技术综述

• 食品挤压装备技术及控制方法研究进展

  吕黄珍;张梦瑶;杜爱丽;李振龙;杨云任;赵丹;谢安;

  食品挤压装备作为一种集蒸煮、压缩、混合、成型于一体的高效加工设备，近年来在食品行业中得到广泛应用。本文介绍食品挤压装备的发展概况，讨论单螺杆和双螺杆挤压机的应用场景及其局限性。单螺杆挤压机因其结构简单、操作维护容易，适用于低、中等复杂度的生产需求；双螺杆挤压机凭借更强的混合剪切能力，在多成分、多配方食品加工中展现出更大的优势。阐述基于数值模拟的物料流动特性、传热特性和设备结构设计与优化的研究现状。总结食品挤压装备的智能化控制研究。为了解食品挤压装备性能、优化挤压工艺和设备结构、推动食品挤压装备智能化发展提供参考。

  2025年02期 v.43;No.226 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1288K]
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设计计算

• 包装机变齿厚非圆齿轮设计方法研究

  史诺;刘琼;陈振;何玺;

  为解决包装机非圆齿轮的齿面易磨损，导致工作平稳性与运动精度降低的问题，提出一种基于变齿厚设计的非圆齿轮新式构型方案。根据切削刀具的形态推导轮齿各截面的齿形法线长度，利用向量三角形的几何关系构建齿廓的曲线方程，并对试制样品进行试验验证。结果表明，变齿厚非圆齿轮的齿面啮合区域为线接触，接触线与坐标系3个正交面的夹角分别为88.019 1°，1.884 5°，0.610 0°，整体呈倾斜状态；改变主动轮与从动轮的相对轴向位置，角速度波动减小，实测最大值与理论最大值的偏差从5.24%下降为0.87%。研究为变齿厚非圆齿轮的设计开发提供理论依据。

  2025年02期 v.43;No.226 13-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1695K]
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• 基于改进YOLOv8s算法的饮品瓶盖缺陷检测

  孙铭见;刘国洋;李春伟;

  针对饮品瓶盖缺陷检测技术存在特征提取能力不足、检测精度低、收敛速度慢等问题，提出一种基于改进YOLOv8s算法的饮品瓶盖缺陷检测模型（YOLOv8s-GCW）。以YOLOv8s算法为基准模型，在主干网络中SPPF模块的上一层加入Global Context注意力模块；使用WIoU(v3)替换原有的CIoU损失函数；构建饮品瓶盖缺陷数据集，并采用数据增强技术扩充。试验结果表明，与原模型相比，在不增加计算成本的基础上，可实现更高的检测精度，平均检测精度达到91.1%，精确率达到88.8%，召回率达到86.1%，分别提升2.5,2.5,3.0个百分点，检测速度达到96.15帧/s。研究为饮品瓶盖的质量检测提供理论支持。

  2025年02期 v.43;No.226 20-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1553K]
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• TCN-Net：融合三重注意力机制与特征聚焦扩散的烟支缺陷检测网络

  吴庆华;张哲铭;赵德华;

  针对烟支生产过程中微小微弱缺陷（如刺破、黄斑、油渍、隐形夹沫等）检测难度大、对易混淆缺陷的区分能力不足的问题，提出一种改进的缺陷检测网络TCN-Net。融合三重注意力机制，在通道、高度和宽度3个维度进行特征增强，提高微小目标的检测能力，使刺破等缺陷的mAP@0.5提升2.4个百分点；设计一种特征聚焦扩散结构，优化高层语义与低层空间特征的融合，有效提高易混淆缺陷（如油渍、黄斑等）的区分能力，使其mAP@0.5分别提升2.8,1.9个百分点；采用归一化Wasserstein距离损失函数优化目标定位，提升小目标检测精度。试验结果表明，相较于基线模型YOLOv8,TCNNet的mAP@0.5提高5.4个百分点，综合性能优于SSD,YOLOv5和YOLOv7等主流检测算法。研究为烟草工业的缺陷检测提供更精准的解决方案。

  2025年02期 v.43;No.226 30-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1435K]
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• 壁面滑移条件对豆渣螺杆挤压混合性能的影响

  吕磐;伍娟;程宇;马海乐;

  针对豆渣的双螺杆挤压仿真因忽略壁面滑移，而导致与实际不符的问题，采用广义Navier滑移准则对豆渣的混合性能进行仿真。基于Polyflow软件，以停留时间分布、分离尺度和最大剪切应力为指标，探究螺杆类型和转速对混合性能的影响，并通过试验对染色豆渣颜色分布的均匀性进行验证。仿真结果表明，无滑移时，物料在混炼块螺杆停留时间最短，为3～8 s，剪切应力稳定在4×10~(-6)～6×10~(-6) Pa；滑移条件使停留时间扩展至8～30 s；反向螺纹120 r/min时，停留时间图像呈双峰分布，削弱混合均匀性，但混炼块仍保持最快的混匀时间和6×10~(-6)～8×10~(-6) Pa的高剪切应力。验证试验表明，混炼螺杆挤出的物料颜色互嵌分布，R像素标准差为22.89，颗粒细化效果显著，与仿真结论一致。研究为双螺杆挤压工艺的优化提供理论支撑。

