干制“储良”龙眼吸附等温线与热力学特性研究

为考察干制"储良"龙眼含水率与水分活度、贮藏温度之间的关系,以及探讨净等量吸附热、焓变、熵变和自由能等热力学特性,采用静态称重法,测定干制"储良"龙眼在20、30、40℃和水分活度为0. 113～0. 946条件下的吸附平衡含水率,并绘制其吸附等温线。采用6种常用的农产品吸附模型,对实验结果进行拟合分析。结果表明,干制"储良"龙眼的水分吸附呈Ⅲ型等温线,Halsey模型是描述吸附等温线的最适模型。热力学特性结果表明,净等量吸附热随含水率的升高而降低,当平衡含水率Me大于30%d. b.(干基)时趋近于0;净等量吸附热与焓变相等,其范围为0. 2～467. 69 kJ/mol;熵变随含水率的增加而降低,但温度对其影响不显著;干制"储良"龙眼的水分吸附过程可用焓-熵互补理论解释,此过程是焓驱动过程。研究结果可为"储良"龙眼的加工、包装和安全贮藏提供参考。     

花生壳/仁的吸附等温线与热力学特性

为了解花生壳与花生仁的含水率、水分活度(a_w)与温度的关系,提高花生的贮藏稳定性。研究花生壳与花生仁在10、20、30℃时的吸附等温线;探讨花生壳与花生仁的净等量吸附热(q_(st))、微分熵(S_d)、扩张压力、积分熵、积分焓、熵-焓互补、玻璃化转变温度(T_g)等热力学特性。结果表明,花生壳与花生仁的水分吸附呈Ⅲ型等温线。温度一定时,花生壳与花生仁的干基含水率随a_w增加而增加。描述花生壳与花生仁吸附特性的最适模型为GAB模型。花生壳与花生仁的q_(st)与S_d均随含水率增加而降低。扩张压力随a_w增加而升高,但随温度升高而降低。积分焓随含水率增加而降低,而积分熵随含水率增加而升高。花生壳的q_(st)和S_d均高于花生仁,而同一温度条件下花生仁的扩张压力高于花生壳。含水率相同时,花生仁积分焓低于花生壳,而花生仁的积分熵则高于花生壳。花生壳与花生仁水分吸附过程均为焓驱动、自发过程。花生壳与花生仁的T_g随含水率增加而降低,相同含水率时,花生壳的T_g值高于花生仁。根据状态图得到温度为10℃时,花生壳与花生仁的临界水分活度与临界含水率分别为0.80、0.175 4 g/g与0.68、0.095 5 g/g。研究结果可为花生干制工艺及其干制品贮藏稳定性提供理论依据。     

黄秋葵水分吸附热力学性质与状态图研究

研究了黄秋葵在不同温度和水分活度(a_w)范围内的吸附等温线。探讨了黄秋葵的热力学性质,测定了黄秋葵的玻璃化转变温度(Tg),建立了黄秋葵的状态图。结果表明:黄秋葵的水分吸附等温线为Ⅲ型,平衡干基含水率随温度升高而降低,随a_w增加而增加。GAB模型为描述黄秋葵水分吸附特性的最适模型。黄秋葵的净等量吸附热、微分熵与积分焓随含水率增加而降低。积分熵为负值,且随着含水率增加而升高。扩张压力随a_w增加而升高。黄秋葵的水分吸附过程遵循熵焓互补理论,其过程为熵驱动、自发过程。黄秋葵的Tg随含水率增加而降低。根据状态图,得到黄秋葵最大冷冻浓缩溶液时的玻璃化转变温度为-61.14℃,对应的溶质含量为0.7263 g/g(即非冻结水含量为0.2737 g/g)。     

热风干燥冬瓜片的贮藏稳定性

为深入了解热风干燥冬瓜片吸附过程中的水分变化特性,提高冬瓜干制产品的贮藏稳定性,测定了冬瓜干制产品在25℃下的吸附等温线,并采用6种常见的数学模型对其进行非线性拟合,得到最优模型;采用差示扫描量热法测定了不同水分含量冬瓜干制产品的玻璃化转变温度T_g,探讨了冬瓜干制产品的适宜贮藏条件。研究结果表明,冬瓜的吸附等温线属于Ⅲ型等温线,描述干制冬瓜吸附特性的最优模型为GAB模型,热风干燥冬瓜片的T_g值随着含水率的降低而升高。当温度为25℃时,冬瓜的临界含水率为9.67%,临界水分活度为0.237 4。该研究结果为热风干燥冬瓜片的实际产业化生产控制提供理论依据,为适宜贮藏条件的确立提供参考。     

