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。     

利用LF-NMR研究牛肉粒微波干燥过程中水分迁移和分布变化

水分是食品体系特别是干制品中重要的组成部分。干制品中水分的含量、分布和存在状态的差异会对其风味、质地、稳定性及货架期产生显著影响。所以研究食品干燥过程中水分的分布和迁移变化规律具有重要意义。利用低场核磁共振(Lowfield-nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术研究一种牛肉粒在高火、中高火、中火和中低火微波干燥过程中水分的分布和迁移变化规律。T2弛豫测试结果显示,牛肉粒中的水分可以分为结合水、不易流动水和自由水3个组分,在不同功率干燥的过程中,不易流动水能够部分转化为结合水,转化而来的结合水弛豫时间较原组织结合水增加;核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)结果直观地显示出,微波干燥是一个均匀的干燥过程,牛肉粒内部和外部同时失水,且微波干燥功率越高,失水速率越快。中高火微波干燥时,水分含量高(20.87%)而水分活度低(0.676),故为牛肉粒最佳干燥功率。     

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。     

基于LF-NMR的香芋微波真空干燥中水分扩散特性研究

为了研究香芋片微波真空干燥过程中水分扩散特性,采用微波真空干燥箱在1.5、2.0和2.5 W/g 3个微波强度下对香芋片进行了干燥试验,利用低场核磁共振技术测定了香芋片微波真空干燥过程中水分迁移及分布情况。结果表明,香芋片微波真空干燥过程主要为降速阶段,3种微波强度下平均干燥速率为0.149、0.185和0.224 g/(g·min);有效水分扩散系数为7.30×10-9、9.46×10-9、1.14×10-8m~2/s。NMR T2谱显示,香芋中存在结合水、不易流动水和自由水3种状态,其横向弛豫时间分别为T21 (2.31～9.32 ms),T22 (10.72～49.77ms)和T23 (57.22～705.48 ms)。干燥过程中,MVD香芋内自由水含量显著降低(p0.05),不易流动水所占比例呈现先增加后下降的趋势,结合水含量变化不显著(p0.05),所占比例逐步上升。MRI检测表明,MVD香芋内外同时失水,且微波强度越高,弛豫信号消失的越快。该研究揭示了微波真空干燥中香芋内水分扩散规律,即微波强度越高,样品内水分扩散速率及不同组分水分之间的转化越迅速。该研究为香芋的微波真空干燥产业化生产提供理论依据。     

超声功率对铁棍山药超声强化热泵干燥水分迁移的影响

为探讨铁棍山药超声强化热泵干燥的水分迁移规律,对山药进行直触超声强化热泵干燥试验,研究超声功率对干燥特性及水分变化的影响。结果表明:在热泵干燥过程中施加超声有利于加快脱水进程。随着超声功率从0 W提高至60 W,干燥时间从630 min缩短至390 min,平均干燥速率由0.0053 g/(g·min)提高到0.0086 g/(g·min),有效水分扩散系数由0.887×10-10 m2/s,增大至1.393×10-10 m2/s。扫描电镜结果表明:施加超声使物料组织结构变疏松,产生微孔道。随着超声功率的提高,微孔道数量变多,孔隙率变大。低场核磁共振分析表明:铁棍山药中存在自由水、不易流动水和结合水3种状态水,且在干燥过程中其内部水分能够相互转化。自由水的含量不断降低,直至被完全去除;不易流动水的含量在干燥过程中先增高后降低,在干燥结束时仍存在部分不易流动水;结合水的含量在超声强化热泵干燥过程中几乎不变。铁棍山药的核磁共振成像显示,在干燥过程中,物料水分从外到内逐渐流失。提高超声功率能有效加快物料内部水分迁移,促进水分的去除。本研究结果可为果蔬超声强化热泵干燥技术的研发与应用提供参考。     

双孢菇远红外干燥过程中内部水分的变化规律

利用低场核磁共振技术分析远红外干燥双孢菇内部水分分布及变化规律,研究在50、60、70 ℃条件下,切片厚度为3、5、7 mm双孢菇切片干燥过程中内部水分变化。结果表明：双孢菇中主要存在自由水、弱结合水和结合水3 种状态水,其中切片厚度为3、5、7 mm双孢菇片自由水含量（M23值）分别为9 048.26、12 038.71、17 532.27,在3 种状态水中所占比例最大。在相同干燥温度条件下,切片厚度为3 mm的双孢菇自由水和弱结合水去除所需的时间最短;随着干燥温度的升高,3、5、7 mm双孢菇片中自由水和弱结合水含量逐渐降低。3 种切片厚度的双孢菇在不同温度干燥过程中结合水含量无明显下降趋势,说明干燥过程中脱去的主要是自由水和部分弱结合水,结合水基本不会去除,因此结合水含量对双孢菇远红外干燥效果无明显影响。     

