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不同干燥方式下带壳鲜花生质构、营养成分及能耗的表征

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中国食品学报 2022年第4期22卷 177-188页

作者：朱凯阳任广跃段续李琳琳赵路洁刘盼盼河南科技大学食品与生物工程学院河南洛阳471000 粮食储藏安全河南省协同创新中心郑州450001

采用热风、红外、红外-热风和红外-喷动干燥技术对带壳鲜花生进行干燥处理,研究干燥过程中花生壳结构、花生仁营养成分及能耗的变化。结果表明:带壳鲜花生在红外-喷动干燥方式下,脱水速率更高,能耗显著降低,与热风、红外和红外-热风相比... 详细信息

采用热风、红外、红外-热风和红外-喷动干燥技术对带壳鲜花生进行干燥处理,研究干燥过程中花生壳结构、花生仁营养成分及能耗的变化。结果表明:带壳鲜花生在红外-喷动干燥方式下,脱水速率更高,能耗显著降低,与热风、红外和红外-热风相比,脱水时间分别缩短了40%,33%,14%,能耗分别减少了66%,32%,16%。随着干燥时间的延长,花生壳与花生仁的网状结构变形明显,孔隙率增大,且在红外-喷动方式下获得最大值。4种干燥方式下,花生壳硬度均表现为先减小后增大,而花生仁硬度呈先增后减再增的趋势;在红外-喷动干燥方式下,氨基酸和脂肪酸持有量衰退不明显,与未经干燥处理的带壳鲜花生相比,氨基酸、脂肪酸衰退率分别为3.83%,4.07%。而热风、红外、红外-热风干燥方式下氨基酸、脂肪酸衰退率分别为9.53%,7.77%;9.06%,9.27%和5.83%,4.97%。试验表明采用红外-喷动干燥方式明显优于其它3种干燥方式,为红外-喷动技术用于其它带壳类物料的干燥提供了理论支持。

关键词：干燥带壳鲜花生硬度氨基酸脂肪酸能耗

基于BP神经网络预测红外-喷动干燥带壳鲜花生水分比

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食品科学 2022年第11期43卷 9-18页

作者：朱凯阳任广跃段续仇彩霞李琳琳楚倩倩余祖艳河南科技大学食品与生物工程学院河南洛阳471000 粮食储藏安全河南省协同创新中心河南郑州450001

为实现带壳鲜花生红外-喷动干燥过程中水分比的预测,本实验探究了不同干燥温度(55、60、65℃和70℃)、进口风速(16、17、18 m/s和19 m/s)和助流剂质量(1.0、1.5、2.0 kg和2.5 kg)对带壳鲜花生干燥时间和干燥速率的影响,建立了输入层为... 详细信息

为实现带壳鲜花生红外-喷动干燥过程中水分比的预测,本实验探究了不同干燥温度(55、60、65℃和70℃)、进口风速(16、17、18 m/s和19 m/s)和助流剂质量(1.0、1.5、2.0 kg和2.5 kg)对带壳鲜花生干燥时间和干燥速率的影响,建立了输入层为干燥温度、进口风速、助流剂质量和干燥时间,隐含层节点数为11,输出层为带壳鲜花生水分比,拓扑结构为“4-11-1”的BP神经网络模型。结果表明:干燥温度和进口风速是影响带壳鲜花生水分比的主要因素,增加进口风速和提高干燥温度能有效缩短带壳鲜花生的干燥时间,提高干燥效率。采用Levenberg-Marquardt(L-M)算法为训练函数,选择tansig-purelin为网络传递函数,经过有限次训练得到的BP神经网络模型,其水分比预测值与实验值之间的决定系数R^(2)为0.99,均方误差为0.02,水分比预测结果相较于传统经典数学模型准确且迅速。本研究建立的BP神经网络模型可为带壳鲜花生在红外-喷动干燥过程中的水分比在线预测提供理论依据和技术支持。

关键词： BP神经网络带壳鲜花生红外-喷动干燥水分比预测模型

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带壳鲜花生红外-喷动床联合干燥研究

带壳鲜花生红外-喷动床联合干燥研究

作者：朱凯阳河南科技大学

学位级别：硕士

花生为蔷薇科一年生可食用草本植物,其中含有丰富的蛋白质和油脂,同时还含有V、V、叶酸、钙、磷、铁等多种营养物质,具有极高的食用价值。研究表明距今4700年前,花生就已经存在于华夏大地上,现如今我国花生年产量更是稳居世界第一。由... 详细信息

