成膜预处理提高扇贝柱超声波辅助热泵干燥效率及品质

热泵干燥(Heat Pump Drying,HPD)因条件温和、能效高,特别适用于水产品的干燥。但是,由于HPD温度低,导致干燥时间长、干制品品质劣变严重,限制了HPD在水产品中的应用。为了强化扇贝柱HPD效率,提高干制品品质,该研究首先采用超声波(Ultrasonic,US)预处理扇贝柱,然后再分别采用3种可食性膜(海藻酸钠(Sodium Alginate,SA),低甲氧基果胶(Low-Methoxy Pectin,LMP)和印度树胶(Gum Ghatti,GG))预处理,US处理后未经过成膜预处理的扇贝柱作为对照组(Control Group,CK),探究成膜预处理对扇贝柱US辅助HPD动力学及品质特性的影响。基于低场核磁共振(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance,LF-NMR)技术,采用单变量线性(Univariate Linear,UL)模型和偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)模型量化扇贝柱LF-NMR弛豫参数与干制品含水率(Moisture Content,MC)和水分活度(Water Activity)的关系,以期监测扇贝柱HPD进程。研究结果表明:相比于CK,成膜预处理导致扇贝柱有效水分扩散系数(Effective Moisture Diffusivity)提高了1.32%~8.41%。SA和GG成膜预处理可以减缓扇贝柱干燥过程中不易流动水向结合水迁移的速率,同时增加了干燥过程中自由水的流动性,进而强化了干燥效率。相比于CK,SA和GG成膜预处理增加了扇贝柱硬度、弹性、内聚性和咀嚼性,降低了复水比、收缩率和总色差值;而LMP成膜预处理降低了硬度和总色差值。综合考虑,US-SA为扇贝柱US辅助HPD较适合的预处理方式。LF-NMR横向弛豫时间与大部分干制品品质之间具有显著(P<0.05)关联性。扇贝柱LF-NMR图谱中,当横向弛豫时间主峰<10 ms时,而且仅出现1个主峰,即可作为扇贝柱干燥终点。UL模型表明,MC和水分活度与不易流动水峰面积和总峰面积呈显著(P<0.05)正相关,与结合水峰面积呈显著(P<0.05)负相关。PLSR模型表明,以4个LF-NMR参数为变量的回归模型可高精度地预测MC和水分活度。该研究为扇贝柱热泵干燥增效、保质提供一种新型非热力预处理方式;同时,基于LF-NMR技术,为快速、无损监测扇贝柱热泵干燥进程提供理论依据和实践参考。

超声波预处理时间对扇贝柱热泵干燥动力学及品质特性的影响

为了提高扇贝柱热泵干燥效率,改善扇贝柱干制品品质,本实验研究超声波(ultrasonic,US)预处理时间(0、10、20、30 min)对扇贝柱干燥动力学与品质特性的影响,利用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)探究扇贝柱干燥过程中水分状态分布规律。结果表明,扇贝柱干燥进程遵循降速干燥模式,干燥进程受内部水分扩散控制,US预处理提高了扇贝柱干燥速率和有效水分扩散系数。相比于CK组(除未经US预处理外,其余处理同US组),US预处理可降低扇贝柱总色差,提高干制品韧性。干燥数学模型拟合结果表明Midilli et al.模型为描述扇贝柱热泵干燥过程的最适模型。LF-NMR分析结果表明,不易流动水决定了扇贝柱热泵干燥过程中含水率的变化;自由水和不易流动水的迁移速率随US预处理时间的延长而加快,不易流动水弛豫时间T22与含水率有很强的相关性。综上,US预处理可提高扇贝柱热泵干燥效率,并对干制品色泽、收缩率、复水比和质构特性具有一定影响,LF-NMR可预测扇贝柱干燥过程中含水率变化。本研究可为水产品尤其是扇贝柱的热泵干燥提供一定的理论依据和实践参考。

亲水胶体成膜预处理对扇贝柱热泵干燥动力学与品质的影响

为提高扇贝柱热泵干燥效率,改善干制品品质,研究了低甲氧基果胶(LMP)和壳聚糖(CTS)等2种成膜预处理对扇贝柱干燥动力学与品质特性(质构、复水比、收缩率、色泽)的影响。结果表明,扇贝柱含水率随干燥时间延长而降低,扇贝柱干燥过程处于降速干燥阶段,干燥进程受内部水分扩散控制;LMP和CTS处理均提高了扇贝柱干燥速率。相比于CK,LMP和CTS成膜处理使扇贝柱有效水分扩散系数分别提高了11.08%和26.73%。相比于CK,LMP处理可降低扇贝柱收缩率、色差、硬度和韧性,提高干制品复水率;CTS处理降低了扇贝柱收缩率,提高了扇贝柱复水率、韧性和硬度,但对扇贝柱色差无影响。采用8种数学模型拟合干燥动力学数据,Midilli et al.为描述扇贝柱热泵干燥过程的最适模型。亲水胶体成膜预处理在提高扇贝柱热泵干燥效率、改善干制品品质方面具有显著效果。本研究可为水产品的热泵干燥提供一定的理论基础和实践参考。

基于LF-NMR探究冻融对压差膨化扇贝柱水分分布与品质影响

该文分别采用-15、-35℃冻融扇贝柱以未经冻融的扇贝柱为对照(CK),采用低频核磁共振分析扇贝柱横向弛豫时间(T2);以膨化度、平均干燥速率、复水率、色差、硬度、脆度为指标,探究冻融对压差膨化扇贝柱水分分布与品质的影响。结果表明与CK相比冻融降低了扇贝柱的T2值不易流动水T23值由73.18 ms减小至59.37、51.63 ms。预干燥后扇贝柱结合水随冻融增加,而膨化度和真空干燥速率呈降低趋势。冻融降低了扇贝柱的复水率、脆度增加了平均干燥速率、色差和硬度。一定条件下,冻融降低了扇贝柱压差膨化产品品质。扇贝柱品质与解冻后T23和不易流动水比例(mT23)显著相关;膨化度、复水率、硬度、平均干燥速率与预干燥后单分层及多分子层结合水比例之和(mT21+mT22)、mT23显著相关。

干燥温度与助剂类型对喷雾干燥桑葚粉理化特性的影响

本文研究了进口、出口温度、助剂类型及其质量分数对喷雾干燥桑葚粉理化特性的影响规律,优化了桑葚汁最适的喷雾干燥参数。结果表明,随着进口温度升高,回收率(Rp)、水分活度(aw)、水溶性指数(WSI)、总酚含量(TPC)、清除自由基能力逐渐降低;随着出口温度升高,Rp逐渐增加,aw、TPC、清除自由基能力逐渐降低,而WSI无显著变化。进料溶液中助剂类型和质量分数对桑葚粉理化指标影响显著(P<0.05)。随着菊糖质量分数增加,Rp逐渐降低,aw逐渐增加、TPC先降低后增加,而WSI无显著变化。随着海藻糖质量分数增加,Rp逐渐降低,aw、TPC、自由基清除能力逐渐增加,而WSI无显著变化。随着阿拉伯胶质量分数增加,aw、TPC、自由基清除能力逐渐降低,Rp、WSI逐渐增加。桑葚汁喷雾干燥最适参数为:进口温度130℃、出口温度75℃,桑葚汁:麦芽糊精:乳清分离蛋白:海藻糖固形物质量分数比为65∶8.5∶1∶25.5,此条件下,桑葚粉回收率(59.08%±2.86%),总酚含量(1209.47±40.37)mg GAE/100 g,自由基清除能力(0.62±0.06)mg/mL。