厚度控制对怀山药远红外干燥过程中水分迁移的影响

采用远红外干燥设备对鲜怀山药片进行脱水处理,应用低场核磁共振波谱分析和成像分析技术,测定怀山药片干燥过程中的水分状态,综合干燥曲线、干燥速率规律,分析不同切片厚度（4,8,12 mm）的怀山药在干燥过程中的水分扩散特性,并建立薄层干燥模型。结果表明：干燥过程中干燥速率呈现短暂的快速上升后逐渐下降的趋势,4 mm的怀山药达到干燥条件所需时间较8,12 mm的分别短36.33%,53.33%;3种状态水分T₂峰面积减小且峰向左移动,干燥过程中自由水耗尽,干燥终点怀山药内部水分主要为结合水（87%）与少量弱结合水（13%）;怀山药内部水分存在密度梯度,从高密度向低密度方向迁移,适当减小怀山药厚度可促进H⁺质子密度下降,提高干燥效率;Page模型拟合效果较好（R²＞0.9）,能很好地表征和预测怀山药远红外干燥过程。     

基于低场核磁技术的不同花期金银花红外干燥过程中的水分变化

本文研究了不同花期金银花(三青期、大白期和全花期)红外干燥过程中的水分分布及状态变化。不同花期金银花在45℃条件下进行远红外干燥,应用低场核磁共振技术(LF-NMR)分析金银花中水分随时间的迁移变化情况。结果表明,不同花期的金银花中均含有三种状态的水:结合水、半结合水和自由水,其含量为:半结合水结合水自由水;三青期金银花的结合水和自由水含量高于大白期和开花期,半结合水含量相对低于大白期和开花期;金银花干燥过程中,不同状态的水也呈现出不同的变化规律,半结合水含量逐渐减小,结合水含量先减少后增加,干燥过程改变了金银花内部水分分布状态和水分含量,不同状态的水分之间会发生一定的相互转化,三青期金银花中部分结合水在干燥初期流动性变大,后期流动性变小,大白期金银花结合水流动性持续变小。干燥过程中金银花水分含量与半结合水的峰面积、总峰面积均有较高的相关性(R20.9),LF-NMR技术为金银花中水分分布及变化规律提供了直观的参考依据。     

马蹄脆片微波真空干燥工艺优化及其水分变化

以马蹄为原料,采用微波真空干燥技术干燥马蹄脆片,考察微波功率、干燥温度、真空度、切片厚度对马蹄脆片色差值、总糖含量、脆度的影响,以响应面试验优化干燥工艺,采用低场核磁共振技术研究马蹄脆片干燥过程水分变化情况。结果表明,微波真空干燥马蹄脆片的最佳工艺为微波功率2.0 kW、干燥温度71 ℃、真空度-95 kPa、切片厚度3.1 mm,所得产品色差值、总糖含量、脆度分别为3.42、50.51 mg/100 g、464.96 g,产品色泽白亮,酥脆可口,马蹄风味浓厚。低场核磁共振检测结果表明：马蹄片内部主要存在3 种状态水,分别是自由水、不易流动水及结合水,其中自由水占比较高、结合水和不易流动水的比例相对较低,在最佳工艺下到达干燥终点时自由水完全除去,只剩少量的不易流动水以及结合水。     

远红外辐射温度对猕猴桃干燥水分迁移的影响

利用低场核磁共振技术研究不同远红外辐射温度对猕猴桃内部水分状态与迁移的影响规律。结果表明:随着辐射温度的升高,猕猴桃所需干燥时间缩短,在120,160,200,240,280℃的辐射温度下平均干燥速率之比为1.001.301.542.002.50;远红外辐射干燥猕猴桃的有效水分扩散系数为2.85×10-10～7.03×10-10 m2/s,提高辐射温度有利于增大扩散系数值;猕猴桃中存在自由水、不易流动水和结合水3种状态水分;随着干燥的进行,自由水的相对比例逐渐减少,辐射温度由120℃升至280℃时,自由水去除所需时间可缩短75%;在干燥前期会有部分水分由高自由度向低自由度转变;干燥结束时,样品中残余水分以结合水为主;提高辐射温度可以促进各种水分状态之间的转变以及水分的去除。     