花生为蔷薇科一年生可食用草本植物,其中含有丰富的蛋白质和油脂,同时还含有V、V、叶酸、钙、磷、铁等多种营养物质,具有极高的食用价值。研究表明距今4700年前,花生就已经存在于华夏大地上,现如今我国花生年产量更是稳居世界第一。由于花生的生长周期使得其收获多在高温多雨的夏季,采摘后含水率较高,在运输和储藏过程中极易腐败变质,严重制约着其经济效益的提升。干燥是解决上述问题的有效手段,然传统日晒及常规热风干燥不仅效率低下,而且不能满足花生营养成分和活性物质的有效保留。远红外辐射具有热效应好、节能等优点,喷动床可使物料在床层内进行有规律的运动,减小干燥不均匀性。本研究将二者优势融合互补,研创出适合花生类物料的新型红外-喷动床干燥设备,并基于此平台,对带壳鲜花生的联合干燥特性进行了表征,以期为带壳鲜花生的干燥贮藏提供新的技术支持,主要研究结论如下:(1)研究了带壳鲜花生在不同干燥方式下的微观结构、硬度、孔隙率、氨基酸和脂肪酸等干燥质量指标及其在干燥过程中的变化规律:在干燥过程中,干燥速率逐渐下降,不同干燥方式的干燥速率下降值不一样,其中红外-喷动床干燥的干燥速率下降值最小。通过微观结构观察,干燥处理使花生壳和花生仁的结构变形,且孔隙率增加,并最终趋于稳定,但红外-喷动床干燥在到达干燥终点时花生壳孔隙率仍然在增加。通过穿刺试验可知,不同干燥方式下花生仁和花生壳的硬度变化趋势一致。通过理化分析发现在4种干燥方式下,花生仁中氨基酸和脂肪酸含量明显下降(P带壳鲜花生氨基酸和脂肪酸的持有量明显高于其它干燥方式。通过4种干燥方式的综合对比,得到带壳鲜花生较优的干燥方式是红外-喷动床干燥。(2)研究了带壳鲜花生的红外-喷动床干燥特性,以能耗、酸价、总色差和过氧化值为评价指标,通过单因素试验和正交试验获取了带壳鲜花生红外-喷动床的最优操作工艺:干燥温度和进口风速对带壳鲜花生综合品质均有显著影响,助流剂质量影响不大。影响的主次顺序为干燥温度>进口风速>助流剂质量,带壳鲜花生红外-喷动床干燥最优工艺组合为干燥温度70℃、进口风速19 m/s和助流剂质量2 kg。运用7中常见的数学模型对红外喷动床数据进行拟合,得到Midilli模型最适宜描述带壳鲜花生红外-喷动床干燥特性,对带壳鲜花生红外-喷动床干燥具有较强的适用性。(3)通过大量实验数据,建立了以MATLAB软件系统为平台的带壳鲜花生红外喷动床干燥的BP神经网络含水率预测模型。经测试该模型具有出色的预测带壳鲜花红外-喷动床干燥过程中含水率变化的能力。与所选的数学模型相比,在给定的实验条件下,Midilli模型的预测值与实验值之间的R为0.9761,BP神经网络模型的预测值与实验值之间的R为0.9963,两种模型预测误差值相差9.79%。因此,BP神经网络模型对带壳鲜花生红外-喷动床干燥过程中含水率预测更具优势。

关键词：带壳鲜花生红外-喷动床干燥品质表征水分比数学模型神经网络

热风干燥过程中带壳鲜花生水分迁移特性及品质变化

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食品科学 2020年第7期41卷 86-92页

作者：卢映洁任广跃段续张乐道凌铮铮河南科技大学食品与生物工程学院河南洛阳471023 粮食储藏安全河南省协同创新中心河南洛阳471023

为提高带壳鲜花生在热风干燥过程中的品质,本实验以带壳鲜花生为原料,研究热风干燥(40、50、60℃)过程中带壳鲜花生的水分迁移特性及品质变化。结果表明:在热风干燥过程中,带壳鲜花生的水分含量变化明显,弱结合水含量逐渐减少。随着干... 详细信息

