基于能耗分析的真空冷冻干燥食用菌汤块制备中试

为了降低冷冻干燥过程中能耗、推动冻干技术在食品中的应用,该研究应用在线调控预冻-冷冻干燥一体化设备进行食用菌汤块制备中试研究。对实际生产中冻结阶段（预冻温度、装盘物料厚度）、升华阶段（干燥仓压强、加热板温度）、解析阶段（水分转换点、升温工艺）等工艺进行了试验分析及优化,得出了适宜食用菌汤块冻干的节能工艺条件。提出了解析阶段的分步阶段升温法,并对解析阶段冻干曲线进行了拟合分析。结果表明,预冻温度设定为-35 ℃,装盘物料厚度为15 mm,干燥仓压强为25 Pa,汤块含水率为83.1%;升华阶段加热板温度为-10 ℃,解析阶段起始点为1 148 min,汤块含水率为9.2%,解析阶段采用分步阶段升温工艺（-10 ℃→2.5 ℃（70 min）→15 ℃（70 min）→27.5 ℃（70 min）→40 ℃（144 min））为较优选择,在此条件下,制备的汤块成品率为99.2%,感官品质指标综合分值为8.37,能耗为1.75 kW·h/kg,汤块含水率为4.3%。Boltzmann模型能较好表征解析阶段的冻干过程。该研究为冻干过程参数优化和能耗分析提供参考,为冻干技术应用于方便食品开发提供了技术依据。     

梯度恒温水热处理饲料的糊化时间温度特性研究

糊化作为淀粉热加工过程中的一种功能特性,在以淀粉源原料为主的饲料工业中应用广泛,而时间和温度是饲料调质等热加工中2个相互依存的重要工艺参数。为探究饲料糊化过程中对时间和温度的敏感性、掌握饲料糊化变性规律,该文以育肥猪配合饲料粉料为研究对象,基于饲料糊化的黏度特性,利用快速黏度分析仪(rapid visco analyzer,RVA)在25～95℃范围内测定了5、10、15℃/min3个升温速率对饲料糊化行为的影响,并在此基础上,采用自定义的RVA梯度恒温加热程序对饲料进行水热处理,分析饲料糊化的时间和温度依赖性,利用黏度差值Δμ及其导数分析得到饲料糊化的温度阈值。结果显示:饲料的糊化行为受升温速率影响(P0.05),当升温速率由5增加到15℃/min,峰值黏度由295增加到364 mPa·s,起始糊化温度由71.90增加到72.85℃;72、78和86℃3个温度阈值将饲料糊化过程中黏度的增长趋势划分为4个阶段;温度梯度范围为64～95℃、恒温保持时间分别为1、3、5和10min的梯度恒温加热程序,证实了饲料糊化的温度依赖性和时间依赖性,且在饲料糊化的不同阶段所表现出的温度和时间依赖性显著程度不同;过长的恒温或加热处理时间会降低饲料糊化过程中的黏度值,使饲料的糊化表现出剪切稀化现象;在育肥猪配合饲料调质工艺参数的设定中,调质温度选择高于起始糊化温度72℃为宜,且延时熟化保持能带来更好的调质效果。研究结果为饲料糊化过程的研究提供了一种新思路,也为配合饲料调质等热加工过程的工艺优化提供参考。     

骏枣变温干燥工艺优化及品质评价

红枣因具有较高的营养价值而备受消费者欢迎。通常新鲜的红枣采后极易腐烂变质,为了在延长其货架期的同时也能保持其品质特性,该研究采用变温干燥法,探究了变温干燥过程中不同阶段温度和水分转换点对骏枣糖酸比和褐变度的影响,结合响应面法,建立二次多项式回归方程模型,对骏枣变温干燥工艺进行优化;将此工艺与恒温（60℃）烘制工艺进行对比,探究其对骏枣品质指标的影响。结果表明,骏枣变温干燥优化工艺为：前期温度44℃,前期水分转换点19.5%,中期温度65℃,中期水分转换点17.0%,后期温度49℃,与60℃恒温烘制相比,其糖酸比增加了7.4%,内部褐变度减少了23%,此外,变温烘制还缩短了骏枣烘制的时间,减少了表皮色差、咀嚼度和硬度,增加了抗氧化物质含量和抗氧化能力。研究结果将有助于骏枣变温烘制技术的推广与应用。     

