馬云龍 謝輝 張雯 朱學(xué)慧 王艷蒙 麥斯樂 張佳喜
doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2024.02.010
摘? 要:【目的】研究不同溫度條件下熱風(fēng)干燥對葡萄干色澤相關(guān)指標(biāo)、水分?jǐn)U散系數(shù)的影響,為綠色葡萄干的工業(yè)化生產(chǎn)加工提供理論和技術(shù)支撐。
【方法】采用不同溫度(30、32.5、35、37.5和40℃)對無核白葡萄進(jìn)行干燥,分析溫度對葡萄色澤、水分?jǐn)U散系數(shù)及制干品質(zhì)的影響,擬合干燥動(dòng)力學(xué)模型。
【結(jié)果】干燥溫度為35℃時(shí)綠色葡萄干比率最高達(dá)到64%,色澤與原料的差異最小,色差ΔE僅為6.99,C、h0、L、a、b等色澤指標(biāo)分別為18.23、1.4、14.57、2.99、17.95。葉綠素、葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、總酚含量分別為0.56、0.19、0.36、0.32、0.18 mg/g。35℃更適宜綠色葡萄干加工。最符合葡萄干燥的模型,決定系數(shù) R2值最大,誤差平方和、SSE和均方根誤差RMSE均值最小,分別為 0.998 1、0.005 4和 0.007 7。綠色葡萄干最適宜的有效水分?jǐn)U散系數(shù)為5.334 8×10-9。
【結(jié)論】熱風(fēng)干燥溫度為35℃時(shí)最有利于無核白綠色葡萄制干,35℃時(shí)有效水分?jǐn)U散系數(shù)分別為30、32.5、37.5和40℃的114.13%、110.58%、95.17%和76.58%,Logarithmic 模型可以有效的描述熱風(fēng)干燥工藝條件下葡萄果實(shí)水分的變化規(guī)律。
關(guān)鍵詞:無核白葡萄; 溫度; 綠色葡萄干; 熱風(fēng)干燥; 動(dòng)力學(xué)模型; 有效水分?jǐn)U散系數(shù)
中圖分類號:S663.1??? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A??? 文章編號:1001-4330(2024)02-0345-10
收稿日期(Received):
2023-06-18
基金項(xiàng)目:
新疆維吾爾自治區(qū)天山英才青年拔尖人才項(xiàng)目“新疆特色制干果樹產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”(2022TSYCCX0068);葡萄干提質(zhì)增效與葡萄生物活性物質(zhì)高效提取關(guān)鍵技術(shù)研究(2022B02045-3);國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31960577);新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新重點(diǎn)培育專項(xiàng)(xjkcpy-2020001);現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資金(CARS-29-ZP-08);教育部第二批新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目“新工科教育體系下農(nóng)業(yè)工程類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量提升路徑探索與實(shí)踐”(E-SPNL20202326,地方高校組)
作者簡介:
馬云龍(1996-),男,碩士研究生,研究方向?yàn)楣吒稍?,(E-mail)1286001135@qq.com
通訊作者:
張佳喜(1973-),男,研究員,研究方向?yàn)檗r(nóng)牧業(yè)機(jī)械,(E-mail)563810112@qq.com
0? 引 言