加工工艺对挂面干燥过程水分状态的影响

为了解挂面干燥过程中水分状态及分布,研究加工工艺对挂面干燥过程水分状态的影响。以小麦粉制作的挂面为材料,采用食品水分分析实验平台,设计三因素不等水平(和面加水量30%,35%;和面真空度0.00,0.06 MPa;干燥温度32,40,48℃)全排列挂面干燥试验。在相对湿度75%条件下定时(300 min)干燥,干燥过程中每45 min取样分析。利用低场核磁技术测定挂面干燥过程中的水分状态及分布。结果表明:挂面干燥过程中水分可分为强结合水、弱结合水、自由水,横向弛豫时间分别为:T21,0.03～0.60 ms;T22,0.96～6.75 ms;T23,57.22～354.54 ms;其中弱结合水所占比例最高;干燥过程中T21、T22不断减小,与含水率(0.17～0.52 g/g db)线性相关。和面加水量是影响T21的最主要因素,干燥温度次之;和面真空度仅在干燥前期对T21有显著影响;和面加水量也是影响T22的最主要因素。研究表明:挂面干燥过程中水分主要以弱结合水形式存在,其次是强结合水,自由水占比较小。随着干燥过程的进行,弱结合水所占比例升高,强结合水所占比例下降。影响挂面干燥过程中水分状态的主要因素是和面加水量。     

食用菌恒温干燥过程中MRI成像及水分迁移变化

利用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术研究了7种食用菌(茶树菇、杏鲍菇、金针菇、双孢蘑菇、蟹味菇、香菇、花菇)在恒温干燥过程中内部水分分布和迁移规律。自旋-自旋弛豫测定结果显示,食用菌中主要存在3种组成水:自由水、不易流动水和结合水,干燥主要脱除了自由水和不易流动水,结合水无明显变化。通过核磁共振成像(nuclear magnetic resonance imaging,MRI)进一步发现,7种食用菌内部水分分布都不均匀,且不同食用菌水在同一阶段水分流失速度不尽相同。LF-NMR技术成功实现了食用菌干燥过程中内部水分的在线监测,为食用菌干燥工艺提供了理论依据。     

利用低场核磁共振分析烘烤过程烟叶水分迁移干燥特性

为探究烘烤过程烟叶水分状态及迁移变化规律,以上部叶为试验材料,利用低场核磁共振技术分别对烘烤过程烟叶叶片和主脉进行弛豫特性及质子密度成像分析。结果表明:(1)叶片含有自由水、半结合水和结合水3种状态水分,主脉含有自由水、半结合水2种状态水分,烘烤过程烟叶主脉各对应状态水分流动性大于叶片;(2)42~48℃和54~60℃分别为叶片和主脉水分状态迁移变化的关键时期;烘烤过程烟叶叶片和主脉中自由水最先被干燥去除,而半结合水和结合水需要转化为自由水才能散失,其中少量结合水难以通过干燥脱除。(3)烘烤过程主脉水分由"主脉—侧脉—叶片"通道迁移效率较高,由主脉直接向叶片转移效率较低;另外,叶片厚度收缩率和主脉直径收缩率分别与其自由水散失规律密切相关。研究揭示了烘烤过程烟叶的干燥特性,可以为其烘烤工艺优化提供理论依据。     