秸秆热解工艺优化与生物炭理化特性分析

以肥料化利用为目标,优化秸秆热解工艺,实现秸秆生物炭的高值化利用。该研究以水稻、小麦、玉米、油菜和棉花秸秆为原料,以炭化温度、保温时间和升温速率为因素进行正交试验,采用综合评分法优化热解工艺,并分析最优工艺条件下生物炭的理化特性。结果表明,影响秸秆生物炭品质因素的主次顺序为炭化温度、保温时间、升温速率。以生物炭的肥料化利用为目标,5种秸秆炭化的最优工艺参数组合是炭化温度500℃、保温时间30 min、升温速率10℃/min。在最优工艺条件下,5种秸秆生物炭的炭产率约为32%~38%,固定碳的质量分数大于45%,C元素的质量分数大于53%,N元素的质量分数为0.7%~2.5%,K元素的质量分数为3.41%~6.81%。生物炭表面有含氧官能团且内部有丰富的介孔结构。该研究为秸秆生物炭的肥料化利用提供数据支撑。     

花椒恒温与控温热风干燥的对比试验研究

目前干燥花椒的方法大多采用恒温或分阶段控制温度热风干燥.为了找出最优的热风干燥花椒的工艺,进行了这两种方法的对比试验.试验结果表明,经过恒温热风干燥和分阶段控制温度热风干燥的花椒,在品质上相差不大,但在干燥能耗和速率上,后者普遍优于前者;最优的花椒热风干燥工艺是:初始温度为35℃,180min后迅速升温至50℃,风速为1.4m/s,总干燥时间为300min.     

应用栅栏技术确定带鱼软罐头杀菌工艺的研究

为了优化带鱼软罐头热力杀菌的工艺，本研究采用二次回归通用旋转组合试验设计方案，探讨水分活度、pH值、杀菌温度和时间4个主要栅栏因子对产品细菌总数的影响并建立了动态数学模型。验证与应用实验表明，该数学模型可以很好地反映细菌总数与4个因子之间的关系，实现在实际生产中进行动态控制和预测产品质量的目的。     

适宜炭化温度及时间改善生物质成型炭品质

为制备品质特性较佳的成型炭块,对螺杆挤出的生物质高密度成型燃料进行炭化,试验研究了炭化温度(400、450、500、550和600℃)、升温速率(2、6和10℃/min)和保持时间(60、120和180 min)对成型炭块的工业分析成分、热值和力学强度等品质指标的影响。随着炭化温度的提高,成型炭块的炭得率、挥发分含量降低,固定碳含量提高,热值增大;炭化温度550℃时热值达到最大值,为31.04 MJ/kg,抗压强度和抗跌碎强度均较好。升温速率对成型炭块的力学性能影响较大,升温速率越小,抗压强度越大;升温速率为2℃/min时,成型炭块表面裂纹少,抗压强度达最大值,为439.8 k Pa;相应地,抗跌碎强度亦较佳,为95.5%。保持时间为120 min时成型炭块具有较高的热值29.63 MJ/kg,较大的抗压强度192.1 k Pa和较好的抗跌碎强度96.7%,过长或过短的保持时间都不利于成型炭块品质的提升。     

适宜加热温度保持牦牛瘤胃平滑肌加工品质和组织结构

为研究不同温度对牦牛平滑肌加工品质和组织结构的影响。将牦牛瘤胃平滑肌分别在50、60、70、80、90、100℃条件下处理60 min后取样,考察不同温度对牦牛平滑肌蒸煮损失、热收缩率、剪切力、胶原蛋白含量和微观结构的影响。结果表明:随温度的升高,牦牛平滑肌的蒸煮损失、热收缩率、初级和次级肌束膜的厚度均显著增加(P0.05);剪切力、胶原蛋白含量和肌纤维直径均显著降低(P0.05);总体表现为牦牛平滑肌的加工品质随温度的升高而下降,组织结构随温度升高而收缩。80℃是平滑肌加工品质形成的关键温度,80℃处理60 min牦牛平滑肌的蒸煮损失为31.39%?3.08%、热收缩率为30.80%?2.15%、剪切力值为86.63 N?8.72 N、胶原蛋白质量分数为49.52 mg/g?2.84 mg/g。因此,推荐牦牛瘤胃平滑肌在80~90℃范围内熟制具有较好的加工品质和组织形态。研究结果将为含平滑肌的内脏等副产物的精深加工提供参考。     

