脉冲电场预处理在果蔬干燥中的应用研究进展

脉冲电场(Pulsed Electric Field,PEF)作为新型的非热预处理技术,具有耗时短、能耗低、绿色环保等优良特性。本文综述了脉冲电场的作用机理及其作为预处理技术在果蔬干燥领域的应用,如热风干燥、冷冻干燥、微波干燥、渗透干燥、喷雾干燥和真空干燥。与未处理相比,PEF预处理可以提高脱水速率,降低生产成本,提高样品中营养成分的保留率,使干燥产品的品质更佳。但PEF存在参数与处理基质之间的特异性,预处理食品的安全性等问题,后续需加强PEF的参数匹配及安全性研究,为PEF预处理在果蔬干燥领域的深入研究提供新的思路和参考。

基于黏土+表面活性剂协同乳化的采出液高频电脉冲脱水机理研究

在高频脉冲电场下,通过控制变量法对电场强度、频率、时间等因素进行合理改变,得出其对电场脱水效果的影响规律。向油水混合溶液中加入乳化剂和黏土,判断乳化剂和黏土对电场脱水效果造成的影响。从实验结果中可以得到存在最佳的电场强度为6 kV,最佳电场频率为2 kHz。随着外施电场强度增加,脱水率逐渐增高,当外施电场强度超过水滴临界破裂电场强度时,脱水率有所下降,且脱水电场不稳定;当外施电场频率使水滴达到共振时水滴振幅最大、脱水效果最好。随着施加电场时间的增加和温度的升高,脱水率逐渐增加,并且都在达到一定数值后脱水率变化极小或不变。加入乳化剂后脱水率减小,并且在乳化液中加入黏土后脱水率降低幅度更大,说明形成了黏土+乳化剂的协同乳化体系。当加入黏土质量超过一定质量后,脱水率围绕一定数值上下波动,不会产生很大的变化;在加入破乳剂后,脱水率上升并达到最大值。

高频脉冲原油电脱水供电控制技术与装置研制

针对传统电脱水器对原油三次采出液处理困难的难题,提出了高频脉冲原油电脱水的方法,并详细分析了利用该方法进行原油脱水的优点.结合现场脱水工艺的要求,给出了高频脉冲原油电脱水供电装置的实现方案,并开发出以三相全桥可控整流、IGBT全桥逆变为核心的新型高频脉冲原油电脱水供电装置.针对原油电脱水实际应用中经常出现的高压短路现象,提出了长时间范围内的恒流与恒压和短时间范围内过流与过压的双重保护方案.经现场试验验证,该装置具有运行稳定、脱水效率高和节能等优点,实现了设计要求,并满足了油田现场原油电脱水的需求.

脉冲电场预处理马铃薯片微波干燥动力学研究

采用自制脉冲电场(Pulsed electric field:PEF)装置,研究了不同脉冲频率和电场强度预处理对马铃薯片微波干燥特性的影响.设计了3因素(脉冲频率、电场强度、微波功率密度)2指标(脱水速率和厚度比)二次回归正交组合试验.对试验结果采用SPSS软件进行回归分析,得出PEF预处理后马铃薯片微波干燥动力学方程和2指标回归方程.结果证明,经PEF预处理后马铃薯片微波干燥速率快于未经预处理的马铃薯样品;马铃薯微波干燥方程分段适用Page模型;试验验证了干燥动力学方程和回归方程的预测性都较好(p<0.05).采用MATLAB软件对2指标回归方程进行综合优化,得到可供参考的脉冲电场预处理马铃薯片微波干燥工艺参数,即脉冲频率、电场强度、微波功率密度分别为30 Hz、1.0 kV/cm、1.0 W/g.

停留时间对动态脉冲电脱水性能的影响

基于动态脉冲电脱水试验,考察停留时间对高压高频脉冲动态电脱水性能的影响。试验结果表明,随停留时间的增加,动态电脱水器的水处理效率和油处理效率显著增大,脱水功率小幅增加。高电压、长停留时间条件下,电脱水器的有效容积利用率小幅下降,脱水能耗随电压增大而增加的趋势有所减缓。当停留时间较长时,高频下乳状液吸收的电场能过高,大大增加了过度极化和电分散现象发生的趋势,动态电脱水性能下降。高含水率、高电压和高脉宽比条件下,应采用较低的停留时间,以避免极板击穿、垮电场等事故的发生。该项研究成果为高效紧凑静电脱水设备的研发奠定了基础。

脉冲电场预处理马铃薯片微波干燥工艺研究

以马铃薯片微波干燥单位时间降水率和收缩率为试验指标,进行了3因素(脉冲频率、电场强度和微波功率密度)2次回归正交试验.试验结果使用SPSS统计软件进行回归分析,得到各指标回归方程;并采用MATLAB软件编程对指标进行综合优化,得出最优工艺组合(41.67 Hz,2.0 kV/cm,1.0W/g).将其中2因素固定在最优水平上,逐个分析另1因素对各指标的影响,结果表明马铃薯片微波干燥单位时间降水率随电场强度的增大先增大后减小,随微波功率密度的增大而增大;马铃薯片微波干燥收缩率随脉冲频率和微波功率密度的增加先减小后增大.在最优工艺组合下,马铃薯片微波干燥单位时间降水率为0.881%/min,收缩率为0.545 mm/mm.