香菇热风微波流态化的干燥特性与机理分析

通过香菇热风微波流态化的干燥特性试验,探讨微波功率、热风功率和振动频率对香菇干燥速率的影响规律;应用低场核磁共振技术(NMR)分析香菇热风微波流态化的水分迁移变化。试验结果表明,热风微波流态化干燥香菇过程按降水速率大小分为预热、恒速和降速3个阶段。干燥速率随微波功率及热风功率的增大而明显加快,振动频率对干燥速率的影响较小。核磁共振结果显示:干燥预热阶段主要脱去自由水,恒速阶段主要是不易流动水与结合水之间的转化并脱去大量自由水,降速阶段是脱去结合水。在香菇热风微波流态化干燥过程中,提高水的流动性并延长恒速阶段干燥时间有利于提高干燥速率。     

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。     

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。     

不同干燥温度对牛肉脯水分分布迁移规律的影响

借助低场核磁共振技术及其核磁共振成像技术,探讨不同热风干燥温度（50～70 ℃）在干燥时间（120～180 min）范围内牛肉脯的水分状态、水分质量分数与水分分布情况。3种干燥温度下平均干燥速率分别为 0.226 5、0.277 9、0.353 9 g/（g·min）;牛肉脯的干燥效果主要取决于其不易流动水的含量,通过在热风干燥过程中提高温度,可以明显提高肉脯的干燥速率,结合水、不易流动水和自由水的迁移也会加快;干燥过程中不易流动水在自由水和结合水之后发生变化,不同热风温度条件下的峰面积、峰比例变化趋势较为一致,温度越高曲线变化愈明显;牛肉脯水分含量与峰面积之间呈现良好的线性关系,其中70℃干燥的线性回归方程为 y=323.34x- 6 092.77（R²=0.975 0）;纵向弛豫时间T1加权成像图表明牛肉脯70 ℃热风干燥过程中氢质子密度分布相对均匀,干燥品质较高。比较3种干燥温度的差异,这可为今后肉脯品质提升、产品研发和节约能源提供理论依据。     

怀山药微波冻干过程的水分扩散特性及干燥模型

为探究怀山药干燥过程中的水分扩散特性,以怀山药为原料,使用微波真空冷冻干燥技术进行干燥,同时采用低场核磁共振的横向弛豫时间（T2）反演谱分析怀山药切片在干燥过程中内部水分的变化,并结合有效水分扩散系数、水分含量、干燥速率的变化规律对微波真空冷冻干燥过程中怀山药的内部水分扩散特性进行分析。结果表明：干燥过程中水分由自由度高向自由度低的方向迁移;不同微波功率（1.5～4.4 W）下怀山药干燥过程的有效水分扩散系数变化范围在1.129×10－9～5.439×10－9 m2/s之间,随着微波功率的增大,有效水分扩散系数升高,水分扩散迁移的速度增大,非结合水向结合水方向转化逐渐增多。采用Page、Newton等模型与实验数据进行拟合,结果表明Page拟合度较高,R2大于0.99,可以较好地对怀山药微波真空冷冻干燥过程进行预测和控制。本实验为怀山药干燥过程的水分实时监测及实现精准干燥提供了理论依据。     

青香蕉微波干燥中淀粉糊化行为及消化特性的研究

明确微波干燥(Microwave drying,MD)过程中青香蕉水分迁移与其淀粉糊化行为的关系及其对淀粉消化特性的作用,以青香蕉片为研究对象,设计不同微波功率密度,研究青香蕉MD干燥特性、淀粉糊化行为及消化特性的变化.结果表明微波功率密度和MD时间对青香蕉中淀粉糊化行为和消化特性影响显著.当青香蕉含水率高于45％,在...     