  2025年02期 v.43;No.226 39-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1732K]
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试验研究

• 红花总黄酮的超声辅助天然低共熔溶剂提取工艺优化

  依明·尕哈甫;周朝曦;艾尼娃尔·艾克木;古丽巴哈尔·卡吾力;

  为提高红花总黄酮的提取率，在料液比、超声功率、低共熔溶剂含水率和摩尔比等单因素试验基础上，通过响应面法优化超声提取工艺，采用体外试验分析红花总黄酮的乙酰胆碱酯酶（AchE）抑制活性。结果表明，红花总黄酮的最佳提取工艺为料液比1∶25(g/mL)、超声时间30 min、超声温度60°C、超声功率300 W、低共熔溶剂含水率37%、摩尔比1∶2，红花总黄酮的提取效率达5.07%，其AchE抑制率为65.52%。研究为红花总黄酮的开发利用提供技术支持。

  2025年02期 v.43;No.226 50-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1308K]
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• 纳豆芽孢杆菌的培养基配方优化及菌粉制备

  王艳妮;孙飞龙;何琪钰;潘禹澄;井欣蕊;

  为提高纳豆芽孢杆菌发酵液中的活菌数，通过单因素和正交试验对其液体发酵培养基成分及培养条件进行优化。考察不同碳源、氮源、无机盐及其配比对菌体生长的影响，优化离心速度、保护剂种类及菌泥与保护剂的质量比例，以制备纳豆芽孢杆菌菌粉，并将其应用于炒青绿茶中。通过定期检测绿茶的主要理化成分及感官情况，评估其保鲜效果。结果表明，纳豆芽孢杆菌的最适培养基组成为葡萄糖体积分数1.5%、酵母膏体积分数1.5%、KH_2PO_4体积分数1.5%。在此条件下培养，活菌数高达9.4×10~9个/mL。优化后菌粉的活菌数稳定为7.35×10~9个/mL。放置1年后，添加菌粉的样品中，茶多酚含量从21.75%降至15.01%，叶绿素含量从2.68 mg/g降至1.98 mg/g；未添加菌粉的样品中，茶多酚和叶绿素含量分别降至14.44%和1.69 mg/g。研究为纳豆芽孢杆菌的高效生产及绿茶保鲜技术的开发提供新思路。

  2025年02期 v.43;No.226 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1321K]
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• 响应面法结合深度神经网络优化刺五加果多糖提取工艺

  苏适;董立强;黎莉;王双侠;王喜庆;张金凤;

  为提高刺五加果多糖的提取率，提出基于Box-Behnken响应面法与深度神经网络模型（deep neural network,DNN）协同优化的微波辅助离子液体提取工艺。通过响应面设计，筛选微波功率、离子液体浓度、提取时间及料液比等参数，并构建二次回归模型；利用DNN模型解析多因素间非线性关系，优化工艺条件。结果表明，DNN模型得到的最优工艺条件为微波功率350 W、离子液体浓度0.6 mol/L、提取时间35 min、料液比1∶24(g/mL)，多糖提取率为16.71%，高于响应面法优化的提取工艺结果。体外抗氧化试验显示，刺五加果多糖对羟基自由基、DPPH自由基和ABTS~+·自由基的半数抑制浓度（IC_(50)）分别为2.36,2.05,2.47 mg/mL。研究为刺五加果在功能性食品及抗衰老保健品开发中的应用提供理论依据。

  2025年02期 v.43;No.226 66-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1677K]
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• 脂肪酶催化合成乙酸乙酯的动力学研究

  邵淑娟;罗李秀;曹体爽;王毅;郭舒;李怡萱;李丽;宗绪岩;

  为研究脂肪酶催化合成乙酸乙酯的规律，探讨不同条件下脂肪酶催化合成乙酸乙酯的效能，采用单因素和正交试验方法，研究酶添加量、底物（乙醇和乙酸）浓度和反应温度对脂肪酶催化合成乙酸乙酯的影响。结果表明，随着酶添加量、底物浓度和反应温度的增加，乙酸乙酯的生成量增加；优化正交试验得到的酯化条件：酶添加量为0.5%，乙醇浓度为280 g/L，乙酸浓度为30 g/L，反应温度为35℃，在此条件下得到乙酸乙酯的生成量为（8.29±0.08） g/L，合成的动力学拟合效果较好，相关系数达到0.998 3。研究为脂肪酶在工业生物催化中的应用提供参考。

  2025年02期 v.43;No.226 75-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1341K]
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• 姜渣姜辣素超声辅助提取工艺优化研究

  周陆红;于田利;韩鲁杰;谭金霞;王文玲;姜官顺;宋银行;

