基于水分分布表征遠紅外干燥雙孢菇干燥終點的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及基于水分分布表征遠紅外干燥雙孢菇干燥終點的方法，屬于農(nóng)產(chǎn)品深加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]雙孢燕(Agaricusbisporus)又稱洋燕、白燕，屬真菌門擔(dān)子菌綱蘑燕屬，在我國安徽、江蘇、山東、河南、河北等省份栽培規(guī)模較大，是我國出口創(chuàng)匯的主要食用菌，產(chǎn)量和出口量均居世界第一位。其富含蛋白質(zhì)、氨基酸、多種維生素、抗壞血酸及維生素D等營養(yǎng)物質(zhì)，營養(yǎng)價值是蔬菜和水果的4-12倍。新鮮雙孢菇由于含水量高且質(zhì)地細嫩，采收后不易貯藏。因此對雙孢菇進行脫水加工，可有效地延長其貨架期。目前，雙孢菇脫水產(chǎn)品的生產(chǎn)主要采用熱風(fēng)干燥方式，但工作效率低、耗能大、設(shè)備制造維護費用高、產(chǎn)品質(zhì)量較差。而利用遠紅外輻射干燥雙孢菇，熱效率高、能耗低，能縮短干燥時間，提高生產(chǎn)效率。
[0003]干燥終點即脫水果蔬的最終水分含量，直接關(guān)系到脫水果蔬的品質(zhì)及貯藏期。常用的測定脫水產(chǎn)品含水量的方法包括烘箱法和紅外快速水分測定法。但烘箱法耗時較長，一般需要2-8個小時;紅外快速水分測定法因紅外檢測對物料表觀性質(zhì)、顏色和光線的敏感度較高而導(dǎo)致檢測結(jié)果波動大，誤差范圍大于6%，且兩者均需對產(chǎn)品進行恒重。因此，尋求一種簡便、快速、精準(zhǔn)度高的方法判斷脫水果蔬干燥終點，有利于節(jié)約能耗、提高工作效率。
[0004]低場核磁共振技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確、靈敏的特點，并且由于磁場強度低不會對被檢測的產(chǎn)品造成損傷，被用于食品含油含水率的快速檢測以及貨架期的無損檢測。利用低場核磁共振技術(shù)檢測食品在加工貯藏過程中的水分分布變化，可以動態(tài)了解不同結(jié)合狀態(tài)水分的變化規(guī)律。李然等(2010年)借助低場核磁共振技術(shù)測量茶葉樣品的水分含量，測定的結(jié)果比烘箱法高1%左右。這是因為茶葉內(nèi)部總會有一部分結(jié)合水用烘干法無法去除，而低場核磁共振法測定的水分為茶葉內(nèi)部的游離水和結(jié)合水的總和。梁國海等(2014年)建立低場核磁共振技術(shù)檢測煙絲樣品含水率的工作函數(shù)，以函數(shù)為基礎(chǔ)測定的含水率與烘箱法的結(jié)果相比，精密度、重復(fù)性和穩(wěn)定性好，但其采用較繁瑣的步驟推導(dǎo)和校正工作函數(shù)。
[0005]自由水主要存在于液泡、原生質(zhì)和細胞間隙中，距離膠粒較遠可以自由移動，因此在果蔬干燥過程中最容易被脫除；半結(jié)合水和結(jié)合水因與膠體結(jié)合緊密而一般無法被去除，所以對最終干燥結(jié)果不會產(chǎn)生顯著影響。本發(fā)明的目的是提供一種基于水分分布表征遠紅外干燥雙孢菇干燥終點的方法，通過橫向弛豫時間反演譜，根據(jù)雙孢菇干燥過程中自由水弛豫面積的變化確定干燥終點，當(dāng)自由水弛豫面積為零時，干燥過程即可結(jié)束，無需考慮其他相態(tài)水及總含水量的影響。因此可用于快速判斷脫水產(chǎn)品的干燥終點，有效保證脫水廣品的品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題:
