热风-脉动压差闪蒸干燥对苹果片水分及微观结构的影响

该文应用菲克第二定律、采用低场核磁共振及磁共振成像系统（MRI,magnetic resonance imaging）、差示量热扫描、扫描电子显微镜等技术,分析不同预干燥温度对苹果片脉动压差闪蒸干燥过程中水分扩散和微观结构的变化。试验结果显示：随预干燥温度升高,水分扩散速率加快,有效水分扩散系数随温度升高而变大,整体范围在9.84×10-9～7.24×10-8 m2/s;干燥作用引起水分状态由高自由度向低自由度迁移,自由水含量在干燥初期迅速降低,不易流动水含量先增加后降低;MRI结果表明：苹果鲜样水分集中于中心部位,随干燥进行,水分向外扩散并均匀分布于样品中,含水率的降低,导致图像亮度呈现降低趋势,同时样品表现出向中心收缩的现象;脉动压差闪蒸干燥过程中,含水率与玻璃化转变（Tg）和水分活度（aw）之间表现出极显著相关性（R＞0.90,p＜0.01）,含水率的降低引起Tg升高、aw降低,且Tg与aw之间呈线性相关（R2＞0.81）;水分的散失导致微观结构发生变化,细胞破裂形成空腔,脉动瞬间的真空作用促使苹果片多孔海绵状结构进一步形成,赋予其酥脆口感。该试验可以为苹果片在脉动压差闪蒸干燥方面提供理论依据和技术参考。     

牛肉干中红外-热风组合干燥工艺中水分迁移规律

为研究牛肉干中红外-热风组合(combined mid-infrared and hot air,CMIHA)干燥过程中水分迁移的规律,进而阐明这种干燥工艺的合理性,在干燥温度70℃,辐射强度0.48 W/cm2,辐射距离8 cm,风速1 m/s的条件下,通过对比牛肉干CMIHA干燥和热风(hot air,HA)干燥的干燥曲线、热收缩率及测定水分扩散率、内外温差等指标,研究了牛肉干CMIHA干燥过程中水分迁移变化;借助水分低场核磁共振波谱(low field magnetic resonance spectroscopy,MRS)及氢质子成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术分析牛肉干CMIHA干燥和HA干燥过程中水分的状态变化及分布,比较2种干燥方法对牛肉干内部3种状态水的横向弛豫时间、含量、信号幅度及H质子密度的影响,揭示CMIHA干燥牛肉干水分迁移规律。结果表明,与HA干燥相比,CMIHA干燥能够显著提高(p0.05)干燥过程中牛肉干的内、外部温度及其温差,显著降低牛肉干收缩率(p0.05),从而提高CMIHA干燥的水分扩散率(p0.05),加快水分的迁移,提高干燥效率(p0.05);这是由于干燥初期CMIHA干燥能够显著提高牛肉干不易流动水和自由水的横向弛豫时间(p0.05),加快内部不易流动水向自由水的转变,不易流动水的含量、信号幅度显著降低(p0.05),自由水的含量、信号幅度显著提高(p0.05),促进自由水扩散至物料表面而散失;此外,2种干燥方法对牛肉干干燥过程中结合水的影响差异不显著(p0.05)。研究结果为CMIHA干燥在牛肉干生产上的应用提供了理论依据。     

工艺参数对苹果变温压差膨化干燥过程中水分扩散的影响

利用非稳态菲克第二定律计算苹果片变温压差膨化干燥过程中水分扩散系数,讨论膨化温度、抽空温度和切片厚度对苹果片干燥过程中水分扩散的影响.采用Page、Henderson&Pabis和Logarithmic3种数学模型对苹果膨化干燥过程中水分的扩散进行了模型拟合,由模型统计参数平均偏差(MBE)、相对平均标准差(RMSE)、卡方(X2)、模型拟合效率(EF)值及决定系数r2评价模型优劣.结果表明:Logarithmic模型能够很好地描述苹果片变温压差膨化干燥中水分扩散的过程(r2≥0.97).试验设定工艺参数下,有效水分扩散系数De.在98.034×10-12 ～274.165×10-12m2 ·s-1之间,并且有效水分扩散系数随膨化温度、抽空温度的升高而升高;随切片厚度的增加而降低.     