  为提高姜渣姜辣素的提取效率，以昌邑大姜加工后得到的副产物——姜渣为原料，乙醇体积分数、料液比和超声时间等为考察因素，姜辣素得率为响应值，在单因素试验的基础上，结合响应面法优化姜渣提取工艺，并研究姜渣姜辣素的体外抗氧化活性。结果表明，姜渣姜辣素最佳提取工艺配方为乙醇体积分数69%、料液比1∶21(g/mL)、超声时间15 min，此工艺下姜辣素最终得率为1.45%；姜辣素对DPPH自由基的清除能力较强，且呈浓度依赖性。此研究为姜渣姜辣素的优化提取和综合利用提供依据。

  2025年02期 v.43;No.226 82-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1217K]
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• 高压脉冲电场处理鲜切马铃薯丁的保鲜效果研究

  李少萍;张小燕;董云雷;刘威;李一然;杜志龙;

  为探究高压脉冲电场（HPEF）处理对鲜切马铃薯丁的保鲜效果，以鲜切马铃薯丁的感官评分为评判指标，测定HPEF的电场强度、处理时间、处理量对感官评分的影响；应用响应面法优化处理工艺，得到最佳保鲜工艺参数；采用优化后的HPEF工艺条件对鲜切马铃薯丁进行处理，对比HPEF处理组与对照组在贮藏期内的品质变化，测定感官评分、颜色、多酚氧化酶（PPO）活力、失重率、电导率、p H值、菌落总数在贮藏期内的变化。结果表明，影响HPEF对鲜切马铃薯丁保鲜效果的因素排序为处理量>电场强度>处理时间，最佳处理条件为电场强度9.4 kV/cm、处理时间21 min、处理量1 130 g；应用HPEF处理的鲜切马铃薯丁在4℃贮藏30 d的过程中，处理组的PPO活力峰值比对照组低30%；第30 d时，处理组的L~*值为63.0，失重率为3.50%，电导率为425μs/cm,pH值为5.18，菌落总数为7.45 lg(CFU/g)。研究为果蔬的钝酶杀菌提供新方法。

  2025年02期 v.43;No.226 88-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1480K]
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• 定向氧化竹粉制备透明性聚乙烯醇复合薄膜

  陈祥慈;庄宁;张灿;莫书森;田升升;游峰;郑华明;

  为提高竹资源的综合利用率及附加值,以天然竹粉为原料,通过酸性H_2O_2溶液脱除木质素,利用高碘酸钠对脱除木质素后的竹粉进行选择性氧化处理,然后与聚乙烯醇溶液混合,采用流延成型工艺制备不同组分含量的透明薄膜PVA,5-DBP,5-0BP。采用化学分析法对竹粉的成分进行分析,利用X射线衍射技术及傅里叶变换红外光谱技术对处理前后的竹粉进行表征,并对薄膜的光学性能、机械性能和防水性能进行研究。结果表明,经过酸性H_2O_2处理的竹粉中木质素含量显著减少至4.11%;定向氧化处理后,竹粉中醛基含量增加至4.21 mmol/g,结晶度降低;所制备的5-0BP透光率和雾度值分别为90.38%和6.45%,展现出优异的透光性;与纯PVA薄膜相比较,5-0BP薄膜的拉伸强度从33.24 MPa提升至38.95 MPa,水接触角从38°增加至66.5°。研究为“以竹代塑”战略的实施开辟一种新的应用途径。

  2025年02期 v.43;No.226 96-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1291K]
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• 联合发酵薏苡仁酸奶的研制及品质评价

  游新侠;田红涛;朱玲;胡航伟;程晶晶;蔡宗亮;李冰倩;

  为研究乳酸菌、酵母菌联合发酵对酸奶风味、质地、微观结构等品质的影响,以感官评价、酸度、黏度为依据,在单因素试验的基础上,通过响应面优化发酵条件和工艺,并进行品质评价,以及乳酸菌总数和大肠菌群情况。结果表明,最佳工艺为薏苡仁质量分数12%、乳酸菌和酵母菌接种比例4.5:1、菌种接种量0.45%、赤藓糖醇质量分数13%、发酵时间7.5 h,制备的薏苡仁酸奶色泽均匀,风味独特,酸甜适中。薏苡仁酸奶酸度较市售酸奶的98.67°T低20.77°T;黏度为12.1 Pa·s,与市售酸奶相差不大;硬度2.20 N,黏性1.37 N·s,弹性0.35,胶着性1.28 N,内聚性0.93,分别比市售酸奶高0.65 N,0.42 N·s,0.09,0.4 N,0.52;微观结构显示,酸奶中酪蛋白簇间距小,脂肪分布均匀,更易消化吸收;乳酸菌总数为1.2×10~7CFU/mL,未检测到大肠菌群。研究为药食同源食品的开发和发酵菌种的多样化提供参考。

  2025年02期 v.43;No.226 103-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1300K]
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