为提高带壳鲜花生在热风干燥过程中的品质,本实验以带壳鲜花生为原料,研究热风干燥(40、50、60℃)过程中带壳鲜花生的水分迁移特性及品质变化。结果表明:在热风干燥过程中,带壳鲜花生的水分含量变化明显,弱结合水含量逐渐减少。随着干燥的进行,花生仁与花生壳的网状结构变形,孔隙率增大,且温度越高,孔隙率越大。带壳鲜花生干燥过程为降速干燥,当干燥温度从40℃提升至60℃,干燥至花生安全水分含量以内所需时间缩短45%,表明温度升高有利于加快脱水速率。此外,受水分含量的影响,花生仁硬度在较高温度下呈先增大后减小再增大的趋势,在较低温度下则持续增大,而花生壳硬度先减小后增大。通过相关性分析发现,干基水分含量与低场核磁共振信号幅值呈极显著正相关(P花生仁孔隙率和花生壳孔隙率呈极显著负相关(P花生仁硬度呈显著负相关(P带壳鲜花生热风干燥过程的水分实时监测及实现高品质干燥提供了理论依据。

关键词：带壳鲜花生低场核磁共振孔隙率硬度

带壳鲜花生热风—热泵联合干燥及贮藏过程中生物特性的研究

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带壳鲜花生热风—热泵联合干燥及贮藏过程中生物特性的研究

作者：卢映洁河南科技大学

学位级别：硕士

花生在我国油料作物中占有重要地位,对提高我国农业经济发展有极大的促进作用。然而,带壳鲜花生水分含量较高,收获后若干燥不及时很容易发霉腐败,且干燥方式对花生品质有很大影响。另外,花生在贮藏过程中往往会因为贮藏方式不当、湿热... 详细信息

花生在我国油料作物中占有重要地位,对提高我国农业经济发展有极大的促进作用。然而,带壳鲜花生水分含量较高,收获后若干燥不及时很容易发霉腐败,且干燥方式对花生品质有很大影响。另外,花生在贮藏过程中往往会因为贮藏方式不当、湿热、虫害等问题降低花生的品质。因此,为确保花生的干燥品质和贮藏品质,选择合适的干燥方式和贮藏方式十分必要。本文通过分别采用热风、热泵干燥方式对带壳鲜花生在干燥过程中的水分变化、品质变化进行研究,揭示带壳鲜花生在干燥过程中的干燥机理。在此基础上,采用联合干燥在保证品质的情况下缩短干燥时间,优化联合干燥技术,并探究花生贮藏过程中生物特性的变化,为带壳鲜花生的干燥及贮藏提供一定的理论依据。主要结论如下:1.通过热风干燥对带壳鲜花生的水分变化和收缩特性进行研究,发现温度从40℃提升至60℃,干燥时间缩短1.8倍,花生壳与花生仁的收缩比分别减小8.0%、7.1%。在40℃干燥温度下,微观结构变化程度和收缩程度均较小。花生壳先于花生仁收缩,但收缩程度不及花生仁。对花生壳与花生仁的收缩比建立模型,花生壳的Quadratic模型R最大,为0.9901,花生仁的Vazquez模型R值最大,为0.9675。因此,花生壳和花生仁分别采用Quadratic模型和Vazquez模型反应带壳鲜花生热风干燥过程中体积收缩的变化。2.采用热泵干燥对带壳鲜花生的水分变化和品质变化进行研究,发现在热泵干燥过程中,花生壳与花生仁有不同的干燥特性。干燥温度从40℃提升至60℃,干燥时间缩短1.73倍。花生壳先于花生仁进行干燥,花生仁在干燥后期是主要失水部分。相较于热风干燥,热泵干燥过程中花生水分变化更为缓慢,热泵干燥对花生微观结构的破坏更小。温度提升20℃,花生仁与花生壳孔隙率分别增大6.61%和2.93%。对带壳鲜花生热泵干燥的MR数据进行非线性拟合,在温度50℃的条件下,花生壳的Two-term模型R最大,为0.9978,花生仁的Approximation of diffusion模型R最大,为0.9903,选择Two-term模型和Approximation of diffusion模型分别作为花生壳和花生仁的最优热泵干燥模型。3.优化了热风-热泵联合干燥对带壳鲜花生干燥工艺,以干燥时间、感官评分、收缩比为指标与单一热风、单一热泵干燥进行对比。研究发现热风-热泵联合干燥针对带壳鲜花生这种双层物料进行分阶段式干燥具有良好的效果。通过对回归模型的分析,根据实际情况调整,带壳鲜花生热风-热泵联合干燥的最佳干燥工艺条件为:热风温度为50℃、转换点含水率为0.39 g/g、热泵温度为52℃。在此工艺条件下,发现联合干燥的品质更接近热泵干燥,而干燥时间却大幅度减少。4.研究了在贮藏过程中花生带壳贮藏和脱壳贮藏的花生在干基含水率、种子发芽率、氨基酸总量、虫害率、AFB、真菌感染率等生物特性的变化,结果表明,带壳贮藏的花生在干基含水率、种子发芽率、氨基酸总量等指标上优于脱壳贮藏的花生,而在虫害率和真菌感染率上低于脱壳贮藏的花生,表明花生外壳结构对花生仁的保护作用较强,能极大的保留花生中的生物活性物质,保障花生在贮藏过程中的品质。