【研究意義】葡萄除鮮食外,80%左右用以釀酒、制汁及加工成葡萄干制品。制干葡萄是我國新疆葡萄的重要加工產(chǎn)品,近年來新疆葡萄干年產(chǎn)量在18×104~20×104 t,占世界葡萄干總產(chǎn)量的15%~18%[1]。新疆葡萄干主要為綠色葡萄干,尤其是吐魯番葡萄干。新疆日照時(shí)間長、光照豐富、降水量少、晝夜溫差大、空氣濕度小,獨(dú)特的地理環(huán)境為綠色葡萄干的生產(chǎn)提供了良好的自然條件,新疆具有發(fā)展綠色葡萄干產(chǎn)業(yè)的優(yōu)越性,所以研究不同溫度對無核白葡萄干色澤及干燥模型的影響具有重要意義?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】侯旭杰等[2]研究無核葡萄干護(hù)色保綠技術(shù)結(jié)果表明,葡萄制干期間溫度升高可明顯縮短制干時(shí)間,但溫度升高到40℃以上,褐變率會明顯提高??祻┑龋?]利用熱風(fēng)干燥技術(shù),研究用碳酸鉀和橄欖油浸泡處理對無核白葡萄熱風(fēng)干燥特性的影響,得出干燥前預(yù)處理可以提高葡萄干的品質(zhì)、同時(shí)縮短干燥時(shí)間。孟陽等[4]研究了熱風(fēng)干燥對無核白葡萄干品質(zhì)的影響,得出溫度對無核白葡萄干干燥時(shí)間具有重要的影響。關(guān)于干燥工藝對物料制干特性及干燥模型的研究在扁豆[5]、姜片[6]、肉[7]及褐煤[8]上試驗(yàn),研究發(fā)現(xiàn)干燥模型能夠較好的闡釋以上熱風(fēng)干燥過程中水分散失規(guī)律、干燥速率、水分散失速率和活化能。【本研究切入點(diǎn)】對于綠色葡萄干的加工,在熱風(fēng)干燥上目前缺少具體的工藝參數(shù)研究,僅對葡萄熱風(fēng)干燥開展了熱風(fēng)干燥特性、水分?jǐn)U散特性及干燥模型等的研究。需研究不同溫度對葡萄制干色澤的影響,分析不同溫度下無核白葡萄干的干燥色澤及失水規(guī)律。
【擬解決的關(guān)鍵問題】利用熱風(fēng)干燥裝置對無核白葡萄進(jìn)行干燥,研究不同溫度無核白葡萄干燥的色澤相關(guān)指標(biāo),分析不同溫度對色澤的影響規(guī)律,確定最佳的干燥溫度,通過熱風(fēng)干燥裝置實(shí)時(shí)稱量得到更精確的重量數(shù)據(jù),分析重量變化規(guī)律,掌握無核白葡萄熱風(fēng)干燥過程中水分的擴(kuò)散規(guī)律,建立干燥動(dòng)力學(xué)模型,分析葡萄干燥期間的水分變化規(guī)律,為綠色葡萄干的加工生產(chǎn)提供參考。
1? 材料與方法
1.1? 材 料
1.1.1? 干燥裝置
主要由控制系統(tǒng)(控制系統(tǒng)、溫濕度傳感器)、加熱系統(tǒng)(翅片管散熱器)、循環(huán)系統(tǒng)(風(fēng)機(jī)、排濕系統(tǒng)、進(jìn)風(fēng)系統(tǒng))和機(jī)架等組成。設(shè)定好各個(gè)干燥階段的參數(shù)后,開啟加熱系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)。當(dāng)干燥溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),將擺放在托盤內(nèi)的物料放入干燥裝置內(nèi),開始干燥。工作時(shí),風(fēng)機(jī)將空氣吹至翅熱管散熱器處,加熱后的空氣經(jīng)一側(cè)條形風(fēng)道進(jìn)入到干燥室內(nèi),在風(fēng)機(jī)的作用下,熱風(fēng)從另一側(cè)的條形風(fēng)道排出干燥室再一次運(yùn)動(dòng)到風(fēng)機(jī)處形成循環(huán)風(fēng)。圖1
1.1.2? 原 料
選用無核白葡萄購于新疆烏魯木齊市北園春市場,挑選大小、色澤一致的葡萄作為原料,無核白葡萄的平均橫徑為23 mm,平均縱徑為15 mm,平均單株粒重為4 g,沒有機(jī)械損傷。原料要求新鮮、大小均勻、無表面破損和病蟲害等。
1.2? 方 法
1.2.1? 促干劑溶液