基于监测物料温度的胡萝卜热风干燥相对湿度控制方式

针对热风干燥中,表面易结壳农产品物料阶段降湿干燥中各阶段高湿和低湿保持时间较难确定的问题,该文提出了在干燥介质温度和风速一定时,基于监测物料温度的热风干燥相对湿度控制方式。该控制方式在前期预热阶段保持较高恒定的相对湿度值,使物料迅速升温;中期干燥阶段物料温度保持特定值进行排湿干燥,物料温度有上升趋势时停止排湿使之升温;后期降速干燥阶段,物料保持较高温度值进行排湿干燥。胡萝卜的热风干燥验证试验研究结果表明,预热阶段,相对湿度控制最大偏差为1.0%;中期干燥阶段,物料排湿干燥物料温度保持值逐渐升高,物料温度上升至保持温度的最大误差为0.8℃;在后期干燥阶段,检测湿含量之差小于0.5 g/kg,判定干燥结束相对于称量判定干燥结束终点时间延迟为9 min。该干燥时间相比于前期相对湿度50%后期连续排湿和前期相对湿度50%后期相对湿度20%缩短了19.7%。该文提出了一种基于监测物料温度的热风干燥相对湿度调控策略,控制精度高,延迟时间短,相比于前期高湿后期低湿的干燥工艺能显著缩短干燥时间,提高干燥效率。     

高静压杀菌对不同形状果块的黄桃罐头质地的影响

该文在保证黄桃罐头无菌的前提下,研究了高静压杀菌技术对不同形状果块的黄桃罐头质地的影响。首先通过测定不同的高静压条件下黄桃罐头细菌总数、霉菌和酵母数的变化,并结合热杀菌时间,确定出质地研究的杀菌条件为600 MPa/20 min。再将不同形状果块的黄桃罐头在600 MPa下处理20 min后,以90℃,20 min热杀菌的黄桃罐头为对照,通过测定2种杀菌方式前后及低温和常温贮藏过程中不同形状果块的黄桃罐头果肉硬度、汤汁黏度及果肉细胞结构的变化,得出了高静压杀菌结合低温贮藏技术在罐头质地保持方面的优越性。研究结果表明：高静压杀菌的3种形状果块的罐头果肉硬度分别为热杀菌的2.8倍（“条状”）,3.1倍（“丁状”）和2.9倍（“块状”）,高静压杀菌后“块状”黄桃罐头汤汁黏度较小,果肉细胞结构较完整;且高静压杀菌后低温贮藏（4±1）℃的黄桃罐头质地品质均优于常温贮藏（25±1）℃。在3种形状果块的黄桃罐头中,无论是低温贮藏（4±1）℃还是常温贮藏（25±1）℃,“块状”的黄桃罐头其果肉硬度最大,汤汁黏度最小,细胞结构破坏程度最小,是最适宜的黄桃罐头加工形状。研究结果为高静压技术取代热杀菌应用于黄桃罐头的加工提供了理论依据。     

Comparative studies on some quality attributes of firm tofu sterilized with traditional and autoclaving methods

An innovative retort cooking method was developed for firm tofu sterilization to replace the traditional hydrogen peroxide treatment. The caramelized firm tofu was sterilized by autoclaving at 105 degrees C for 20 min, which led to a 3 log cycle reduction of total plate count. Shelf life of the processed firm tofu was extended at least 3 months. As compared with chemical treatment, thermal treatment degraded total and individual isoflavones to a lesser extent, and only minor changes were observed. The percent DPPH free radical scavenging capacity of autoclaved firm tofu was significantly higher than that of the hydrogen peroxide treated samples. Even after prolonged heat treatment, the three-dimensional network structure of the autoclaved firm tofu did not change significantly. Texture profile analysis and sensory evaluation confirmed autoclaved firm tofu to be acceptable.     

烹饪过程动力学函数、优化模型及火候定义

为揭示烹饪的内在技术原理,在烹饪过程原理之上开展了深入的动力学分析。由于烹饪的非稳态特性,可以用蒸煮值等动力学参数来描述烹饪过程的食品品质变化,并认为烹饪的技术关键是使原料在达到成熟的同时过热最小,由此提出和定义了新的动力学函数——成熟值和过热值,分析了不同空间位置的成熟值和过热值,均给出了数学表达式。同时建立了以过热值为目标函数、成熟值为约束函数、传热条件为优化变量的烹饪优化数学模型。得到烹饪的广义火候定义:烹饪过程中使菜肴品质达到最优的一切温度控制手段;以及动力学定义:在菜肴的蒸煮值达到成熟值的同时使得过热值最小的烹饪操作。分析表明,烹饪过程是由一系列控制方程和参数决定的,是有规律的、可控的。     