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種基于水分分布表征遠紅外干燥雙孢菇干燥終點的方法，本發(fā)明采用低場核磁共振技術(shù)檢測遠紅外干燥雙孢菇片內(nèi)部的自由水弛豫面積，根據(jù)自由水的弛豫面積確定雙孢菇的干燥終點。
[0008]技術(shù)方案:
[0009]基于水分分布表征遠紅外干燥雙孢菇干燥終點的方法，將雙孢菇片置于遠紅外干燥箱內(nèi)進行干燥，干燥過程中應(yīng)用低場核磁共振技術(shù)分析樣品中自由水的橫向弛豫時間T2和弛豫面積，根據(jù)自由水弛豫面積的大小判斷雙孢菇片干燥過程是否結(jié)束，具體步驟如下:
[0010](I)選取新鮮、大小均勻雙孢菇，清洗并去除菇柄，切片機縱向(沿著生長方向)切成3?7mm薄片；
[0011](2)將切片后的雙孢菇置于遠紅外干燥設(shè)備中進行干燥，輻射距離100?200mm，輻射強度1.6?2.9KW/m2;
[0012](3)應(yīng)用CPMG脈沖序列測雙孢菇干燥樣品的橫向弛豫時間T2，設(shè)備參數(shù)設(shè)置如下:磁場強度0.5Τ，主頻SF = 23MHz，偏移頻率01 = 425557.6Hz，硬脈沖90度脈寬P90 = 14us，硬脈沖180度脈寬P180 = 30us，譜寬SW = 200KHz，采樣點數(shù)TD = 828016，重復(fù)掃描次數(shù)NS = 8，重復(fù)采樣時間TW=5000ms，回波個數(shù)NECH= 18000。
[0013]步驟(3)中的自由水橫向弛豫時間T2為25?850ms。
[0014]本發(fā)明通過分析自由水弛豫面積的大小判斷雙孢菇干燥過程是否結(jié)束，當(dāng)自由水弛豫面積為零時，干燥過程結(jié)束。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
[0016]1.本發(fā)明應(yīng)用低場核磁共振技術(shù)對雙孢菇片進行掃描，根據(jù)橫向弛豫時間確定自由水分布，根據(jù)自由水弛豫面積判斷雙孢菇干燥終點。測定結(jié)果顯示自由水表征法與烘箱法的結(jié)果相似，單因素方差分析顯示兩種方法得到的干燥終點時間沒有顯著差異(P>
0.1)，自由水表征法測定的三個樣品干燥終點時間重復(fù)實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差低于0.5% ;
[0017]2.與烘箱法、紅外快速水分測定法測定干燥產(chǎn)品水分含量確定干燥終點相比，本發(fā)明無需長時間的平衡，I分鐘內(nèi)即完成一次測定，基本實現(xiàn)在線表征物料水分含量；
[0018]3.本發(fā)明實現(xiàn)對樣品水分含量的無損檢測，每次測定均可采用同一樣品表征全部物料的自由水分布，節(jié)約原材料;本發(fā)明核磁共振信號穿透能力強，表征的物料整體自由水分布，準(zhǔn)確度高；
[0019]4.本發(fā)明不需要測定不同相態(tài)水的總含量，只要通過觀察雙孢菇片中自由水弛豫面積的大小即可判斷干燥過程是否結(jié)束，更加簡便、直觀的確定干燥過程所需時間。
【附圖說明】
[0020]圖1干燥前雙孢菇片低場核磁共振掃描圖
[0021]圖2遠紅外干燥雙孢菇片自由水隨時間變化曲線
[0022]圖3遠紅外干燥結(jié)束時雙孢燕片低場核磁共振掃描圖
[0023]圖4自由水表征法和烘箱法測得的雙孢菇片干燥終點結(jié)果比較(*P>0.1)
【具體實施方式】
[0024]實施例