马铃薯燕麦复合面条热泵-热风联合干燥质热传递规律分析

本研究采用新型热泵-热风联合干燥技术对马铃薯燕麦复合面条进行干燥处理,采用低场核磁共振(low fieldnuclearmagneticresonance,LF-NMR)技术及扫描电子显微镜分析其干燥过程中的干燥特性及水分状态迁移等质热传递规律。结果表明:热泵温度越高、转换点含水率越大、热风温度越高,越有利于干燥的进行及水分的扩散;Midilli模型适宜描述复合面条热泵-热风联合干燥行为;不同干燥条件下复合面条的有效水分扩散系数在3.82×10-10～5.12×10-10 m2/s之间;LF-NMR结果表明:干燥过程中总水分含量持续下降,弱结合水峰左移且峰值降低,即弱结合水含量下降最多,且自由度降低,大部分弱结合水向自由水迁移,部分向深层结合水迁移;到达平衡含水率时结合水占比大于自由水,干基水分含量与峰面积呈极显著正相关(P0.01);核磁共振成像结果显示面条中部氢质子密度最大,随着干燥的进行,氢质子向外部迁移,复合面条微观结构越来越致密,深层结合水与大分子结合紧密,面筋网络更加完整。     

基于低场核磁共振及成像技术的油莎豆远红外干燥过程中水分变化规律

为研究油莎豆远红外干燥过程中水分分布状态与迁移变化规律,利用低场核磁共振技术和成像技术检测不同温度(50、60、70℃)下远红外干燥过程中的横向驰豫时间,分析峰面积A_2x的变化、磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)图像的变化以及干燥前后微观结构变化。结果表明,在红外干燥过程中,温度为50、60、70℃时干燥至终点分别用时为450、360、260 min,随着温度的升高能够显著提高干燥速率,促进其内部的自由水、不易流动水和结合水的迁移。干燥过程中自由水逐渐减少外观发生收缩形变表皮皱缩,自由度高的水分向自由度低的迁移导致弛豫图向左迁移。水分总峰面积与干基含水率进行回归分析,得到R²分别为0.989 03、0.991 34、0.990 46,回归线性方程具有较高的拟合度。通过MRI图像可以清晰地看到红色面积逐渐缩小,油莎豆内部水分分布状态不断变化。干燥前后油莎豆微观结构变化明显,轮廓模糊、淀粉堆积。该研究可以为油莎豆的远红外干燥工艺设计、水分分布情况及水分状态变化提供参考。     

超声预处理对杏片微波冻干过程中水分迁移的影响

为探究超声前处理对杏片微波冷冻干燥(MDF)过程干燥特性以及水分迁移扩散特性,以鲜杏为原料,采用微波冷冻干燥技术,使用低场核磁共振技术,测定不同超声前处理条件下杏片MFD干燥过程中的横向弛豫时间T2反演谱。结果表明:超声前处理对杏片MFD前期干燥速率影响较大。扫描电镜观察发现,内部结构最佳的超声处理条件为350 W,35℃,15 min,有利于水分迁移。新鲜杏中所含自由水约占总水分的83%。通过对不同超声处理条件的杏片在干燥过程中内部各状态水分的迁移规律分析发现:随着干燥的进行,部分自由水先向结合水的方向迁移,同时弱结合水逐渐向结合水迁移,结合水向弱结合水的迁移则贯穿整个干燥过程。不同超声前处理条件下杏片干燥过程中有效水分扩散系数变化范围是8.44×10~(-11)~15.00×10~(-11) m~2/s,超声处理使杏片的有效水分扩散系数提高了82.29%~223.97%。     

3 种预处理方式对双孢菇干制品品质的影响

研究漂烫、超声漂烫、常温超声3 种预处理方式在远红外干燥条件下对双孢菇干制品硬度、脆度、色泽、VC含量和微观结构的影响。结果表明：常温超声预处理的双孢菇干燥时间缩短,与未处理产品相比,其硬度值明显下降、脆度值显著提高。同时常温超声预处理显著提高了双孢菇干制品复水比、降低了收缩率。超声漂烫和漂烫两种预处理方式因存在高温作用,使双孢菇细胞结构遭到严重破坏,导致双孢菇干制品色泽变化明显、复水比降低、收缩率提高且VC含量降低。因此采用常温超声作为预处理方式可以提高双孢菇干制品的品质。     