試驗(yàn)前配置促干劑溶液(350 g藥劑溶于15l蒸餾水中),將外形尺寸基本相似無核白葡萄在質(zhì)量濃度為3.5%的促干劑溶液(新疆惠普園藝新技術(shù)公司專利產(chǎn)品)中浸泡1 min取出試驗(yàn)。
1.2.2? 測定指標(biāo)
無核白葡萄質(zhì)量由AL204-IC電子分析天平測試,范圍為0~210 g,精度為0.1 mg。風(fēng)速由as856熱線風(fēng)速計(jì)測量,范圍為0.2~2.0 m/s,分辨率為0.01 m/s。采用干燥箱內(nèi)SHT10溫濕度探頭測試干燥室上部和底部的空氣溫度以及濕度,溫度范圍為-40~100℃,分辨率為0.1℃,濕度范圍為0%~100% RH,分辨率為0.1% RH,用兩個(gè)通道探頭測量每個(gè)測量點(diǎn),并將平均溫濕度作為測試值。熱風(fēng)干燥條件:熱風(fēng)溫度分別設(shè)定為30、32.5、35、37.5和40℃。放入樣品前,先對熱風(fēng)干燥設(shè)備進(jìn)行調(diào)試,約2 h達(dá)到穩(wěn)定的設(shè)定條件后再進(jìn)行試驗(yàn)。從放入樣品開始計(jì)時(shí),每隔4h用干燥箱自動(dòng)記錄1次無核白葡萄的質(zhì)量,計(jì)算干基含水率。每天定期觀察無核白葡萄干燥狀態(tài)。直到?jīng)]有觀察到無核白葡萄的重量變化時(shí)確定為干燥終點(diǎn)。
色差值測:色差值由cr-10色差儀測量,分辨率為0.1。
葉綠素:稱取0.5 g經(jīng)液氮研磨過的果肉,加入預(yù)冷的丙酮6 mL,避光浸提24 h后離心,測定上清液在663、645和440 nm處吸光度[9]。
1.2.3? 計(jì)算
假設(shè)平衡含水量相對較低[10],無核白葡萄的水分比使用公式(1)計(jì)算含水率(MR)。
MR=MtM0.(1)
式中,
MR:水分比;
Mt:葡萄在任意t時(shí)刻的干基含水率(g/g);
M0:葡萄初始干基含水率(g/g);
干燥速率:
DR=Mt1-Mt2t2-t1.(2)
式中,
DR:干燥速率(g/(g·min));
Mt1:t1時(shí)刻葡萄的干基含水率(g/g);
Mt2:t2時(shí)刻葡萄的干基含水率(g/g):
干基含水率Mt:
Mt=Wt-GG.(3)
式中,
Mt:干基含水率(g/g);
Wt:葡萄在t時(shí)刻的總質(zhì)量(g);
G:葡萄干物質(zhì)質(zhì)量(g)。
水分有效擴(kuò)散系數(shù)Deff[11]:
lnMR=ln(8π2)-(π2DefftL2).(4)
式中,
MR:水分比
T:干燥時(shí)間(s);
L:葡萄當(dāng)量半徑(m);
Deff:水分有效擴(kuò)散系數(shù)(m2/s)。
葡萄在干燥過程中的裝載密度(Mq):
Mq=MzVz.(5)
Mq:裝載密度(kg/m2);
MZ:干燥室中葡萄的總質(zhì)量(kg);
VZ:干燥室的總體積(m3);
葡萄干色澤:
ΔE=(L*-L*0)2+a*-a*0)2+b*-b*0)2.
(6)
C=(a*)2+(b*)2.(7)
h0=tan-1(b*a*).(8)
式中,ΔE:新鮮產(chǎn)品和干燥產(chǎn)品之間的色差;
C :色度;
h0:色相角;
L:果實(shí)光澤明亮度;
a:紅綠指標(biāo);
b:黃藍(lán)指標(biāo)。
1.3? 數(shù)據(jù)處理
干燥模型是干燥過程控制的工具,可用于設(shè)計(jì)新的干燥系統(tǒng),確定最佳干燥條件,預(yù)測干燥過程中的傳熱傳質(zhì)現(xiàn)象。選取10種常見的模型[12-21]。表1
選擇相關(guān)系數(shù)(R2)、誤差平方和(SSE)、均方根誤差(RMSE)等統(tǒng)計(jì)變量[22]。具有最高R2值和最低SSE和RMSE值的模型被選為描述干燥特性的最佳模型。
SSE=Ni=1(MRexp·i-MRpre·i)2.(9)
R2=1-Ni=1(MRexp·i-MRpre·i)2
Ni=1(MRexp·i-MRpre·mean)2.
