基于水分分布表征远红外干燥双孢菇干燥终点的方法

摘要

本发明涉及基于水分分布表征远红外干燥双孢菇干燥终点的方法，属于农产品深加工领域。该方法选取新鲜双孢菇片为原料，进行远红外干燥，应用低场核磁共振技术扫描干燥过程中的双孢菇片，得到水分分布反演图，根据自由水弛豫面积的大小确定干燥终点。自由水弛豫面积为零时，干燥过程结束。与传统烘箱法测定水分含量确定干燥终点相比，本发明操作简便、直观准确，节约干燥时间、避免了资源的浪费。

说明书

技术领域

本发明涉及基于水分分布表征远红外干燥双孢菇干燥终点的方法，属于农产 品深加工领域。

背景技术

双孢菇(Agaricusbisporus)又称洋菇、白菇，属真菌门担子菌纲蘑菇属， 在我国安徽、江苏、山东、河南、河北等省份栽培规模较大，是我国出口创汇的 主要食用菌，产量和出口量均居世界第一位。其富含蛋白质、氨基酸、多种维生 素、抗坏血酸及维生素D等营养物质，营养价值是蔬菜和水果的4-12倍。新 鲜双孢菇由于含水量高且质地细嫩，采收后不易贮藏。因此对双孢菇进行脱水加 工，可有效地延长其货架期。目前，双孢菇脱水产品的生产主要采用热风干燥方 式，但工作效率低、耗能大、设备制造维护费用高、产品质量较差。而利用远红 外辐射干燥双孢菇，热效率高、能耗低，能缩短干燥时间，提高生产效率。

干燥终点即脱水果蔬的最终水分含量，直接关系到脱水果蔬的品质及贮藏 期。常用的测定脱水产品含水量的方法包括烘箱法和红外快速水分测定法。但烘 箱法耗时较长，一般需要2-8个小时；红外快速水分测定法因红外检测对物料表 观性质、颜色和光线的敏感度较高而导致检测结果波动大，误差范围大于6％， 且两者均需对产品进行恒重。因此，寻求一种简便、快速、精准度高的方法判断 脱水果蔬干燥终点，有利于节约能耗、提高工作效率。

低场核磁共振技术具有快速、准确、灵敏的特点，并且由于磁场强度低不会 对被检测的产品造成损伤，被用于食品含油含水率的快速检测以及货架期的无损 检测。利用低场核磁共振技术检测食品在加工贮藏过程中的水分分布变化，可以 动态了解不同结合状态水分的变化规律。李然等(2010年)借助低场核磁共振 技术测量茶叶样品的水分含量，测定的结果比烘箱法高1％左右。这是因为茶叶 内部总会有一部分结合水用烘干法无法去除，而低场核磁共振法测定的水分为茶 叶内部的游离水和结合水的总和。梁国海等(2014年)建立低场核磁共振技术 检测烟丝样品含水率的工作函数，以函数为基础测定的含水率与烘箱法的结果相 比，精密度、重复性和稳定性好，但其采用较繁琐的步骤推导和校正工作函数。

自由水主要存在于液泡、原生质和细胞间隙中，距离胶粒较远可以自由移动， 因此在果蔬干燥过程中最容易被脱除；半结合水和结合水因与胶体结合紧密而一 般无法被去除，所以对最终干燥结果不会产生显著影响。本发明的目的是提供一 种基于水分分布表征远红外干燥双孢菇干燥终点的方法，通过横向弛豫时间反演 谱，根据双孢菇干燥过程中自由水弛豫面积的变化确定干燥终点，当自由水弛豫 面积为零时，干燥过程即可结束，无需考虑其他相态水及总含水量的影响。因此 可用于快速判断脱水产品的干燥终点，有效保证脱水产品的品质。

发明内容

技术问题：

本发明的目的是提供一种基于水分分布表征远红外干燥双孢菇干燥终点的 方法，本发明采用低场核磁共振技术检测远红外干燥双孢菇片内部的自由水弛豫 面积，根据自由水的弛豫面积确定双孢菇的干燥终点。

