鸡腿菇热风干燥含水率快速测量试验研究

摘要

鸡腿菇营养价值丰富，生长周期短，成熟后的子实体含水率较高，保鲜困难不宜贮藏。对鸡腿菇进行干燥不仅能降低其水活度，抑制微生物生长，提高贮藏期，还能最大限度地保留新鲜鸡腿菇的营养成分和风味。热风干燥是鸡腿菇常用的干燥方法之一，干燥过程中的含水率是衡量物料干燥程度和干燥效果的重要指标，传统的烘干法测量含水率耗时较长，测量结果时效性差。研究鸡腿菇热风干燥含水率快速测量技术，实时监测物料干燥过程中的含水率，对优化控制工艺、把控干燥品质、判断干燥终点至关重要。本文在前人研究的基础上总结了可用于果蔬含水率快速测量的若干方法，并针对现有技术存在的缺陷，综合运用介电常数法与数学模型法，设计了一种鸡腿菇热风干燥含水率快速测量装置，提供了一种可用于果蔬热风干燥含水率快速测量的技术与方法。 论文主要研究内容如下: (1)在前人研究的基础上总结了果蔬含水率快速测量的若干方法，包括利用介电特性、核磁共振技术、数学模型、高光谱成像技术、CT技术、在线称重等方法，并概述了各方法实现果蔬含水率测量的原理。 (2)根据数学模型法与介电常数法测量含水率的原理，以IAP15W4K61S4型单片机为主控芯片，结合高精度电容传感器AD7746，设计了果蔬热风干燥含水率快速测量装置的硬件系统，主要包括通讯与电源电路、主控电路、电容信号采集装置、按键输入电路、液晶显示器和报警装置等组成。电容传感器采集电容信号，微处理器将传递过来的电容信号进行运算处理，并将最终的含水率结果通过LCD显示出来。利用通讯接口可以与上位机进行通讯，蜂鸣器在系统异常或干燥结束时发出警报信息。利用C语言编写了软件系统与测量程序，实现了介电常数法与数学模型法的综合运用。 (3)通过漂烫预处理试验，确定了鸡腿菇热风干燥前的最佳漂烫预处理工艺，即用水蒸气漂烫15s最佳。在最佳漂烫预处理工艺处理之后，进行了鸡腿菇热风干燥工艺优化试验，对多指标采用综合评分法，结合响应面分析，建立指标综合值与各因子之间的回归模型，求出了最佳工艺参数组合，进行试验验证确定了鸡腿菇最佳的热风干燥工艺，即热风温度55℃、热风风速1.35m/s、切片厚度4mm为最佳工艺组合。 (4)通过热风干燥试验，研究了鸡腿菇的热风干燥特性，并选用7种常用数学模型对其热风干燥过程进行拟合，选用决定系数R2，卡方x2，均方根RMSE来评估拟合效果，对比结果表明Demir模型对鸡腿菇热风干燥过程的拟合效果最佳，在此基础上建立了鸡腿菇热风干燥数学模型，求出了模型中参数a、b、k，n与干燥条件之间的回归方程。同时对不同含水率条件下的相对介电常数进行了测量分析，结果表明当鸡腿菇热风干燥含水率在30％以下时，物料干燥均匀，物料内部的水分分布均匀，此时相对介电常数与含水率之间存在十分显著的线性关系，在此基础上建立了相对介电常数-含水率计算模型。在最佳热风干燥工艺条件下进行了验证实验，结果表明，对于鸡腿菇热风干燥而言，单独的利用数学模型法或介电常数法均无法准确测量鸡腿菇热风干燥过程中的含水率，将两种方法结合起来，在干燥不均匀阶段使用数学模型法测量，干燥均匀阶段使用介电常数法，可获得最优的测量结果，有较好的测量稳定性与精确度，测量结果相对误差小于5％。