)對(duì)凍結(jié)過(guò)程影響實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本實(shí)用新型中液態(tài)樣本速凍制冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是本實(shí)用新型中固態(tài)樣本速凍制冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:1、磁場(chǎng)發(fā)生裝置，2、磁場(chǎng)測(cè)量裝置，3、樣本，4、速凍制冷裝置，5、溫度測(cè)量裝置，6、圖像采集裝置，7、生化特性分析裝置，8、數(shù)據(jù)處理裝置，9、亥姆霍茲線圈，10、穩(wěn)壓電源，11、恒溫水浴，12、保溫槽，13、低溫載冷劑，14、進(jìn)液管，15、回液管，16玻璃器皿，17、液體樣本，18、熱電偶，19、顯微鏡，20、攝像頭，21、數(shù)據(jù)采集儀，22、食品速凍庫(kù)，23、屏蔽箱，24、對(duì)照區(qū)，25、磁場(chǎng)區(qū)，26、載物臺(tái)，27、固體樣本。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)用新型的研究電磁場(chǎng)對(duì)凍結(jié)過(guò)程影響的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，如圖1所示，包括磁場(chǎng)發(fā)生裝置1、磁場(chǎng)測(cè)量裝置2、樣本3、速凍制冷裝置4、溫度測(cè)量裝置5、圖像采集裝置6、生化特性分析裝置7和數(shù)據(jù)處理裝置8。磁場(chǎng)測(cè)量裝置2、速凍制冷裝置4、溫度測(cè)量裝置5、圖像采集裝置6和生化特性分析裝置7均與數(shù)據(jù)處理裝置8連接。磁場(chǎng)測(cè)量裝置2采用數(shù)字式特斯拉計(jì)，在速凍制冷樣本3之前，