基于Weibull分布函数的双孢菇热泵干燥特性研究

为提升双孢菇干制品品质,采用热泵式冷风干燥对双孢菇进行脱水处理,以双孢菇热风干燥和冷冻干燥为参照实验,对不同热泵式冷风干燥条件下(进口风速、干燥温度)双孢菇的干燥耗时、干燥能耗、产品硬度以及产品白度进行研究;利用Weibull分布函数对双孢菇热泵式冷风干燥过程中的水分扩散机制进行分析;基于干燥效率指标和产品品质指标,采用加权综合评分法对双孢菇热泵式冷风干燥过程进行评价。实验表明:加快进口风速干燥耗时最小值比最大值降低9.09%,提升干燥温度干燥耗时最小值比最大值降低27.27%;干燥温度对双孢菇热泵式冷风干燥能耗、产品硬度和产品白度影响更为显著(p<0.05);Weibull分布函数能够准确描述(R2>0.99)双孢菇热泵式冷风干燥过程,不同干燥条件下双孢菇冷风干燥的形状参数均小于1,整个干燥主要受内部水分扩散控制;相对于冷冻干燥,双孢菇热泵式冷风干燥耗时及能耗分别降低了50%和26.35%;而相对于热风干燥,冷风干燥技术将双孢菇干制品的产品硬度降低13.44%,同时干制品产品白度提升了59.92%;实验操作条件范围,双孢菇冷风干燥最佳干燥条件为25 ℃干燥温度和2 m/s进口风速。结论:热泵式冷风干燥技术能够提升双孢菇干制品品质同时降低干燥耗时和能耗。     

利用NMR研究赤藓糖醇对糙米面包贮藏期间保水性的影响

利用低场核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）及成像技术,研究赤藓糖醇和蔗糖对糙米面包贮藏期间保水性的影响。通过检测面包1H NMR弛豫时间、峰面积、核磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）以及水分活度,得出贮藏期间面包结合水（弛豫时间T21）相对稳定,不易流动水（弛豫时间T22）和自由水（弛豫时间T23）逐渐减少,与蔗糖面包相比,添加赤藓糖醇的面包具有高水分含量和低水分活度的特点,MRI同样体现出添加赤藓糖醇的面包具有良好的保水性。     

不同高温热泵干燥条件对龙眼干品质的影响

以龙眼为研究对象,考察了不同热泵干燥温度和干燥风速对龙眼干一般理化特性、色泽、质构和活性成分等品质的影响。结果表明：采用高温热泵干燥时,干燥温度越高,龙眼干的总酸含量越高,复水率越低;干燥风速相同时,龙眼干的pH值随着温度的升高而降低;龙眼干燥后总体色泽的变化主要在色泽的变暗及变黄,干燥温度的升高和干燥风速的增加都会导致龙眼色泽变化的增加;总体来说,不同高温热泵干燥条件下,龙眼干的弹性、回复性、硬度以及耐咀性的变化均不显著,干燥风速较低,龙眼干的黏性较大;当干燥温度为60 ℃时,龙眼干中保留的游离酚含量最高,不同干燥条件下,结合酚含量、多糖含量的差异不显著。     

姜片热风干燥模型适用性及色泽变化

为研究姜片的热风干燥特性,以姜片厚度、热风温度、热风风速3 个干燥条件为变量,考察其对姜片干燥特性的影响,将不同干燥条件下姜片的水分比、干燥速率进行比较并建立模型。结果表明：姜片的热风干燥以降速过程为主,而且姜片的水分比MR下降的速率随着热风温度、风速的增加而变快,随姜片厚度的增加而变慢。本实验选用常用的8 个薄层干燥模型进行拟合,经拟合后选择Modified Page模型作为姜片干燥过程的最优模型,解出模型为MR=exp[－（kt）n],其中k=－0.023 85＋0.000 505T＋0.023 38V－0.004 993L,n=1.318 307＋0.003 016 5T－0.204 05V－0.002 859L,式中T为干燥温度（℃）;V为热风风速（m/s）;L为姜片厚度（mm）。此模型的平均R2值是0.997 9、χ2最小值是0.000 4、RMSE最小值是0.012 2。模型求解后,以模型外的实验组数据验证表现出较好的拟合度。姜片的有效水分扩散系数Deff随干燥温度、物料厚度、风速的增加而增加,且其值在1.763×10－8～1.054×10－7 m2/s之间变化,活化能为Ea=35.23 kJ/mol（R2=0.948 0）。此外还对姜片在干燥前后的色差进行了测定和分析。     