原油脉冲电脱盐技术研究

分析原油脉冲电脱盐技术的脱盐/脱水机理。以10 L/h的两级动态原油脉冲电脱盐装置,采用正交试验法对影响原油脉冲电脱盐效果的7个因素进行研究。结果表明:在原油处理量提高60%的情况下,采用优选的工艺条件,二级电脱盐后原油的盐质量浓度小于3.0 mg/L,水质量分数小于0.3%,切水含油浓度小于100 mg/L,达到了深度脱盐的技术要求;与普通交流电脱盐相比,脉冲电脱盐节电率可达58.9%。

极板结构及布置方式对动态脉冲电脱水的影响

基于动态脉冲电脱水实验及数值模拟手段,全面考察了极板结构及布置方式对动态脉冲电脱水性能的影响。结果表明,在停留时间一定的前提下增加极板长度,可提高脱水器内乳状液的湍流程度,增加水滴的静电聚结几率,提高乳状液的破乳分离效果,而脱水能耗小幅增加。极板倾斜放置时,电场梯度的存在改善了分散相水滴的受力状况,促进了水滴的聚并沉降,并在一定程度上降低了大水滴的过度极化和电分散趋势,动态电脱水器的性能得到提升。实验条件下,电场方向与水滴沉降方向正交时,水滴的静电聚结几率较大,脱水效果较佳。

高压原油脉冲电脱水试验

Dehydration(demulsification)experiment on oil\|water emulsion based on the high pressure pulse electric fields or on the synergistic action of high pressure pulse field and the centrifugal force field.The experiment result shows that this dehydration technology opens up prospects for commercial application.

原油电破乳新技术

扼要地介绍了破乳过程的机理；脉冲电压与直（交）流电压联合使用、脉冲电压－离心场联合使用、脉冲电压－研磨法联合使用的破乳新方法。它们对难破乳的原油有极佳的破乳效果。

塔河油田酸化油高频脉冲电脱水实验研究及现场应用

针对塔河油田酸化油乳化程度高,常规方法无法实现深度脱水的问题,通过高频脉冲电脱水单因素实验,考察脱水电压、频率、脉宽比和温度4个因素对脱水性能的影响。实验结果表明,高频脉冲电脱水的最佳参数为电压1 300 V、频率16 kHz、脉宽比70%。现场试验表明,高频脉冲电脱水装置在设计处理量以内运行时,能有效地将酸化油、老化油含水率降低至1%以下,经济效益显著。

变频脉冲电脱电源应用于老化原油脱水实验

本实验利用研制的新型变频脉冲电脱电源对老化原油进行电脱水实验,评价江汉油田的老化原油电脱的工艺,通过反复的试验找出最佳脱水效果的工艺参数,合适的脱水电压、频率、脉宽、温度等参数。

海上油田原油变频变压脉冲脱水电源研制

鉴于海上油田环境条件苛刻,现有原油脱水电源技术存在不足以及应用过程中存在的问题。文中提出一种采用两级架构、多单元串联组合设计模式,研制出一种频率、电压、脉冲连续可调的电源设备。它能实现不同含水率的油田采出液一站式分离,减少了破乳剂用量,降低了处理成本。目前已在渤海油田原油分离、老化油处理、酸化压裂返排液处理中成功应用。

节能高效电脱水器的技术优势

鼠笼式脉冲电脱水器是采用鼠笼式电极结构和高压脉冲电场相结合的方式对原油进行脱水处理。鼠笼式电极结构提高了电脱水罐利用空间,并且能在原油流动方向上形成下弱上强逐层变化的电场,与原油含水量在罐内下高上低的分布特点相适应。高压脉冲电场使油水乳化颗粒在瞬间高压下极化、聚结。智能调节供电系统可避免因短路或电流增大导致电场电压的降低。总之,这款高效电脱水设备能满足社会对节能降耗的迫切需要。

高频脉冲原油电脱水供电装置的研制及应用

通过对原油乳化液导电性能的分析,提出了采用高频脉冲电脱水供电装置,解决了油田3次采出液脱水难的问题.详细介绍了高频脉冲原油电脱水供电装置的结构、工作原理以及现场应用中所取得的效果.与常规电脱水装置相比高频脉冲电脱水装置在电场平稳性及处理效果方面有明显的优越性,在生产中取得了良好的效果,解决了复合驱采出液的脱水难题.