技术方案：

基于水分分布表征远红外干燥双孢菇干燥终点的方法，将双孢菇片置于远红 外干燥箱内进行干燥，干燥过程中应用低场核磁共振技术分析样品中自由水的横 向弛豫时间T₂和弛豫面积，根据自由水弛豫面积的大小判断双孢菇片干燥过程 是否结束，具体步骤如下：

(1)选取新鲜、大小均匀双孢菇，清洗并去除菇柄，切片机纵向(沿着生长 方向)切成3～7mm薄片；

(2)将切片后的双孢菇置于远红外干燥设备中进行干燥，辐射距离100～200 mm，辐射强度1.6～2.9KW/m²；

(3)应用CPMG脉冲序列测双孢菇干燥样品的横向弛豫时间T₂，设备参数设 置如下：磁场强度0.5T，主频SF＝23MHz，偏移频率Ol＝425557.6Hz，硬脉冲90 度脉宽P90＝14us，硬脉冲180度脉宽P180＝30us，谱宽SW＝200KHz，采样点数 TD＝828016，重复扫描次数NS＝8，重复采样时间TW＝5000ms，回波个数 NECH＝18000。

步骤(3)中的自由水横向弛豫时间T₂为25～850ms。

本发明通过分析自由水弛豫面积的大小判断双孢菇干燥过程是否结束，当自 由水弛豫面积为零时，干燥过程结束。

本发明的有益效果：

1.本发明应用低场核磁共振技术对双孢菇片进行扫描，根据横向弛豫时间 确定自由水分布，根据自由水弛豫面积判断双孢菇干燥终点。测定结果显示自由 水表征法与烘箱法的结果相似，单因素方差分析显示两种方法得到的干燥终点时 间没有显著差异(P＞0.1)，自由水表征法测定的三个样品干燥终点时间重复实 验标准偏差低于0.5％；

2.与烘箱法、红外快速水分测定法测定干燥产品水分含量确定干燥终点相 比，本发明无需长时间的平衡，1分钟内即完成一次测定，基本实现在线表征物 料水分含量；

3.本发明实现对样品水分含量的无损检测，每次测定均可采用同一样品表 征全部物料的自由水分布，节约原材料；本发明核磁共振信号穿透能力强，表征 的物料整体自由水分布，准确度高；

4.本发明不需要测定不同相态水的总含量，只要通过观察双孢菇片中自由 水弛豫面积的大小即可判断干燥过程是否结束，更加简便、直观的确定干燥过程 所需时间。

附图说明

图1干燥前双孢菇片低场核磁共振扫描图

图2远红外干燥双孢菇片自由水随时间变化曲线

图3远红外干燥结束时双孢菇片低场核磁共振扫描图

图4自由水表征法和烘箱法测得的双孢菇片干燥终点结果比较(*P＞0.1)

具体实施方式

实施例

将双孢菇清洗去柄后，沿生长方向切成5mm左右薄片，放置在永久磁场的 射频线圈的中心，应用CPMG脉冲序列测样品中的横向弛豫时间T₂。设备参数 设置如下：主频SF＝23(MHz)，偏移频率Ol＝425557.6Hz，硬脉冲90度脉宽 P90＝14(us)，硬脉冲180度脉宽P180＝30(us)，谱宽SW＝200KHz，采样点数 TD＝828016，重复扫描次数NS＝8，重复采样时间TW＝5000ms，回波个数 NECH＝18000。利用反演软件横向弛豫时间T₂值，如图1所示，自由水的横向 弛豫时间为25～850ms。然后将双孢菇片放入远红外干燥箱内进行干燥，辐射距 离150mm，辐射强度2.1KW/m²。在干燥过程中对样品进行扫描，观察自由水变 化趋势，如图2所示，在210min时自由水完全消失。对应的扫描图如图3所示， 在自由水的横向弛豫时间25～850ms处峰面积为零，即双孢菇中自由水在干燥 过程中被去除。210min为双孢菇远红外干燥结束时间，即达到双孢菇干燥终点。