关键词：带壳鲜花生热风干燥热泵干燥联合干燥贮藏生物特性

基于BP神经网络带壳鲜花生红外-喷动干燥含水率预测

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食品科学 2021年

作者：朱凯阳任广跃段续仇彩霞李琳琳楚倩倩余祖艳河南科技大学食品与生物工程学院粮食储藏安全河南省协同创新中心

为实现带壳鲜花生红外-喷动干燥过程中含水率的预测，本文探究了不同干燥温度（55、60、65和70℃）、进口风速（16、17、18和19 m/s）和助流剂质量（1、1.5、2和2.5 kg）对带壳鲜花生干燥时间和干燥速率的影响，建立了输入层为干燥温度... 详细信息

为实现带壳鲜花生红外-喷动干燥过程中含水率的预测，本文探究了不同干燥温度（55、60、65和70℃）、进口风速（16、17、18和19 m/s）和助流剂质量（1、1.5、2和2.5 kg）对带壳鲜花生干燥时间和干燥速率的影响，建立了输入层为干燥温度、进口风速、助流剂质量和干燥时间，隐藏层节点数为11，输出层为带壳鲜花生含水率，拓扑结构为“4-11-1”的BP神经网络模型。结果表明：干燥温度和进口风速是影响带壳鲜花生含水率的主要因素，增加进口风速和提高干燥温度能有效缩短带壳鲜花生的干燥时间，提高干燥效率。采用Levenberg-Marquardt （L-M）算法为训练函数，选择tansig-purelin为网络传递函数，经过有限次训练得到的BP神经网络模型，其含水率预测值与试验值之间的决定系数R;为 0.99，均方根误差RMSE为0.02，含水率预测结果相较于传统经典数学模型准确且迅速。本文建立的BP神经网络模型为带壳鲜花生在红外-喷动干燥过程中的含水率在线预测提供理论依据和技术支持。

关键词： BP神经网络带壳鲜花生红外-喷动含水率预测模型

基于温度梯度的带壳鲜花生热风干燥收缩模型研究

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食品与机械 2019年第8期35卷 148-154页

作者：卢映洁任广跃段续张乐道凌铮铮河南科技大学食品与生物工程学院河南洛阳471023 粮食储藏安全河南省协同创新中心河南洛阳471023

以带壳鲜花生为原料,选取不同温度梯度(40,50,60℃)的热风干燥条件对其收缩特性进行研究,并建立相应的数学模型进行拟合。研究结果表明:在干燥过程中,花生壳与花生仁的体积收缩比逐渐减小,收缩速率加快,空隙量逐渐增大,花生壳先于花生... 详细信息

以带壳鲜花生为原料,选取不同温度梯度(40,50,60℃)的热风干燥条件对其收缩特性进行研究,并建立相应的数学模型进行拟合。研究结果表明:在干燥过程中,花生壳与花生仁的体积收缩比逐渐减小,收缩速率加快,空隙量逐渐增大,花生壳先于花生仁发生收缩,收缩后网状结构变形严重。温度从40℃提升至60℃,花生壳与花生仁的收缩比分别减小了8.0%,7.1%。花生壳与花生仁的的最佳收缩模型分别为Quadratic模型和Vazquez模型,两种模型拟合程度较高,能很好地反映带壳鲜花生热风干燥过程中体积收缩的变化。

关键词：带壳鲜花生热风干燥扫描电镜收缩模型