(10)
RMSE=1NNi=1(MRexp·i-MRpre·i)2.(11)
2 結(jié)果與分析
2.1? 溫度對無核白葡萄干燥速率的影響
研究表明,當(dāng)干燥溫度在30~40℃時(shí),干燥初期,由于葡萄果實(shí)組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞,水分向外擴(kuò)散速率較快水分比(MR)在初始操作階段迅速降低,并在后期操作階段逐漸變得平緩。無核白葡萄在干燥溫度為30、32.5、35、37.5和40℃時(shí)所需干燥時(shí)間分別為214、202、184、160和148 h。無核白葡萄在40 ℃時(shí)干燥時(shí)間最短,為148 h,且為30、32.5、35和37.5℃時(shí)所需干燥時(shí)間的69%、73%、80%、92%。圖2
2.2? 溫度對無核白葡萄色澤的影響
研究表明,35℃干燥的葡萄比30、32.5、37.5、40℃干燥的葡萄更好地保持顏色。與新鮮葡萄相比,通過熱風(fēng)干燥的葡萄的ΔE值增加。35℃干燥的葡萄的ΔE值低于30、32.5、37.5、40℃干燥的。較低的ΔE值表明產(chǎn)品在干燥過程中顏色變化較小,葡萄干色澤與原材料最接近更容易被消費(fèi)者接受。變色通常與干燥溫度和干燥時(shí)間有關(guān)。35℃比30、32.5、37.5、40℃具有更好的保色性,35℃條件下干燥葡萄,更好的減少果實(shí)的顏色變化。
干燥時(shí)間和產(chǎn)品質(zhì)量受到干燥溫度的影響。應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量和干燥效率的考慮選擇適當(dāng)?shù)臏囟雀稍飾l件。葡萄的最佳干燥工藝為35℃,35℃干燥的葡萄的總色差為6.99,優(yōu)于30、32.5、37.5、40℃干燥。表2,圖3
2.3? 溫度對無核白葡萄干葉綠素及總酚的影響
研究表明,葉綠素、類胡蘿卜素等脂溶性色素是影響葡萄干色澤的主要物質(zhì),藍(lán)綠色的葉綠素a和黃綠色的葉綠素b在熱過程中被分解、脫鎂、置換為黑褐色的脫鎂葉綠素,類胡蘿卜素及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的黃色色澤會逐漸顯露,同時(shí)相對長時(shí)間的干燥過程中葉抗壞血酸的褐變、美拉德反應(yīng)的褐變等,使得葡萄干的綠度下降。35℃干燥時(shí)葉綠素、葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素高于30、32.5、37.5、40℃干燥的,總酚含量是低于其他溫度的。色澤與葉綠素、葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,與總酚呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。表3
2.4? 不同溫度下色澤指標(biāo)相關(guān)性系數(shù)
研究表明,不同溫度處理色澤之間和葉綠素等之間具有相關(guān)性。色差和葉綠素、葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系,綠品率和色差呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,和葉綠素、葉綠素a、葉綠素b、L呈正相關(guān)關(guān)系。圖4
2.5? 葡萄薄層干燥動(dòng)力學(xué)模型
2.5.1? 干燥動(dòng)力學(xué)模型的擬合
研究表明,熱風(fēng)干燥工藝條件下,10個(gè)模型的常數(shù)及R2、SSE和 RMSE 等擬合檢驗(yàn)指標(biāo)結(jié)果。R2是一個(gè)介于0和1之間的數(shù)值,表示擬合模型對觀測數(shù)據(jù)的解釋程度。R2越接近1,模型對數(shù)據(jù)的解釋能力越強(qiáng),擬合效果越好;而R2越接近0,則模型對數(shù)據(jù)的解釋能力越弱,擬合效果越差。 當(dāng)SSE值越小,模型和實(shí)際數(shù)據(jù)之間的偏差越小,模型越準(zhǔn)確,反之則模型和實(shí)際數(shù)據(jù)之間的偏差越大,擬合程度越差。RMSE反映了測量數(shù)據(jù)偏離真實(shí)值的程度,數(shù)值越小,表示測量精度越高。