中式烹饪用时间温度积分器的构建与验证

蛋白质变性能够较广泛地表征烹饪加热品质变化,因而寻找到一种z值为7.36℃的耐高温α-淀粉酶,与蛋白质热变性z值5~10℃相近。以该酶溶液为指示剂,在玻璃毛细管中封装后置入烹饪耐受性高的、特定形状的魔芋凝胶(g-KGM)载体,从而构建了烹饪研究用时间温度积分器(time temperature integrators,TTIs)装置。随后,在模拟烹饪过程而设定的对流传热条件下,通过传热学试验结合非稳态传热以及酶失活动力学数学模型计算得到剩余酶活,与TTIs装置指示剂酶活实测值比较,两者误差小于2.24%。进一步,应用该TTIs装置测定了实际烹饪爆炒过程的表面换热系数。所构建的TTIs装置,结合数值模拟,可以分析测量常规试验传热学方法无法应用的激烈烹饪中流体-颗粒的传热过程,也可应用于其他领域的移动颗粒传热学研究。     

考虑收缩的爆炒热/质传递过程模拟与验证

为研究爆炒中食品多孔介质热/质传递机制及烹饪成熟和品质变化规律,考虑收缩-水分损失关系,基于多孔介质理论,结合傅里叶定律、牛顿冷却定律和达西定律,构建了爆炒中有蒸发、考虑收缩的食品含湿非饱和多孔介质热/质传递数学模型,开展了爆炒数值模拟。考虑收缩后模拟值与实测温度历史(Least Summation of the squared Temperature Difference for overall target,LSTD=4.40℃)、平均含水率(LSTD=1.42%)和体积收缩率(LSTD=1.05%)吻合更为良好。模拟分析了爆炒热/质传递对颗粒表面蒸发、收缩、内部压力、水分和温度分布的影响机理及火候控制手段的作用,结果表明:爆炒强对流传热使颗粒蒸发剧烈造成水分损失;收缩主要由水分损失引起,可以增大传热效率并影响颗粒内部压力变化,由成熟值理论研判,蒸发收缩对烹饪成熟起到促进作用,并有利于提高烹饪品质,是爆炒技术优势的一部分;火候控制手段通过改变颗粒特征尺寸、能量传递速率和流体-颗粒的换热时间/接触面积对颗粒成熟时间和含水率等烹饪品质产生极显著(P<0.01)影响。     

液体-颗粒食品无菌工艺的研究进展

液体-颗粒食品无菌工艺试图将超高温杀菌工艺应用于固体食品，其主要特征是使用刮板表面换热器和保温管，目前远未发展到技术成熟的水平。该工艺具有处理传统中式餐桌食品的潜力，可能在未来发展为我国食品科学研究的热点。液体-颗粒传热学的实验和预测方法——颗粒温度时间关系的实验测量、无因次关系理论预测颗粒流体传热膜系数，作为建立致死率和品质保持的数学模型的基础，是液体-颗粒食品的无菌工艺的关键技术之一。由于Ball法作为传统的杀菌工艺评价方法不适用于液体-颗粒食品无菌工艺，一些新的杀菌工艺效果评价模型和实验验证方法发展起来。该论文概述了液体-颗粒食品无菌工艺的基本原理、传热学、主要效果评价模型、评价实验方法以及工艺优化所采用的目标函数和限制函数。     

The effect of cooking on chlorpyrifos and 3,5,6-trichloro-2-pyridinol levels in chlorpyrifos-fortified produce for use in refining dietary exposure

Various types of produce were fortified with chlorpyrifos and then boiled, baked, canned, or concentrated as appropriate for the type of produce. Both uncooked and cooked samples were analyzed for chlorpyrifos and 3,5,6-trichloro-2-pyridinol, and then, chlorpyrifos cooking factors were calculated by comparing the postcooked concentration to the uncooked concentration. The cooking factors were dependent upon the commodity and cooking procedure: 0.320-1.19 for boiled samples, 0.022-1.18 for baked pulp, and 0.119-0.661 for canned samples. Concentrating chlorpyrifos-fortified orange juice 4-fold resulted in a concentration factor of only 2.6, indicating a loss of chlorpyrifos. Green bean and green pepper plants treated in the greenhouse yielded higher chlorpyrifos concentrations but similar cooking factors to lab-fortified samples. The cooking factors can be used with food consumption databases and modeling tools to refine the dietary exposure according to current product label uses.     