花椒吸附等温线及热力学性质

采用静态称质量法,测定花椒在20、30、40 ℃,水分活度为0.005～0.982条件下的吸湿特性,绘制出花椒的吸附等温线。结果表明,花椒吸附等温线属于Ⅲ型等温线,在同一温度下,花椒的平衡含水率随水分活度的增加而增加。用8 种经典吸附模型对其进行拟合比较,Oswin模型效果最优,其次是GAB模型。Oswin模型的决定系数R2达到了0.999,平均相对误差E值为4.11%～8.13%。根据上述模型得到花椒的相对安全含水率与绝对安全含水率约为0.06 kg/kg与0.045 kg/kg。热力学性质显示,花椒属于毛细管多孔特性;当花椒的含水率超过0.08 kg/kg时,水同物料的结合能及净等量吸附热较低,花椒中的水分较易去除;花椒的平均单位质容量的范围为13～18 mol/J,可以根据平均单位质容量来选择最合理的预处理方法和干燥方法。     

南美白对虾壳与虾肉热力学性质比较研究

为了解南美白对虾壳(PV-S)与虾肉(PV)水分活度(aw)、含水率与温度关系,研究了PV-S与PV的吸附等温线及热力学性质。PV-S与PV水分吸附分别呈Ⅱ型和Ⅲ型等温线,描述PV-S与PV吸附特性的最适模型分别为Blahovec-Yanniotis和GAB模型。PV-S与PV净等量吸附热、微分熵随含水率增加而降低。扩张压力随aw增加而升高,随温度升高而降低。PV积分焓随含水率增加而降低,PV-S积分焓随含水率增加呈先增加后降低趋势。PV积分熵随含水率增加而增加,PV-S积分熵随含水率增加呈先降低后增加趋势。PV-S与PV水分吸附过程为焓驱动且符合熵-焓互补理论。含水率0.20 g/g时,PV-S净等量吸附热、微分熵高于PV。PV扩张压力与积分熵低于PV-S,而PV积分焓则高于PV-S。含水率为0.07 g/g时,PV-S积分焓与积分熵分别达到最大值(1.91 k J/mol)与最小值[-14.34 J/(mol K)]。研究结果可为南美白对虾干制工艺及干制品贮藏稳定性提供科学依据。     

甘蓝型油菜籽水分解吸等温线及热力学性质

为了提高油菜籽储藏期间的稳定性,延长其保质期。采用静态称量法对油菜籽在20、30、40℃温度条件下的解吸特性进行研究,将实验数据用5种常见数学模型进行拟合并对最佳模型进行解析。采用净等量吸附热(q_(st))、扩张压力(Φ)、微分熵(ΔS)、净积分焓(q_(in))、净积分熵(ΔS_(in))以及焓熵互补等特征参数对其热力学性质进行描述。结果表明,油菜籽等温线属于Type Ⅱ类曲线,油菜籽的平衡含水率与水分活度呈正相关,一定水分活度下,平衡含水率与温度呈负相关;描述水分活度与平衡含水率关系最佳模型为GAB模型,不同温度条件下模型决定系数R~2的平均值为0.993 7,卡方x~2的范围为1.396 5×10~(-5)～0.778,残差平方和RSS最低值为4.189 6×10~(-6);较高Φ值能提高干燥速率,储藏过程中,较低Φ值能延长物料保质期;对ΔS_(in)与平衡含水率的关系分析得到最低ΔS_(in)值,在20、30、40℃条件下,籽粒内结合水和单分子层吸附水分子最稳定的平衡含水率分别为5.03%、4.92%以及4.88%。     