Moisture transfer and microstructure change of banana slices during contact ultrasound strengthened far-infrared radiation drying

To explore water transfer and structure change during contact ultrasound strengthened far-infrared radiation drying (CU-FIRD) on banana slices, the effects of far-infrared radiation (FIR) temperature and contact ultrasound (CU) power on drying process, water transfer change, microstructure and pore evolution were studied. The results showed that the drying time could be shortened obviously by increasing FIR temperature and CU power. The effective moisture diffusivity values of banana slices were between 2.28 × 10⁻¹⁰–6.12 × 10⁻¹⁰ m²·s⁻¹, which increased with the rises of FIR temperature and CU power. The moisture changes in banana slices during CU-FIRD were analyzed by low-field nuclear magnetic resonance (LF-NMR). There were three kinds of water status in banana slices including bound water, immobilized water and free water. Free water was the main water in banana, and the increases of both FIR temperature and CU power could obviously shorten the removal time of free water. The immobilized water in banana slices increased first and then decreased during the drying process, and the improvements of FIR temperature and CU power could accelerate its mobility and migration. There was no significant change for bound water, which was the main water left in banana slices after drying. The SEM and shrinkage ratio results showed that higher FIR temperature and CU power could reduce the structure shrinkage of banana samples, increase the porosity, and generate more diffusion micro-channels with larger size, so as to speed up the migration process of water in banana. CU-FIRD could improve the porous structure of banana samples, enhance the heat and mass transfer process, and accelerate the migration and diffusion of water.     

Analysis of Temperature Distribution and SEM Images of Microwave Freeze Drying Banana Chips

Compared with freeze drying (FD), microwave freeze drying (MFD) using microwave as the heating source can accelerate the drying rate of bananas. This paper presents the results of an experimental study of temperature distribution during the process of MFD banana chips. The results show that the temperature distribution is uniform during the sublimation drying stage, but not at the start of the desorption stage of drying; this phase is prone to generate hot spots, which are brought about by the localized melting of ice crystals not removed in the sublimation stage and the absorption of excess microwave by sorbed water. Comparison of scanning electron microscope micrographs of FD and MFD samples shows that the major dissimilarity between the two samples is in their pore sizes.     

Effects of some thermal treatments on polyphenoloxidase and peroxidase activities of banana (Musa cavendishii,var enana)

Polyphenoloxidase (EC 1.14.18.1) and peroxidase (EC 1.11.1.7) activities were evaluated during cold storage of banana (Musa cavendishii, L var enana). The effects of some thermal treatments (blanching of peeled bananas, microwave treatment of banana slices and storage of banana slices at ?24°C) were studied. Inactivation of both enzymes by blanching was very effective (96–100 %) at all maturity levels. Microwave treatment showed differing efficiency depending on banana ripeness, and produced non-enzymic darkening due to Maillard reactions mainly in green and full-yellow bananas. Freezing of fruit slices without previous thermal treatment produced different effects in polyphenoloxidase and peroxidase activities. It was concluded that immersion in boiling water of peeled bananas with 70 % green/30% yellow peel colour maturity index is the optimal pretreatment for the preservation of frozen banana slices.     

八角热风干燥水分变化及品质分析

为了探究八角的干燥特性及内部水分扩散机理,本研究以热风温度（50、60和70 ℃）和预处理方式（杀青和不杀青）为实验变量,对八角进行了热风干燥实验,同时进行低场核磁共振检测和品质分析。结果表明,八角干燥过程基本处于降速干燥阶段,且干燥时间与热风温度呈负相关关系,杀青处理可以降低干燥时间。经低场核磁共振T₂谱检测,发现新鲜八角含有3个波峰,经干燥加工处理,不易流动水峰会分离出来1~2种波峰,这部分增加的波峰为大分子有机物。通过对八角干燥过程中的各峰面积和各组分占比进行研究,发现干燥加工主要除去的水分为不易流动水,而结合水、大分子有机物和小分子有机物的质量变化很小。杀青预处理对干燥过程八角的波峰分布影响甚微,但增加了八角的干燥速率。通过对八角品质的分析可以得到:经杀青预处理,干燥后的八角色泽更好,复水能力更强,但皱缩率更大,且热风温度越高,八角的复水能力越大,但会导致皱缩率也增大。     