Logarithmic和wang 模型的R2值分別為0.998 1、0.997 265 3,數(shù)值較大,代表擬合結(jié)果較好,確定Logarithmic和wang等2種模型哪種更具有最優(yōu)擬合結(jié)果,所選2種模型的實(shí)驗(yàn)MR和預(yù)測MR之間具有良好的一致性。Logarithmic model模型的平均SSE最低,為0.005 4,平均RMSE為0.007 7,平均R2最高,為0.998 1優(yōu)于wang等模型的結(jié)果。Logarithmic模型具有最好的擬合結(jié)果和統(tǒng)計(jì)參數(shù)。Logarithmic模型更適合無核白葡萄的熱風(fēng)干燥過程。圖5,表4~6
2.5.2? 模型求解
研究表明,Logarithmic 模型適用于描述葡萄果實(shí)的干燥過程,模型中的 a、k和 c 是干燥溫度和半徑(r)的函數(shù),采用多元線性回歸的方法對 a、k 和c 與干燥溫度和半徑如下:
當(dāng)葡萄果實(shí)干燥半徑為0.78 cm時(shí):
a=-0.026 1t2 + 0.089 2t + 1.287 5(R2 = 0.940 4);
k= 0.001t2-0.003 2t + 0.009 5(R2 = 0.991 3);
c = 0.020 5t2-0.059 8t-0.287 9(R2 = 0.937 9)。
2.5.3? 有效水分?jǐn)U散系數(shù)
研究表明,葡萄果實(shí)干燥過程中水分比 MR的自然對數(shù)與干燥時(shí)間 t 呈線性關(guān)系。不同溫度干燥條件,有效水分?jǐn)U散系數(shù)分別為 4.671 0×10-9、4.823 3×10-9、5.334 8×10-9、5.608 8×10-9、6.966 9×10-9,在干燥的過程中,隨著干燥溫度的升高,Deff也隨之升高,隨著溫度的上升,水分?jǐn)U散系數(shù)也會增大。表7
3? 討 論
3.1
試驗(yàn)采用經(jīng)典的干燥模型對熱風(fēng)干燥工藝進(jìn)行了分析, Logarithmic 模型是最適合用來描述熱風(fēng)干燥工藝對葡萄薄層干燥的過程。該模型可用于估算干燥箱中自然空氣和低溫的干燥速率,在簡單性和求解速度方面具有優(yōu)勢。與董艷華等[23]在無核白葡萄干的干燥過程中的研究結(jié)論一致。
3.2
試驗(yàn)對不同溫度干燥的無核白葡萄干進(jìn)行了色澤相關(guān)指標(biāo)的測定,結(jié)果顯示35℃時(shí)色差值最低,綠品率最高,當(dāng)溫度為40℃時(shí)葡萄會發(fā)生明顯的褐變。造成褐變的原因主要包括葉綠素的降解及酚類物質(zhì)氧化。葉綠素和類胡蘿卜素是決定植物色澤的兩大主要光合色素,葉綠素包括葉綠素a和葉綠素b,葉綠素a呈藍(lán)綠色、葉綠素b呈黃綠色[24]。當(dāng)葉綠素含量較高時(shí),葡萄干呈綠色,反之,則呈褐色。酚類化合物是果蔬組織褐變發(fā)生的基礎(chǔ)物質(zhì)和酶促褐變的反應(yīng)底物。試驗(yàn)中,當(dāng)干燥溫度過高或時(shí)間過長,會導(dǎo)致葉綠素破壞過多,葡萄色澤變黃暗,且易干燥過度產(chǎn)生高火氣、焦氣等不良?xì)馕?。?dāng)溫度接近40℃時(shí),由于溫度過高,葡萄葉綠素降解,總酚含量因糖苷鍵、酯鍵被破環(huán),使得與糖類或細(xì)胞壁相結(jié)合的酚類物質(zhì)被釋放,導(dǎo)致總酚含量升高,使得葡萄會明顯發(fā)生褐變,當(dāng)溫度接近30℃時(shí),溫度較低,導(dǎo)致干燥時(shí)間過長,酚類發(fā)生氧化,也導(dǎo)致葡萄開始發(fā)生褐變,與代羽可欣[25]等和黃健航[26]等的研究一致。
研究未對不同風(fēng)速、不同密度的干燥特性進(jìn)行系統(tǒng)分析,在后續(xù)研究中將考慮這些因素對葡萄干燥特性的影響。
4? 結(jié) 論
采用不同溫度(30、32.5、35、37.5和40℃)對無核白葡萄果實(shí)進(jìn)行制干,40℃下制干時(shí)間更短。35℃條件下無核白葡萄的顏色變化幅度ΔE最小,綠色葡萄干比率最高。隨著溫度的升高,干燥速率也增大,干燥時(shí)間縮短,并且在整個(gè)干燥過程中,隨著干燥溫度及風(fēng)速的升高,Deff也隨之升高。35℃時(shí)綠色葡萄干的水分?jǐn)U散系數(shù)為5.3348×10-9,分別為30、32.5,37.5和40℃的114.13%、110.58%、95.17%、76.58%。Logarithmic模型的擬合效果最好,最能描述葡萄干燥過程中水分比的變化規(guī)律,利用該模型預(yù)測并控制無核白葡萄干燥條件,優(yōu)化葡萄干干燥工藝。