高氧气调包装对双孢蘑菇微生物及其品质的影响

对双孢蘑菇进行80%高氧处理,研究高氧气调包装对双孢蘑菇微生物及其品质的影响。结果表明,在贮藏过程中,高氧气调包装能明显抑制双孢蘑菇中霉菌及酵母菌的生长,对假单胞菌属总数也有明显的抑制作用（P＜0.05）。在贮藏前期,高氧气调包装可以抑制嗜常温菌总数的增加,但在贮藏后期反而促进其生长。高氧气调包装也能明显抑制双孢蘑菇抗坏血酸含量的下降（P＜0.05）,维持较高的总糖含量（P＜0.05）、较好的感官品质,但对可溶性蛋白含量无明显影响。     

双孢菇洞道式热风干燥特性及工艺优化

为确定双孢菇的最佳洞道式热风干燥工艺,在单因素试验的基础上,采用Box-Behnken响应面试验方法,分析干燥介质温度(X1)、空气出口风压(X2)、切片厚度(X3)3个因素对感官(Y1)、单位面积耗热量(Y2)、干燥速率(Y3)、复水率(Y4)4个指标的影响及交互作用。根据试验数据得出4个评价指标的二次回归模型。优化的切片双孢菇干燥条件是:干燥介质温度68℃、空气出口风压0.67kPa、切片厚度3.5mm,在此条件下,感官达8.3,复水率38.08%,能耗低。     

双孢菇微波膨化工艺的优化

为了确定适宜的双孢菇膨化干燥工艺,在单因素的基础上,采用Box-Behnken中心组合响应面设计,对双孢菇膨化工艺进行了优化,分析了初始含水量(X1),切片厚度(X2),微波功率(X3)3因素作为输入变量,对膨化度(Y1)、感官得分(Y2)指标的影响。根据试验数据推论出描述这2个指标的二次回归模型,并进行了响应面分析,得出了双孢菇优化膨化工艺。结果表明:在微波功率为540 W、双孢菇片厚度为8 mm、双孢菇初始含水率为38%的条件下,膨化率达到195%,感官指标为9.5。     

正交试验优化苹果片低氧热泵干燥工艺

以红富士苹果作为实验材料,以氮气为干燥介质置换空气降低设备中氧体积分数,研究了温度、切片厚度、氧体积分数和风速对苹果片热泵干燥速率、L值、VC和总酚含量等指标的影响,正交试验结果表明：最佳干燥工艺参数为干燥温度55 ℃、切片厚度5 mm、氧体积分数5%,干燥后苹果片水分含量为5.83%,L值为83.01,VC含量为3.68 mg/100 g,总酚含量为68.26 mg/100 g。     

单片物料厚度对胡萝卜红外薄层干燥水分迁移的影响

为探讨胡萝卜红外薄层干燥条件下的水分迁移规律,选择单片物料厚度h、料层厚度δ、干燥温度T、功率密度g和辐射距离L为影响因素进行试验,并借助低场核磁共振技术研究了横向弛豫时间T_(2x)、峰面积A_(2x)和峰比例S_(2x)的变化规律。结果发现,干燥中期,各单片物料厚度h的自由水流动性下降60%以上,而水分含量趋于0;不易流动水、结合水的水分含量增幅分别为不大于3倍、3~6倍。干燥至120 min,各单片物料厚度h的自由水峰面积占总水峰面积的比例下降至15%以下,结合水所占比例增大至65%以上,而不易流动水所占比例呈"双峰"现象。随着单片物料厚度h的增大,水分有效扩散系数D_(eff)下降30%;发现Page模型可较好地预测红外薄层干燥中水分比的变化。本研究成果为进一步探讨农产物料的红外干燥规律及干燥设备的研发提供了理论参考。