利用核磁共振成像技术分析胡萝卜干燥过程中内部水分传递

为可视化果蔬干燥过程中内部水分传递现象,利用低场核磁共振成像技术（magnetic resonance imaging, MRI）研究了圆柱状胡萝卜40、70℃热风干燥过程中内部水分传递过程,获得了物料收缩状态下水分廓线特征和变化规律。研究表明,干燥过程中,胡萝卜样品的水分廓线沿径向、轴向同时向中心不规则收缩,其内部的水分传递是一个多维、非稳态传递过程,并具有non-Fickian传递特征;干燥初始,水分梯度在物料表面迅速形成。随着干燥的进行,物料干基含水率低于7.33 kg/kg时,其湿区直径收缩比率大于实测直径收缩比率,表面成为“干区”,干湿界面退缩到物料内部。圆柱状胡萝卜的热风干燥过程可以用Henderson-Pabis模型进行描述,所建水分传递模型可以很好地模拟70℃干燥试验结果,最大相对误差为7.69%,出现在干燥最后阶段,其他时刻相对误差低于4%;物料中心层水分传递模型可以很好地预测40℃干燥试验过程。研究结果可以为干燥工艺的选择以及物料收缩状态下水分传递过程的理论模拟提供支持。     

稻谷烘干过程中的水分扩散特性与品质特性

为深入研究稻谷高效均匀化烘干过程中的水分扩散与质量转变耦合特性,该文测定了玉香油粘稻谷经50、65、80℃分别烘干时的水分有效扩散系数;检测了以上3种温度分别烘干稻谷的色差、籽粒颖壳断面孔隙率与分形维数及玻璃化转变温度,考察了已烘干稻谷的含水率、硬度、爆腰率、发芽率等过程品质差异。结果表明:玉香油粘稻谷烘干过程的有效水分扩散系数为3.576×10-8e15 684/Tm2/s;随烘干温度增加,籽粒颖壳断面的孔隙率由鲜谷的0.39±0.06依次降为0.22±0.09、0.17±0.04、0.13±0.05,但烘干稻谷的分形维数、色差、玻璃化转变温度则较其鲜谷波动增加;已烘干稻谷的含水率、硬度、爆腰率、发芽率组间差异显著(P0.05)。50℃烘干稻谷的爆腰率、发芽率性能优,宜选为稻谷烘干常用工艺温度,研究结果为稻谷高效均化烘干提供了理论与基础数据参考。     

辐照苹果的干燥特性研究

苹果经⁶⁰C_O-γ射线辐照预处理后进行热风干燥，结果表明：与未辐照苹果干燥相比，辐照后切片苹果的失水过程仅为降速过程，总失水速度加快；干燥过程中物料温度高；辐照剂量增加，失水速率高，物料温度升高。     

超声预处理对猕猴桃水分状态及热风干燥特性的影响

为了进一步明确超声预处理技术对猕猴桃及其热风干燥的作用效果,该文研究了200～600 W超声功率和10～30 min超声时间对猕猴桃片中水分状态和分布、营养成分和后续热风干燥过程中干燥特性、水分迁移规律,以及干燥后样品的微观结构、色泽和质构特性的影响.超声预处理能够引起猕猴桃片中水分流动的变化和重新分布,从而加快热风干...     

风干白鲢的热风干燥模型及内部水分扩散特性（简报）

白鲢(Hypophthalmichthyx mortitrix)鱼块经腌制后,用热风干燥制成风干鱼,研究鱼块干燥曲线及内部水分扩散特性,为风干白鲢的工业化生产提供理论参数.结果表明,提高热风温度和风速能明显加快鱼块的干燥速率、缩短干燥时间.基于Fick扩散定律建立的风干白鲢的干燥模型具有较高的拟合精度.干燥过程中鱼块的有效水分扩散系数随含水率的降低先减小后增大,随热风温度和风速的提高而增大.平均有效水分扩散系数为1.3×10-11-4.3×10-11m2/s.     