Enzymatic degradation of oligosaccharides in pinto bean flour

The use of dry edible beans is limited due to the presence of flatulence factors, the raffinose oligosaccharides. Our objective was to investigate the process for the removal of oligosaccharides from pinto bean using enzymatic treatment and to compare it to removal by soaking and cooking methods. Crude enzyme preparation was produced by six fungal species on wheat bran- and okara-based substrates with soy tofu whey. The loss of raffinose oligosaccharides after soaking pinto beans for 16 h at the room temperature was 10%, after cooking for 90 min was 52%, and after autoclaving for 30 min was 58%. On the other hand, the treatment using crude alpha-galactosidase (60 U mL(-1)) produced by Aspergillus awamori NRRL 4869 from wheat bran-based substrate with soy tofu whey on pinto bean flour for 2 h completely hydrolyzed raffinose oligosaccharides. These results supported that the enzymatic treatment was the most effective among various processing methods tested for removing the raffinose oligosaccharides, and hence, crude alpha-galactosidases from fungi have potential use in the food industry.     

不同热处理方式对小麦粉特性及其蒸饼品质的影响

目前蒸饼的制作大多采用传统的半烫面工艺,工序较为复杂,为解决这一问题,该研究采用不同热处理方式（蒸汽处理、微波处理、干热处理）对小麦粉进行热处理,研究了不同处理方式对小麦粉的糊化特性、热机械学特性、微观结构等的影响,并将处理后的小麦粉添加到未处理的小麦粉中制成蒸饼,考察了所制得的蒸饼的水分分布、质构特性及感官品质。结果表明：3种热处理的适当处理时间都可以提高小麦粉的黏度和回生值;经干热处理和微波处理后的小麦粉的破损淀粉含量高于经蒸汽处理的小麦粉。3种热处理小麦粉的添加均可以提高面团的吸水率,蒸汽处理小麦粉的添加使面团耐揉性降低、蒸煮稳定性提高,微波和干热处理小麦粉的添加使面团的耐揉性和内部结构稳定性提高。适当处理时间的热处理小麦粉的添加可以提高蒸饼的结合水含量、硬度、弹性和咀嚼性等。其中,经蒸汽处理40 min、微波处理2 min和干热处理30 min后的小麦粉的添加制得的蒸饼有相对适中的强韧性、较高的结合水含量和感官评分。该研究结果表明添加热处理后的小麦粉代替传统的烫面工艺制作高品质蒸饼具有可行性,同时能够为蒸饼的工业化生产提供相应的基础数据和一定的理论指导。     

Kinetic study of transformations of arsenic species during heat treatment

The combination of temperatures and pH levels applied in domestic or industrial cooking and in the sterilization of seafood might cause the transformation of certain species of arsenic into other more toxic species, which could pose a risk to the consumer. To clarify the effect of the temperatures traditionally used in cooking or sterilization on the stability of the various species of arsenic, a kinetic study was carried out, using standards of arsenobetaine (AB), dimethylarsinic acid (DMA), monomethylarsonic acid (MMA), trimethylarsine oxide (TMAO), tetramethylarsonium ion (TMA(+)), and arsenocholine (AC) heated at different temperatures (85--190 degrees C) and for different treatment times. Various pH levels (4.5, 5.5, 6.5, and 8.0) were applied during the heating process. The results obtained indicated that there were no transformations of arsenic species after temperature treatments up to 120 degrees C. However, when temperatures between 150 and 190 degrees C were used, a partial decomposition of AB was achieved, producing TMAO at 150 degrees C and TMAO and TMA(+) at temperatures of 160 degrees C or above, in proportions that varied according to the temperature and duration of the heat treatment.     

Assessment of soy genotype and processing method on quality of soybean tofu

Protein quality in six soybean varieties, based on subunit composition of their protein, was correlated with quality of the produced tofu. Also, protein changes due to a pilot plant processing method involving high temperature/pressure and commercial rennet as coagulant were assessed. In each soybean variety, glycinin (11S) and β-conglycinin (7S) as well as 11S/7S ratio significantly changed from beans to tofu. Between varieties, the 11S/7S protein ratio in seed indicated genotypic influence on tofu yield and gel hardness (r = 0.91 and r = 0.99, respectively; p < 0.05). Also, the 11S/7S ratio correlated with soymilk pH (r = 0.89, p < 0.05), leading to a relationship between soymilk pH with protein recovery and yield of tofu (r = 0.94 and r = 0.91, respectively; p < 0.05). The soybean β'-subunit of 7S protein negatively influenced tofu hardness (r = -0.91, p < 0.05). Seed protein composition and proportion of 7S protein subunits under the applied production method had an important role in defining tofu quality.