一种研究电磁场对冻结过程影响的实验平台的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种用于研究电磁场对冻结过程影响的实验平台。
【背景技术】
[0002]制冷与冷藏技术使得食品储存保鲜成为可能，在低温环境下，微生物的呼吸作用会降低，酶的活性也会减弱，实现了温度对微生物和酶的腐败作用的抑制。随着现代科技的不断发展，人们对于生活质量的需求越来越高，对食品在低温下的保存时间和效果提出了新的更高要求。
[0003]在低温下生物体的生化活动进行的十分缓慢，细胞处于休眠状态，生物体能够在低温下长期保存，却极易在降温和复温过程中受溶液冻结、融化以及溶液渗透压力变化等因素的作用而受到损伤，主要原因是在“危险O?_60°C温度区”内细胞内极易形成冰晶结构破坏细胞膜活性。冰晶的形成对于生物体的低温保存具有重要的影响，研究其影响因素及规律对于提高食品保鲜的质量有重大意义。
[0004]玻璃化保藏技术指当溶液快速降温达到较低温度时，形成的一种高粘度的介于液体和固体之间的一种非晶体的透明的玻璃状态，在此过程中，不产生冰晶结构，分子不重新排列，不发生剧烈运动。通过玻璃化法降温保存细胞时，细胞内外的水都不形成结晶，细胞结构不会受到破坏从而细胞得以存活。
[0005]玻璃态的物理性能决定了玻璃化是一种可以减轻冷冻细胞和组织损伤，可长期保存细胞和组织的方法。玻璃化低温保存技术能够有效防止细胞内冰晶机械损伤和溶液损伤，极大地降低生化反应速率，使细胞组织长期保持稳定状态，提高细胞存活率。
[0006]由于食品内部热量传递慢，需保存的食品体积较大，且形状不规则，一般无法达到完全玻璃化保存所需要的冷冻速率，只能采用部分玻璃化贮藏，不需特别高的冷冻速率，并通过添加剂提高玻璃化转变温度，但是又带来了食品添加剂的安全问题。
[0007]近年来的实验表明，电磁场的生物效应确实存在，电磁场的非热效应是一个研究重点，电磁场通过生物体温度升高的热作用以外的方式改变生理生化过程的效应。研究电磁场的生物效应，辅助快速冷冻实现生物体的低温保存。通过电磁场的生物效应对冷藏保存的食品或生物进行作用，使其能够实现玻璃化低温保存改变以往冷冻过程中食品水分子团的冻结不均匀、细胞易受损，解冻时滴液新鲜度和口感大打折扣的缺点，提高冻结速度，降低能耗，抑制细菌生长。
[0008]但是，目前研究利用电磁场辅助快速冷冻技术的理论解释尚不成熟，缺乏有效研究将电磁场生物效应与低温技术进行有效结合以改善低温保存过程中冻结品质的平台。
【发明内容】
[0009]针对目前电磁场对冻结过程影响的研究技术存在的问题，本实用新型提供一种用于有效研究电磁场对冻结过程影响的实验平台。
[0010]本实用新型的研究电磁场对冻结过程影响的实验平台，采用如下技术方案:
[0011]该实验平台，包括磁场发生装置、磁场测量装置、速冻制冷装置、温度测量装置、图像采集装置、生化特性分析装置和数据处理装置，磁场测量装置、速冻制冷装置、温度测量装置、图像采集装置和生化特性分析装置均与数据处理装置连接，磁场测量装置置于磁场发生装置中。
[0012]所述磁场发生装置包括亥姆霍兹线圈和稳压电源，亥姆霍兹线圈与稳压电源连接。稳压电源包括可调直流稳压电源和可调交流稳压电源。通过选择不加电源、加直流稳压电源或者是交流稳压电源，亥姆霍兹线圈可以在两线圈中间的区域形成无磁场、静磁场和交变磁场三种工况。
[0013]所述磁场测量装置选用高精度特拉斯计。