用低场核磁分析胡萝卜切片干燥过程的内部水分变化

为研究胡萝卜切片在干燥过程中内部水分变化的特征,采用电热恒温干燥箱在40、50、60、70和80℃的条件下对胡萝卜切片进行热风干燥试验,应用低场核磁共振(low field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)的横向弛豫时间(T2)反演谱分析胡萝卜切片在干燥过程中内部水分的变化。试验结果表明:干燥过程改变了胡萝卜样品中水的结合状态,自由度高的水分向自由度低的迁移;随着干燥温度升高,干燥速率加快,但温度为80℃时,由于物料表面结壳阻碍了水分的外迁从而影响干燥速率。试验数据为果疏变温联合干燥工艺和干燥转换点的确定提供参考。     

莲子薄层热风干燥特性与水分变化规律

为了解莲子干燥过程中水分传递过程,监控、预测水分变化,该文通过开展莲子薄层热风干燥试验,考察了莲子在不同干燥温度(50、60、70、80、90℃)下干燥特性,建立了莲子热风干燥试验模型;利用低场核磁共振技术(nuclear magnetic resonance,NMR),弛豫时间(transverse relaxation time,T2)和成像(nuclear magnetic resonance imaging,MRI),考察了干燥过程中莲子内部水分分布状态与变化规律。结果表明,莲子干燥一直处于降速干燥段;干燥温度显著影响干燥过程(P0.05),干燥温度升高,干燥时间缩短;通过比较4种数学模型,发现莲子干燥过程采用Midilli模型(决定系数R20.998)进行准确模拟(相对误差E10%);有效扩散系数在6.056 7×10-10~1.660 3×10-9 m2/s之间,并随着干燥温度的升高而增大;活化能为24.268 5 k J/mol。核磁共振试验表明,半结合水是莲子的特征水分,占新鲜莲子总水分的85.59%,其脱除过程呈现指数特征(R20.91);干燥过程中,不同状态的水分流动性变差。莲子内部存在水分梯度,表层最先失去水分,莲芯水分最后脱除;干燥终止时,剩余水分主要存在于莲芯部位。MRI为确定莲子干燥终点提供了直观的参考依据。研究结果可为控制莲子热风干燥过程、优化干燥工艺参数提供理论依据。     

预冻对苹果片真空冷冻干燥特性及品质的影响

预冻是果蔬真空冷冻干燥(Freeze Drying,FD)的必须工艺环节,预冻冻结速率和冻融处理(Freeze Thaw Cycles,FTC)可用于调控果蔬FD干燥效率和改善产品品质。为探究冻结速率和冻融处理对FD苹果片干燥特性和品质的影响,缩短干燥时间并保持原料品质,该研究采用不同温度(-20℃、-80℃、液氮冻结)预冻和1～3次冻融(FTC-1、FTC-2、FTC-3)处理苹果片,探讨预冻处理对FD苹果片冻结特性、干燥特性,及微观结构、色泽、硬脆度和营养功能等核心品质的影响。结果表明,相较快速冻结处理(-80℃),缓慢冻结(-20℃)处理的苹果片FD干燥时间缩短5%,脆度提高50.1%,感官评价得分较高;相比于-20℃预冻组,FTC-1处理的苹果片具有较均匀的大孔隙结构,比孔容提高37.2%,FD干燥时间缩短15.3%,干燥能耗降低约14.6%,脆度增加117.6%;-20℃缓慢冻结联合冻融1次处理可显著提高苹果片干燥效率及综合品质。     

不同干燥方式对柠檬片干燥特性及品质的影响

为探索不同干燥方式对柠檬片干燥特性及品质的影响,该研究采用真空冻结冷冻干燥、传统冷冻干燥、热风干燥3种方式进行对比干燥试验。结果表明,真空冻结冷冻干燥柠檬片工艺耗时比传统冷冻干燥节省5 h,但是热风干燥2倍以上;耗电量比传统冷冻干燥节省14.27%,但是热风干燥5倍以上;真空冻结冷冻干燥、传统冷冻干燥、热风干燥柠檬片维生素C保存率分别为66.03%、45.45%、19.14%,复水比分别为4.60、3.97、2.24,差异显著(P0.05);热风干燥柠檬片色差值显著(P0.05)高于两组冷冻干燥柠檬片,而两组冷冻干燥柠檬片色差值未见显著差异(P0.05);真空冻结冷冻干燥柠檬片中5种主要挥发性风味化合物保存率显著(P0.05)高于传统冷冻干燥柠檬片,热风干燥柠檬片保存率最低(P0.05)。3组干燥柠檬片残留水均呈现自由水、不易流动水、结合水3个横向弛豫时间峰位,干燥样品残留水分中结合水占比例最高,不易流动水和自由水占比例较小,热风干燥柠檬片横向弛豫时间峰位相对其他两组呈现小幅度的右移趋势;两组冷冻干燥柠檬片感官特征总评分差异不显著(P0.05),热风干燥柠檬片在色泽、质地、柠檬味上远不及两组冷冻干燥柠檬片感官特征丰富。真空冻结冷冻干燥是高附加值柠檬片的首选干燥方法。该研究结果为柠檬片干燥加工技术提升提供参考。     