利用低场核磁共振技术研究调味山药片真空微波干燥过程中水分的变化规律

为研究调味山药片真空微波干燥过程中内部水分含量、分布及状态变化情况,采用低场核磁共振技术,测定不同微波功率下微波真空干燥过程中的横向弛豫时间T2反演谱,进而分析调味山药片内部的水分状态及其变化规律。结果表明：微波功率越高,自由水和不易流动水被除去所需的时间越短,其中对自由水作用尤为明显,但过高的微波功率会导致物料出现焦化现象;调味山药片干基含水率与核磁共振总峰面积之间呈线性关系,可以预测调味山药片真空微波干燥达到干燥终点所需的时间。核磁共振图像显示调味山药片干燥过程中水分含量的增加和减少均是由外而内,干燥结束时,剩余水主要存在于调味山药内层。水分含量的变化对调味山药片干燥后的品质有显著影响,低场核磁共振及成像技术为调味山药片干燥过程中水分的变化提供了直观的参考依据,本研究可以为调味山药片的真空微波脆化工艺设计、优化干燥参数、控制干燥过程及提高产品质量提供参考。     

蓝莓热风干燥过程中水分扩散特性和微观结构变化

为了研究蓝莓热风干燥过程中水分扩散特性和微观结构的变化规律,采用电热恒温箱在50、65和80 ℃的条件下对蓝莓进行热风干燥试验,应用核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)和微观电镜扫描仪(scanning electron microscope,SEM)技术,测定蓝莓在干燥过程中水分迁移和内果皮微观结构的变化。结果表明:干燥过程改变了蓝莓中水分迁移特性,自由度高的水分向自由度低的迁移。干燥温度和干燥时间两个维度影响干燥效果,干燥速率随干燥温度的升高渐增。50、65、80 ℃的温度下干燥时间分别为50、18、7.5 h。干基含水率与核磁共振信号幅值之间存在显著的线性关系(y=113.99x+5728.6,R2=0.9901,p<0.01)。随干燥过程中水分的散失,蓝莓果干发生皱缩现象,微观上为细胞壁微丝排列由紧密有序变得松散无序。本研究为蓝莓果干干燥过程中水分迁移和组织微观结构的变化规律提供数据参考。     

菊芋微波真空干燥过程的水分扩散特性及模型拟合

为了探究菊芋微波真空干燥过程中水分变化规律,本文考察了不同微波强度对菊芋干燥特性的影响。采用Weibull分布函数和Dincer模型对干燥曲线进行拟合,并结合尺度参数(α)、形状参数(β)、滞后因子(G)、干燥系数(S)等分析了干燥过程的传热、传质机制。结果表明:除1.28 W/g外,菊芋整个干燥过程分为升速、恒速和降速3个阶段,且微波强度越大,最大干燥速率愈高,升速阶段历时越短。β介于1.314～2.175之间,表明干燥过程并非完全由内部扩散主导。G为1.043～1.188,且随微波强度增大而减小。毕渥数(Bi)介于0.179～5.762之间,说明干燥过程物料温度变化由内部导热和边界对流换热共同控制。基于Weibull分布函数、Dincer模型和Fick第二定律得到的水分扩散系数分别为D_cal=5.922×10?8～2.717×10?7 m2/s、D_eff=7.570×10?7～1.799×10?5 m2/s、D*_eff =2.353×10?9～7.546×10?9 m2/s;同样微波强度下,其大小依次为:D_eff>D_cal>D*_eff。2.32 W/g下,干燥样品亮度(L*值)最大,为69.05。微波强度愈大,样品色泽参数a*和b*值越小。SEM图片显示:适宜的微波强度下,干燥菊芋细胞结构规则,部分区域含有孔洞;1.28 W/g样品的细胞皱缩明显,而高微波强度下(2.70和3.04 W/g)干燥样品部分组织结构坍塌,细胞内物质外泄。     

酸菜微波真空冷冻干燥工艺及复水特性研究

采用微波真空冷冻干燥技术对新鲜酸菜进行脱水处理,研究微波功率、真空度和铺料层厚度对酸菜干燥特性及复水比的影响,确定最佳干燥条件,并利用低场核磁共振技术(LF-NMR)研究酸菜干制品在复水过程中的水分状态。结果表明:微波功率越大、真空度越小、铺料层厚度越小,则酸菜干燥速率越大,达干燥终点时间越短;最佳干燥工艺条件为微波功率320 W,真空度200Pa,铺料层厚度2mm,此时酸菜复水比为9.14g/g;LF-NMR表明不易流动水为复水后酸菜体内水分的主要存在形式,结合水与自由水则变化不大。