[0014]所述速冻制冷装置包括液态样本速冻制冷装置和固态样本速冻制冷装置;液态样本速冻制冷装置包括保温槽、器皿和恒温水浴槽，器皿置于保温槽内，恒温水浴槽通过回液管和进液管与保温槽的上下端连接；固态样本速冻制冷装置包括食品速冻库、屏蔽箱和载物台，屏蔽箱放置在食品速冻库内部，屏蔽箱内设置有对照区，屏蔽箱内在对照区的内外各设置一个载物台，对照区外的载物台置于磁场发生装置内。
[0015]所述温度测量装置包括热电偶和数据采集仪，热电偶与数据采集仪连接，数据采集仪与数据处理装置连接。热电偶置于液态样本速冻制冷装置的器皿内，对液态样本的过冷、冻结过程进行温度测量，实时地通过热电偶将温度信号用数据采集仪传输到数据处理
目.ο
[0016]所述图像采集装置包括显微镜和摄像头，摄像头置于显微镜上方，摄像头与数据处理装置连接。显微镜置于速冻制冷装置中的液态样本速冻制冷装置上，摄像头拍摄液态样本的结晶生长过程，将采集的视频信息传输到数据处理装置。
[0017]所述生化特性分析装置采用质构分析仪，对固态样本在冷冻前和冻结解冻后分别进行生化特性分析。
[0018]上述实验平台能够改变磁场类型(无磁场、静磁场、交变磁场)、设置调节电磁场的强度、制冷速度和温度，利用视觉采集系统和图像处理软件获得液态样本(水、生理盐水)冻结过程结晶速度、结晶形状、结晶大小的数据，利用生化特性分析装置获得固态样本(猪肉、牛肉等)冻结前、冻结解冻后的生化特性数据，并利用数据分析软件处理磁场类型、磁场强度数据、制冷速度和温度数据与液态样本结晶速度、结晶形状、结晶大小等数据之间的关系，利用数据分析软件处理磁场类型、磁场强度数据、制冷速度和温度数据与固态样本在冷冻前、冻结解冻后的生化特性数据之间的关系，从而，研究电磁场的类型和强度对液态样本过冷、结晶过程的影响、以及电磁场的类型和强度对固态样本的冻结过程的影响。
[0019]本实用新型结构清晰，能够实现对液态样本和固态样本的冷冻实验，可以用来评价电磁场对于液态样本的过冷、结晶过程的影响，以及分析电磁场对于固态样本的冻结过程的影响，探索和提供电磁场的类型和强度对食品冻结过程影响的定性、定量分析数据，为开展科学研究和为实际应用提供技术支持。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型电磁场对冻结过程影响实验平台的结构示意图。
[0021]图2是本实用新型中液态样本速冻制冷装置的结构示意图。
[0022]图3是本实用新型中固态样本速冻制冷装置的结构示意图。
[0023]图中:1、磁场发生装置，2、磁场测量装置，3、样本，4、速冻制冷装置，5、温度测量装置，6、图像采集装置，7、生化特性分析装置，8、数据处理装置，9、亥姆霍兹线圈，10、稳压电源，11、恒温水浴，12、保温槽，13、低温载冷剂，14、进液管，15、回液管，16玻璃器皿，17、液体样本，18、热电偶，19、显微镜，20、摄像头，21、数据采集仪，22、食品速冻库，23、屏蔽箱，24、对照区，25、磁场区，26、载物台，27、固体样本。
【具体实施方式】
[0024]本实用新型的研究电磁场对冻结过程影响的实验平台，如图1所示，包括磁场发生装置1、磁场测量装置2、样本3、速冻制冷装置4、温度测量装置5、图像采集装置6、生化特性分析装置7和数据处理装置8。磁场测量装置2、速冻制冷装置4、温度测量装置5、图像采集装置6和生化特性分析装置7均与数据处理装置8连接。磁场测量装置2采用数字式特斯拉计，在速冻制冷样本3之前，