老化油乳化液在高频/高压脉冲交流电场下的破乳脱水实验研究

基于中海油深圳分公司流花11-1油田老化油配制的W/O型乳化液,采用静态静电聚结破乳实验,并辅助以离心机强化脱水,针对高频/高压脉冲交流电场下电场强度、频率、电压波形、含水率等因素对老化油乳化液电场破乳脱水效果的影响进行研究。结果表明:老化油乳化液的反相点位于40%～50%之间,W/O型老化油乳化液破乳脱水的最优电场参数为电压6kV、频率2kHz,波形为矩形波;以含水率40%较稳定老化油乳化液为例,其脱水率可达74.074%;改变乳化液含水率,最优电场破乳参数不变。上述研究结果可为流花油田老化油处理流程的改造提供设计参考,并可为生产运行参数的改进提供依据。

低压脉冲电场对高浓度O/W型乳化液破乳特性的影响

为实现高含油浓度O/W型乳化液的电场破乳预分水,借鉴电絮凝技术的工作原理自行设计了静态序批式电场破乳预分水实验装置。在对乳化液理化特性进行量化表征以确保其稳定性的基础上,以预分水率为主要评价指标,系统实验研究了电场形式、峰值电压、脉冲频率、占空比及含水率对O/W型乳化液静态破乳预分水特性的影响。结果发现,脉冲直流方波电场下乳化液的破乳效果比直流电场较好;含水率降低使乳化液的破乳程度减弱;峰值电压、脉冲频率和占空比都存在一个最优值。当施加脉冲直流方波电场、电压幅值为40V、脉冲频率为2kHz、占空比为0.5、加电时间为30min时,含水率90%乳化液的预分水率达87.18%。基于实验过程中的现象推测,高含油浓度O/W乳化液的破乳预分水机理包括双电子层作用和类似电絮凝作用。

物理场辅助渗透脱水技术及其在果蔬干燥中的应用

渗透脱水是一种促进果蔬干燥、保持果蔬感官和功能特性、延长果蔬货架期的非热加工技术。渗透脱水技术的主要缺点是传质效率低,物理场辅助渗透脱水技术可有效地提升渗透脱水效率。物理场辅助渗透脱水技术包括:超声波辅助技术、真空辅助技术、高静水压和高压脉冲电场辅助技术,是近年来果蔬干燥研究的热点。通过研究归纳国内外相关文献,分别从果蔬渗透脱水的机理及其传质效率影响因素、物理场辅助渗透脱水技术及动力学模型、物理场辅助渗透脱水在果蔬干燥的应用3个方面综述了物理场辅助渗透脱水技术近年来的研究进展,总结应用中存在的问题,提出未来发展方向。

新疆油田稀油乳状液高频脉冲低温电脱水可行性试验

随着新疆油田进入开采中后期,原油采出液性质日趋恶劣,电脱水技术面临脱后含水高、能耗增加、操作不稳等诸多问题.为探索适用于现场的高效低耗电脱水技术,在对原油粘温特性、密温特性和界面张力等性质全面测定的基础上,基于高频脉冲电聚结技术,开展新疆油田二厂81#原油采出液低温电脱水试验.结果表明,电压幅值为4 kV、频率为5 kHz、脉宽比为0.5、操作温度为35℃、脱水时间60 min时,原油脱水效果最优,脱后含水率可降至0.5%以下,符合外输要求.研究结果为油田原油采出液低温电脱技术的实现提供了重要参考价值.

海上油田高频电脱水电极实验研究

随着国家海洋战略的实施,海上石油开采规模越来越大,但海上开采的原油通常为油水乳化液,需进行脱水处理。同时,三次采油技术中加入的化学物质也使得在实际电脱水过程中出现油水乳化液的稳定性增强、脱水效率低、电场不稳定、电脱水难度增加的现象。针对当前电脱水技术现状,结合高频电脱水原理与特点,利用COMSOL软件进行电场数值计算,对高频电脱电场进行仿真分析研究,得出最佳电场形式。通过改变电极实现对理想电场形式的构造,设计出新型异径圆柱电极。对不同半径比的电极进行静态试验,验证该种电极在不同半径比下的电脱水效率,发现该电极在原油含水率为50%、电脱水温度在70℃左右时,电脱水效率显著提高。半径比为1∶1.5的电极在电压为5 kV、频率为3.6 kHz、占空比为80%时,电脱水效率最高,电脱水40 min后,含水率可下降到1%左右。