[0025]將雙孢菇清洗去柄后，沿生長方向切成5_左右薄片，放置在永久磁場的射頻線圈的中心，應(yīng)用CPMG脈沖序列測樣品中的橫向弛豫時間T2。設(shè)備參數(shù)設(shè)置如下:主頻SF = 23(MHz)，偏移頻率Ol =425557.6Hz，硬脈沖90度脈寬P90 = 14(us)，硬脈沖180度脈寬P180 =30(us)，譜寬SW = 200KHz，采樣點數(shù)TD = 828016，重復(fù)掃描次數(shù)NS = 8，重復(fù)采樣時間TW =5000ms，回波個數(shù)NECH = 18000。利用反演軟件橫向弛豫時間T2值，如圖1所示，自由水的橫向弛豫時間為25?850ms。然后將雙孢菇片放入遠紅外干燥箱內(nèi)進行干燥，輻射距離150mm，輻射強度2.lKW/m2。在干燥過程中對樣品進行掃描，觀察自由水變化趨勢，如圖2所示，在210min時自由水完全消失。對應(yīng)的掃描圖如圖3所示，在自由水的橫向弛豫時間25?850ms處峰面積為零，即雙孢菇中自由水在干燥過程中被去除。210min為雙孢菇遠紅外干燥結(jié)束時間，即達到雙孢菇干燥終點。
【主權(quán)項】
1.基于水分分布表征遠紅外干燥雙孢菇干燥終點的方法，其特征在于，將雙孢菇片置于遠紅外干燥箱內(nèi)進行干燥，干燥過程中應(yīng)用低場核磁共振技術(shù)分析樣品中自由水的橫向弛豫時間!^和弛豫面積，根據(jù)自由水弛豫面積的大小判斷雙孢菇片干燥過程是否結(jié)束，具體步驟如下: (1)選取新鮮、大小均勻雙孢菇，清洗并去除菇柄，切片機縱向(沿著生長方向)切成3?7mm薄片； (2)將切片后的雙孢菇置于遠紅外干燥設(shè)備中進行干燥，輻射距離10?200mm，輻射強度1.6?2.9KW/m2; (3)應(yīng)用CPMG脈沖序列測雙孢菇干燥樣品的橫向弛豫時間T2，設(shè)備參數(shù)設(shè)置如下:磁場強度0.5Τ，主頻SF = 23MHz，偏移頻率Ol =425557.6Hz，硬脈沖90度脈寬P90= 14us，硬脈沖180度脈寬P180 = 30us，譜寬SW=200KHz，采樣點數(shù)TD = 828016，重復(fù)掃描次數(shù)NS = 8，重復(fù)采樣時間TW=5000ms，回波個數(shù)NECH= 18000。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，自由水橫向弛豫時間!~2為25?850ms。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，通過分析自由水弛豫面積的大小判斷雙孢菇干燥過程是否結(jié)束，當(dāng)自由水弛豫面積為零時，干燥過程結(jié)束。
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于水分分布表征遠紅外干燥雙孢菇干燥終點的方法，屬于農(nóng)產(chǎn)品深加工領(lǐng)域。該方法選取新鮮雙孢菇片為原料，進行遠紅外干燥，應(yīng)用低場核磁共振技術(shù)掃描干燥過程中的雙孢菇片，得到水分分布反演圖，根據(jù)自由水弛豫面積的大小確定干燥終點。自由水弛豫面積為零時，干燥過程結(jié)束。與傳統(tǒng)烘箱法測定水分含量確定干燥終點相比，本發(fā)明操作簡便、直觀準(zhǔn)確，節(jié)約干燥時間、避免了資源的浪費。
【IPC分類】G01N24/08
【公開號】CN105588851
【申請?zhí)枴緾N201510967968
【發(fā)明人】李大婧, 張鐘元, 劉宗博, 劉春泉, 江寧, 魏秋羽
【申請人】江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月22日