干燥方式对桑葚粉热力学特性与贮藏稳定性影响

研究了喷雾干燥、冷冻干燥对桑葚粉吸附等温线与热力学性质的影响,探讨了2种干燥方式对桑葚粉玻璃化转变温度(glass transition temperature,T_g)与状态图的影响,比较了2种干燥方式所得桑葚粉的贮藏稳定性。结果表明,桑葚粉水分吸附等温线为Ⅲ型。Blahovec-Yanniotis为描述桑葚粉水分吸附特性的最适模型。桑葚粉的净等量吸附热与微分熵随含水率增加而降低并逐渐趋于恒定值;扩张压力随温度升高而降低,但随水分活度(water activity,aw)增加而升高;积分焓随含水率增加而降低并逐渐趋于恒定;但是积分熵随含水率增加先降低至最低值,而后升高并逐渐趋于恒定。桑葚粉水分吸附遵循熵焓互补理论,该过程为焓驱动、非自发过程。相同含水率/aw时,喷雾干燥桑葚粉的净等量吸附热、微分熵、积分熵高于冷冻干燥桑葚粉,但积分焓低于冷冻干燥桑葚粉。桑葚粉的T_g随含水率增加而降低,相同含水率时,冷冻干燥桑葚粉的T_g略高于喷雾干燥桑葚粉。25℃下,喷雾干燥与冷冻干燥桑葚粉的临界水分活度分别为0.095、0.115,临界含水率分别为0.076 1、0.079 2 g/g。     

方便米粉的水分吸附和热力学特性

为了给方便米粉的加工和贮藏过程提供理论指导,根据吸附原理,在环境温度分别为15、25 ℃和35 ℃时,采用静态称量法研究方便米粉的吸附等温线。采用7 个常见的非线性回归方程对吸附实验进行拟合,以决定系数、平均相对偏差和标准估计误差为评价指标,确定最佳拟合模型及其参数,探讨方便米粉水分吸附过程中净等量吸附热、微分吸附熵和焓熵互补等热力学性质的变化。结果表明,方便米粉的水分吸附特性属于II型等温线,Peleg和GAB模型都适合描述方便米粉的水分吸附特性。用GAB模型拟合得到的单分子层水分含量X0在15、25 ℃和35 ℃下分别为9.23%、8.34%和7.65%（干基）。在水分吸附过程中,方便米粉的净等量吸附热和微分吸附熵都会随着平衡水分含量的升高而明显下降;同时,存在焓熵补偿现象;根据实验结果绘制净等量吸附热与微分吸附熵的关系图,计算获得方便米粉的吸附过程属于焓驱动和自发过程。本研究对方便米粉贮藏条件选择和进一步评估不同贮藏条件下方便米粉的贮藏期具有指导作用。     

马铃薯全粉平衡水分吸附等温线与吸附等热研究

采用静态称重法在温度10～35℃、相对湿度11%～96%范围内测定了五种马铃薯全粉的平衡水分/平衡相对湿度(EMC/ERH)数据,确定了多项式方程、修正3参数Guggenheim-Anderson-de Boer(MGAB)、修正Halsey(MHAE)、修正Oswin(MOE)为适合的等温线拟合方程,采用多项式EMC方程分析马铃薯全粉的安全储运最大允许的含水率,在25℃、RH60%条件下,绝对安全水分是10.05%;在25℃、RH 70%条件,相对安全水分是12.64%。采用MHAE分析马铃薯全粉水分吸附等热,随着含水率增加到17.5%,马铃薯全粉水分吸附等热则以抛物线形式快速地减少,之后随着含水率增加,水分吸附等热则减少缓慢。在含水率22%,马铃薯全粉水分吸附等热接近纯水的吸附等热。     

龙眼果粉的水分吸附特性研究

以龙眼果粉为对象,利用静态测量法测定其在不同温度下的吸湿等温线,探究在不同含水率下龙眼果粉的X射线衍射图谱及玻璃化转变温度,并通过数学方程计算其热力学特性参数,以揭示龙眼果粉的水分吸附特性。结果表明,龙眼果粉的吸湿等温线为Ⅲ型等温线,Peleg模型是龙眼果粉吸湿等温线的最佳拟合模型。在水分活度(water activity,A_w)>0.69时,龙眼果粉水分吸附量显著增加,导致糖类晶体结构消失。龙眼果粉的吸附过程符合熵焓互补理论,其吉布斯自由能为1 586.6 J/mol>0,表明可通过控制环境条件来控制龙眼果粉的吸附过程。干基含水率从0.054 g/g上升到0.350 g/g时,龙眼果粉的玻璃化转变温度起始点从14.6℃降低至-26.5℃,其终点从39.1℃下降至-5.8℃。25℃下龙眼果粉的理论最佳贮藏A_w为0.086,对应的干基含水率为0.049 5 g/g。该研究结果可为龙眼果粉贮藏条件的选择提供参考。     

菊花粉水分吸附等温线及热力学特性

为提高菊花粉的贮藏稳定性,分别在20、30℃和40℃下,采用静态称量法对黄山贡菊粉和金丝皇菊粉的水分吸附等温线进行研究,同时探讨水分吸附过程净等量吸附热、微分熵、熵-焓互补理论、固体单位吸附表面积及有效孔径等热力学特性.结果表明,黄山贡菊粉和金丝皇菊粉的水分吸附遵循Ⅱ型等温线.Peleg模型最适合描述菊花粉水分吸附特性...     