參考文獻(xiàn)(References)
[1]
馬云龍, 張雯, 任艷君, 等.葡萄干燥的研究進(jìn)展[J]. 食品科技, 2022,47(8):27-35.
MA Yunlong, ZHANG Wen, REN Yanjun, et al.Research progress on grape drying [J]. Food Science and Technology, 2022, 47(8):27-35.
[2]侯旭杰,張濱,熱衣木江,等.無核葡萄干護(hù)色保綠技術(shù)試驗(yàn)[J]. 塔里木農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào), 2000,12(1):9-12.
HOU Xujie, ZHANG Bin, Reyimujiang, et al.Experiment on color protection and green preservation technology of seedless raisins [J]. Journal of Tarim Agricultural Reclamation University, 2000,12(1):9-12.
[3]康彥, 關(guān)志強(qiáng), 李敏, 等.預(yù)處理對無核白葡萄熱風(fēng)干燥特性的影響[J]. 食品科學(xué), 2014,35(5):119-123.
KANG Yan, GUAN Zhiqiang, LI Min, et al.Effect of pretreatment on hot air drying characteristics of seedless white grapes[J]. Food Science, 2014, 35(5):119-123.
[4]孟陽, 劉峰娟, 王玉紅, 等.熱風(fēng)干燥溫度對無核白葡萄干品質(zhì)的影響[J]. 食品與機(jī)械, 2015,31(1):204-207.
MENG Yang, LIU Fengjuan, WANG Yuhong, et al.Effect of hot air drying temperature on quality of seedless white raisins[J]. Food & Machinery, 2015,31(1):204-207.
[5]Wen X, Li W, Li W, et al.Quality characteristics and non-volatile taste formation mechanism of Lentinula edodes during hot air drying [J]. Food Chemistry, 2022, 393:133378.
[6]Pei Y S, Li Z F, Song C F, et al.Analysis and modelling of temperature and moisture gradient for ginger slices in hot air drying[J]. Journal of Food Engineering, 2022, 323:111009.
[7]Shi S, Feng J, An G E, et al.Dynamics of heat transfer and moisture in beef jerky during hot air drying[J]. Meat Science, 2021, 182:108638.
[8]Gao M Q, Wan K J, Miao Z Y, et al.Hot-air drying shrinkage process of lignite and its cracking mechanism[J]. Fuel, 2022, 316:123187.
[9]劉輝, 盧揚(yáng), 葉夕苗, 等.外源硫誘導(dǎo)苦蕎鎘脅迫響應(yīng)的比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析[J]. 生物技術(shù)通報(bào), 2023:1-15.