茄子红外辐射干燥特性及色泽变化

摘要：为探索高效节能的干燥方式,得到高质量的干制品,该文在不同干燥温度、样本厚度和辐照距离的条件下,研究了红外辐射加热干燥对茄子干燥特性和色泽的影响;并利用多元非线性回归方法,建立了干燥时间及色差总值（ΔE）与干燥温度、样本厚度以及干燥距离之间的二次多项式回归方程,相关系数分别是0.9888和0.9703,方程拟合程度较好。结果表明,选用合适的干燥条件及参数,可以显著提高茄子的干燥速率,保持产品的色泽;红外干燥茄子的单位耗能为2.48 MJ/kg(H2O),相比于热风干燥,可节能22.7%。     

直触式超声功率对梨片超声强化热风干燥水分迁移的影响

为探讨直触式超声对梨片热风干燥过程的水分迁移强化效应,在不同超声功率下进行梨片超声强化热风干燥试验,应用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术的自旋-自旋弛豫时间T2反演图谱及磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术分析超声功率对梨片干燥过程中内部水分状态与迁移变化的影响。结果表明:梨片热风干燥属于内部扩散控制,在梨片热风干燥过程中施加超声有利于增强内部传质、加快干燥进程;干燥温度为45℃时,超声功率升至12、24、36、48 W时,对应平均干燥速率比0 W时分别提高了13.1%、49.1%、83.6%、139.34%,表明提高超声功率有利于提高脱水速率。扫描电镜(scanning electron morphology,SEM)观察发现,施加超声会导致梨片组织微细孔道的增大与增多,从而有利于水分迁移。LF-NMR结果表明,超声功率越大,自由水、不易流动水和结合水的峰面积A值变化越显著,表明提高超声功率有利于提高水分流动性;结合干燥特性可以看出,干燥过程中首先除去的是自由水,超声功率由0 W升至48 W,自由水完全被脱除时间由720 min缩短至360 min,表明超声在自由水存在的情况下能实现较好的声波能量传递及内部水分湍动,进而产生显著的水分迁移强化效果;超声功率越大,不易流动水和结合水的脱除速率加快,表明提高超声功率可增强超声的高频振动和扩张作用,有利于减弱组织结构对水分的束缚力并增强水分流动性。MRI图像直观显示出梨片干燥过程中水分减少和水分空间分布变化规律,超声功率越大,H+质子密度图红度值下降越快,说明提高超声功率有利于加快水分迁移速率。研究结果可为超声强化热风干燥的理论研究及技术应用提供参考。     

脉动压差闪蒸处理对苹果片水分散失特性及品质影响

为了研究苹果片水分散失特性及品质变化规律,该文采用脉动压差闪蒸技术对苹果片进行干燥处理,结合低场核磁共振技术、重量法、物性分析等技术,分析苹果片水分散失特性和品质变化。闪蒸是脉动压差闪蒸干燥的一个中间阶段,也是一个至关重要的环节,因此该文着重研究闪蒸温度和闪蒸次数对瞬间脉动压差作用引起的水分散失、水分状态变化及苹果脆片品质的变化。试验结果显示:闪蒸温度对苹果片水分散失和品质都有影响,温度过低产品酥脆度不佳,温度过高引起脆片品质下降,由此得到适宜的闪蒸温度为95℃;多次脉动闪蒸对水分散失和质构的形成有促进作用,由于闪蒸瞬间温度和压力的突然降低,水分瞬间汽化为蒸汽,苹果片含水率降低,可以缩短干燥时间,提高脆片品质;闪蒸量随脉动次数的增加呈现出先上升后下降的趋势,这与苹果片内水分状态变化有关,初期以自由水为主而容易散失,后期以不易流动水和结合水为主,水分逐渐从高自由度向低自由度转变,导致水分散失速度减慢,水分闪蒸量减少;此外,核磁共振信号幅值的降低说明闪蒸作用可以促进水分散失;闪蒸促进水分散失的同时,引起内部结构膨胀,减少脆片干燥皱缩现象;闪蒸次数对苹果脆片品质也有一定影响,次数过多引起色泽变暗、膨化度降低、口感变差,综合各方面品质特性变化,得到闪蒸5次较为适宜。该试验结果可以为闪蒸作用对水分散失特性及品质影响研究提供理论基础。