基于低場(chǎng)NMR的胡蘿卜干燥過(guò)程水分狀態(tài)及其分布的研究.pdf

1、近年來(lái)，各種聯(lián)合干燥技術(shù)以其干燥時(shí)間短，能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用。果蔬中的水分主要以結(jié)合水，半結(jié)合水和自由水的狀態(tài)存在，大部分的自由水和半結(jié)合水在干燥過(guò)程中脫除，而結(jié)合水因與物料到固質(zhì)結(jié)合的非常緊密一般不能在干燥中去除。聯(lián)合干燥技術(shù)融合各種干燥技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在物料干燥的不同的階段采用不同的干燥技術(shù)，脫除物料中大部分的自由水和半結(jié)合水。對(duì)物料干燥過(guò)程中的水分狀態(tài)及其水分分布的研究有利于為變溫聯(lián)合干燥過(guò)程干燥工藝、轉(zhuǎn)換點(diǎn)的確定以及

2、數(shù)學(xué)模型的建立提供理論依據(jù)。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)利用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，如H核磁共振技術(shù)(HNMR)、計(jì)算機(jī)斷層技術(shù)(CT)以及γ射線等獲得物料水分的分布圖，而HNMR法測(cè)量速度快，結(jié)果精度高，攜帶信息多的特點(diǎn)使其應(yīng)用于果蔬干燥過(guò)程研究具有顯著優(yōu)勢(shì)。
　　論文應(yīng)用核磁共振及其成像技術(shù)研究胡蘿卜不同恒溫?zé)犸L(fēng)溫度干燥過(guò)程中物料內(nèi)部水分的變化規(guī)律，試驗(yàn)采用電熱恒溫干燥箱設(shè)備，分別在40℃、50℃、60℃、70℃和80℃的條件下對(duì)胡蘿卜切片進(jìn)行

3、熱風(fēng)恒溫干燥。
　　論文第一部分研究了核磁共振總信號(hào)幅值與干基含水率的相關(guān)系數(shù)，并擬合出定標(biāo)曲線。借助SPSS13.0軟件進(jìn)行回歸分析，胡蘿卜樣品核磁共振總信號(hào)幅值與樣品干基含水率的相關(guān)系數(shù)R=0.999(R2=0.9991)，顯著性水平為α<0.01，干基含水率在5.10％~90.71%之間，因此干基含水率與核磁共振信號(hào)幅值存在十分顯著的線性關(guān)系。定標(biāo)曲線方程為y=3.1784x+107.97，x代表干基含水率，y代表信號(hào)幅值，

4、通過(guò)定標(biāo)曲線可以得到胡蘿卜未知樣品的含水率以及干燥過(guò)程中物料內(nèi)部各狀態(tài)水分的含量。
　　論文第二部分研究胡蘿卜不同溫度熱風(fēng)干燥對(duì)物料內(nèi)部水分狀態(tài)及其分布的影響。制作胡蘿卜切片直徑為25mm，厚度10mm五個(gè)，分別在不同的熱風(fēng)溫度下干燥，至濕基含水率≤10%為止。通過(guò)T2反演譜分析得出：譜中包含三個(gè)波峰(即三種狀態(tài)的水分)，證實(shí)胡蘿卜片中水分以結(jié)合水、半結(jié)合水和自由水狀態(tài)存在；干燥過(guò)程改變了胡蘿卜樣品中水的分布和結(jié)合狀態(tài)，自由度高的

5、水分向自由度低的遷移；隨著干燥溫度升高，干燥速率加快，但溫度為80℃時(shí)，由于物料表面結(jié)殼阻礙了水分的外遷從而影響干燥速率。
　　論文第三部分對(duì)樣品在40℃和70℃的條件下干燥過(guò)程中不同時(shí)段的成像研究。通過(guò)成像可視化物料內(nèi)部水分的分布，樣品內(nèi)部水分分布不均勻。從成像的偽彩圖我們清晰看到，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，圖像的亮度變?nèi)?，由于溫度梯度和水分梯度的分布，外層的水分先被蒸發(fā)。干燥后期使物料收縮嚴(yán)重阻礙了水分的外遷，另外，此時(shí)的水分與固質(zhì)

6、的結(jié)合更緊密，干燥速率處于降速段，但是70℃干燥條件下溫度相對(duì)較高，破壞了樣品的組織，從圖像上看亮度變?nèi)跛俾氏鄬?duì)更快。
　　論文第四部分研究反演軟件算法對(duì)不同信噪比(SNR)的適應(yīng)性，通過(guò)仿真我們得出當(dāng)SNR>40時(shí)，聯(lián)合迭代重建算法(SIRT)反演的結(jié)果穩(wěn)定，論文中第三部分試驗(yàn)采集的信號(hào)的SNR都大于40，所以反演的結(jié)果可信；而當(dāng)SNR<40時(shí)，反演譜出現(xiàn)假峰或者峰變的尖銳，短弛豫組分的信噪比低于長(zhǎng)弛豫組分的信噪比，所以短弛豫組