LIU Hui, LU Yang, YE Ximiao, et al.Comparative transcriptomic analysis of exogenous sulfur-induced cadmium stress response of buckwheat buckwheat [J]. Biotechnology Bulletin, 2023:1-15.
[10]Xiao H W, Bai J W, Xie L, et al.Thin-layer air impingement drying enhances drying rate of American ginseng(Panax quinquefolium L.)slices with quality attributes considered[J]. Food and Bioproducts Processing, 2015,94:581-591.
[11]Peter M, Liu Z W, Fang Y L, et al.Computational intelligence and mathematical modelling in chanterelle mushrooms drying process under heat pump dryer[J]. Biosystems Engineering, 2021,212:143-159.
[12]Niu Y, Wei S Y, Liu H, et al.The kinetics of nutritional quality changes during winter jujube slices drying process[J]. Quality Assurance and Safety of Crops & Foods, 2021,13(1):73-82.
[13]Ortiz-Rodrguez N M, Marn-Camacho J F, Llamas-Gonzalez A, et al.Drying kinetics of natural rubber sheets under two solar thermal drying systems[J]. Renewable Energy, 2021,165:438-454.
[14]Biswas R, Hossain M A, Zzaman W.Thin layer modeling of drying kinetics, rehydration kinetics and color changes of osmotic pre-treated pineapple(Ananas comosus)slices during drying:Development of a mechanistic model for mass transfer [J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2022,80:103094.
[15]Masud M H, Himel H H, Arefin A M E, et al.Mathematical modelling and exergo-environmental analysis of drying potato samples in a waste heat-based convective dryer[J]. Environmental Challenges, 2021,5:100372.
[16]Bousselma A, Abdessemed D, Tahraoui H, et al.Artificial intelligence and mathematical modelling of the drying kinetics of pre-treated whole apricots [J]. Croatian Society of Chemical Engineers/HDKI, 2021(11112).
[17]El-Mesery H S, Sarpong F, Xu W X, et al.Design of low-energy consumption hybrid dryer:A case study of garlic(Allium sativum)drying process[J]. Case Studies in Thermal Engineering, 2022,33:101929.
[18]Meng Z F, Cui X N, Zhang H, et al.Study on drying characteristics of yam slices under heat pump-electrohydrodynamics combined drying [J]. Case Studies in Thermal Engineering, 2023,41:102601.
[19]Mbegbu N N, Nwajinka C O, Amaefule D O.Thin layer drying models and characteristics of scent leaves(Ocimum gratissimum)and lemon basil leaves(Ocimum africanum)[J]. Heliyon, 2021,7(1):e05945.
[20]Nanvakenari S, Movagharnejad K, Latifi A.Modelling and experimental analysis of rice drying in new fluidized bed assisted hybrid infrared-microwave dryer[J]. Food Research International, 2022, 159:111617.
[21]Lamrani B, Elmrabet Y, Mathew I, et al.Energy, economic analysis and mathematical modelling of mixed-mode solar drying of potato slices with thermal storage loaded V-groove collector:application to Maghreb Region [J]. Renewable Energy, 2022, 200:48-58.
[22]Sitorus A, Novrinaldi, Putra S A, et al.Modelling drying kinetics of paddy in swirling fluidized bed dryer[J]. Case Studies in Thermal Engineering, 2021, 28:101572.
[23]董艷華.無核白葡萄干燥過程特性及其變色機(jī)理研究[D].青島:中國海洋大學(xué),2015.
DONG Yanhua.Study on drying process characteristics and discoloration mechanism of seedless white grapes [D].Qingdao:Ocean University of China, 2015.
[24]葉令帥, 索玉靜, 韓衛(wèi)娟, 等.早熟柿與晚熟柿在果實(shí)發(fā)育過程中的品質(zhì)特性差異[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2023,51(7):83-91,106.
YE Lingshuai, SUO Yujing, HAN Weijuan, et al.Differences in quality characteristics between early and late ripening persimmons during fruit development [J]. Journal of Northwest A&F University(Natural Science Edition.), 2023,51(7):83-91,106.