真空干燥冬瓜片解吸和吸附等温线及其拟合模型

为深入了解真空干燥冬瓜片解吸和吸附过程水分变化特性,确定最佳拟合模型以及参数,采用8种常见数学模型对试验得到的冬瓜片在25℃下的解吸、吸附等温线进行非线性回归拟合,得到最优模型。结果表明:冬瓜的解吸和吸附等温线类型均属于Ⅲ型,且解吸与吸附等温线间存在滞后现象。Peleg模型是最佳解吸等温线拟合模型,Hendenson模型是最佳吸附等温线拟合模型。     

基于玻璃化转变及流动特性的枸杞粉贮藏稳定性研究

本文基于水分活度和玻璃化转变理论,分析了枸杞粉的吸附等温线及玻璃化转变温度,通过构建状态图确定枸杞粉具有良好贮藏稳定性的临界水分含量;通过测试不同水分含量的枸杞粉的流动特性表征体系玻璃化转变的变化。结果表明:枸杞粉的吸附等温线呈"J"型,GAB模型为描述其水分吸附特性的适宜模型;枸杞粉的玻璃化转变温度随水分含量的升高而降低,以LB1枸杞粉为例,当干基含水率从0.133 g/g增加到0.530 g/g时,玻璃化转变温度从10.82℃降至-59.71℃。状态图表明,4种枸杞粉(LB1～LB4)干基含水率分别低于0.0833,0.0906,0.0992,0.1059 g/g时,在25℃下可稳定贮藏。宏观流动特性结果表明:随着枸杞粉水分含量的增加,粒径越大,越易发生玻璃化转变,粒径越小越有利于贮藏。     

大米淀粉解吸等温线与吸附等温线的拟合模型研究

根据吸附原理,在环境温度25℃下,水分活度0.11~0.90范围内,采用重量法对大米淀粉的吸附/解吸等温线进行测定。用7个非线性回归方程对吸附及解吸等温线进行描述,以决定系数(R2)、残差平方和(RSS)、平均相对误差(MRD)和均方根误差(RMSE)为评价指标,确定最佳拟合模型及其参数。结果表明,根据国际理论和应用化学联合会(IUPAC)的分类,大米淀粉的吸附和解吸等温线都属于第Ⅱ种类型,在实验水分活度范围内等温线存在一个明显的滞后现象,该滞后现象属于H3型。Henderson模型、Oswin模型、GAB模型均适合描述大米淀粉的吸湿等温线,其中GAB模型为最佳模型。GAB拟合解吸等温线的参数X0、C、K分别为0.0800、36.43、0.7646,拟合吸附等温线的参数分别为0.0743、26.87、0.7842。     

基于吸附等温线及玻璃化转变的夹心海苔贮藏稳定性研究

为了解夹心海苔在贮藏期间水分活度、含水率、玻璃化转变温度与贮藏温度之间的关系,该研究探讨了夹心海苔吸附等温线和玻璃化转变曲线并用数学模型进行拟合,分析夹心海苔绝对安全含水率和临界含水量,并探讨热力学性质。结果表明：GAB模型能较好地反映出夹心海苔水分吸附特性,并得出在20、30、40 ℃条件下夹心海苔的绝对安全含水率分别为5.19%、4.69%、3.72%,作为预测夹心海苔加工及贮藏过程中最佳含水率的依据;同理可得20、30、40 ℃的临界含水量分别为0.98、0.84、0.71 g/g,作为判断贮藏稳定性的依据。当夹心海苔的平衡含水率高于0.08%时,水同物质的结合能较小,易失水。夹心海苔水分吸附过程中等温速率为0.62 K,吉布斯自由能为2.61 kJ/mol,为一种熵驱动的自发的吸热过程。综合分析,随着温度降低夹心海苔安全含水率升高,不易使玻璃化结构发生崩塌,对其加工工艺及干制品贮藏等方面具一定的参考意义,该研究结果可为夹心海苔产业提供科学依据。     

枸杞子贮藏中平衡含水率变化规律及等温吸附曲线研究

目的:研究不同初始含水率枸杞子在相对湿度35%~85%,温度分别为5、15、25、35℃条件下吸附平衡含水率变化规律,得到等温吸附曲线模型,通过模型可对枸杞子贮藏中的安全水分起预测作用。方法:采用静态吸附原理,根据目前在食品吸附中运用较多的6种模型对枸杞子实验吸附数据进行模拟分析比较。结果:枸杞子的平衡含水率随水分活度的增加呈上升趋势,其等温吸附曲线属于"J"型,而描述这一吸附特性的最佳数学模型为Halsey模型,并由模型方程计算得到枸杞子的绝对安全水分和相对安全水分。结论:该实验中的Halsey模型可作为枸杞子贮藏中平衡含水率的预测模型,为枸杞子安全水分的控制及科学贮藏提供参考。     

面包吸附等温线的测定及测定方法比较

目的：研究不同方法对测定面包吸附等温线的影响及在25 ℃下面包含水率与水分活度的关系。方法：采用饱和盐溶液法（SSS）、动态水分转移规律分析仪法（DWT）和动态蒸汽吸附法（DVS）测定面包在25 ℃下和0.100～0.902水分活度范围内的水分吸附等温线,采用7种吸附模型拟合结果。结果：面包的吸附等温线属于Ⅱ型曲线。采用SSS法和DWT法测定整个面包吸附等温线的最佳拟合模型分别为Halsey模型和Peleg模型;采用DVS法测定面包瓤和面包皮吸附等温线的最佳拟合模型分别是Halsey模型和Oswin模型。同时,SSS法不限制面包体积和质量,但试验用时较长且高湿度下难以提供稳定湿度环境;DWT法不限制面包体积和质量且能提供稳定的湿度条件;相对于SSS法和DWT法,DVS法尽管可快速得到面包水分吸附等温线的结果,但该方法限制了面包的质量和体积且无法同时进行平行试验。结论：DWT法更适合面包吸附等温线的测定。     

基于玻璃化转变理论的蓝莓粉吸湿机制

以‘珠宝’和‘海岸’这两个品种蓝莓为原料制作蓝莓粉,研究吸湿前后蓝莓粉的品质差异;采用静态称量法测定两种蓝莓粉在不同温度（5、15、25、35、45℃）下的吸湿等温线,并构建状态图;探讨了水分吸附过程净等量吸附热、微分熵、熵焓互补等热力学特性。结果表明,两种蓝莓粉吸湿后品质下降,粉体颗粒黏聚,流动性降低;水分吸湿等温线均呈典型的“J”型曲线,GAB模型为描述蓝莓粉水分吸附特性的最适模型。从状态图可知,‘珠宝’和‘海岸’分别在水分含量小于等于0.104 5、0.107 7 g/g（干基）,贮藏温度小于等于-30.30、-32.66℃时,有较好的稳定性。熵焓互补理论表明,两品种蓝莓粉水分吸附过程均为熵驱动的非自发过程。研究结果可为蓝莓粉加工和贮藏条件的选择提供理论依据。     

芝麻平衡水分及吸着等热研究

采用静态称重法测定了我国4个芝麻品种的平衡水分等温线,并采用CAE、修正Chung-Pfost(MCPE)、修正Halsey(MHAE)、修正Henderson(MHE)、修正Guggenheim-Anderson-deBoer(MGAB)、修正Oswin(MOE)及StrohmanYoerger(STYE)7个水分吸着方程进行拟合,指出MOE最适合描述芝麻平衡含水率(EMC)-平衡相对湿度(ERH)之间的关系,并用于计算芝麻吸着等热。在含水率7.5%湿基,芝麻吸着等热均随含水率增大而快速减少,同一温度下的解吸等热显著高于吸附等热。在含水率7.5%以上,芝麻吸着等热随含水率增大而变化平缓,同一温度下的解吸等热趋同于吸附等热。在含水率7.5%湿基条件下,较低温度下的芝麻吸附等热与解吸等热均高于较高温度。在含水率10%湿基的自由水点,芝麻的吸着等热(汽化热)接近纯水的潜热,约是2450kJ/kg。在测定温度10~35℃范围,黑芝麻吸着等热数值类似白芝麻吸着等热数值。计算的25℃芝麻储运绝对安全水分是6.46%,相对安全水分是6.94%。