[25]代羽可欣, 王宇濱, 趙文婷, 等.熱處理對鮮切馬鈴薯褐變及揮發(fā)性物質(zhì)的影響[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2022:1-8.
DAIYU Kexin, WANG Yubin, ZHAO Wenting, et al.Effects of heat treatment on browning and volatile substances in fresh-cut potato [J]. Modern Food Science and Technology, 2022:1-8.
[26]黃健航, 鄭峻, 楊斌, 等.不同干燥溫度對鹿茸菇品質(zhì)及其抗氧化活性的比較分析[J]. 中國食品添加劑, 2022,33(2):194-200.
HUANG Jianhang, ZHENG Jun, YANG Bin, et al.Comparative analysis of quality and antioxidant activity of deer antler mushroom at different drying temperatures [J]. China Food Additives, 2022, 33(2):194-200.
Effects of temperature on color and drying characteristics of green raisins
MA Yunlong1,2, XIE Hui2, ZHANG Wen2, ZHU Xuehui2,3,WANG Yanmeng2,3,MAI Sile2,3, ZHANG Jiaxi1
(1.? College of Mechanical and Electrical Engineering, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China; 2.? Scientific Observing and Experimental Station of Pomology(Xinjiang), Ministry of Agriculture and Rural Affairs /The State Key Laboratory of Genetic Improvement and Germplasm Innovation of Crop Resistance in Arid Desert Regions(Preparation)/Key Laboratory of Genome Research and Genetic Improvement of Xinjiang Characteristic Fruits and Vegetables/ Institute of Horticultural Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, China; 3. College of Horticulture, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China)
Abstract:【Objective】 The effects of hot air drying on the color and luster indexes and moisture diffusion coefficient of raisins under different temperature conditions were studied, which provided theoretical and technical support for the industrial production and processing of green raisins.
【Methods】 Different temperatures(30, 32.5, 35, 37.5 and 40℃)were used to dry seedless white grapes, and the effects of temperature on grape color change, moisture diffusion coefficient and raisin quality were analyzed, and the drying kinetic model was fitted.
【Results】? When the drying temperature was 35°C, the ratio of green raisins reached 64%, the difference between color and raw materials was the smallest, the color difference ΔE was only 6.99, and the color indexes of C, h0, L, a, b and so on were 18.23, 1.4, 14.57, 2.99 and 17.95, respectively.Chlorophyll, chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoids and total phenols were 0.56, 0.19, 0.36, 0.32 and 0.18 mg/g, respectively.35℃ is more suitable for green raisin processing.The most consistent model for grape drying, with the largest coefficient of determination R2, the sum of squared errors and the mean of SSE and root mean square error Rmse the smallest, respectively, 0.998,1, 0.005,4, and 0.007,7.The most suitable effective water diffusion coefficient of green raisins is 5.334,8×10-9.
【Conclusion】? The effective water diffusion coefficients of 30, 32.5, 37.5 and 40℃ were 114.13%, 110.58%, 95.17% and 76.58%, respectively, and the Logarithmic model could effectively illustrate the variation of grape fruit moisture under the hot air drying process.
Key words:white kernelless grapes; temperature; green raisins; hot air drying; kinetic model; effective moisture diffusion coefficient
Fund projects:Talent Project(Autonomous Region Youth Top Talent Project, Research and Demonstration of Key Technologies of Xinjiang Characteristic Dried Fruit Tree Industry2022TSYCCX0068);Study on the key techniques of improving quality of raisins and extracting bioactive sub stances from grape(2022B02045-3);National Natural Science Foundation of China(31960577); The Preliminary Study Special Program of Key Project of Xinjiang Academy of Agricultural Science(xjkcpy-2020001);Modern agriculture industry technology system special fund(CARS-29-ZP-08);The Second New Engineering Research and practice project of the Ministry of Education"The exploration and practice of improving the quality of agricultural engineering talents under the new engineering education system"(E-SPNL20202326,Local University Group)
Correspondence author:ZHANG Jiaxi(1973-), male, associate professor, research field:design and experimental study of agricultural and animal husbandry machinery, (E-mail)563810112@qq.com