果蔬熱物性參數(shù)與其生理生化指標(biāo)的內(nèi)在關(guān)系及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對新鮮、營養(yǎng)、衛(wèi)生的新鮮食品需求越來越大，因此對生鮮食品的保鮮就提出了更高的要求，而生鮮食品的貯藏、加工、運(yùn)輸過程中均伴隨著熱量的交換和傳遞，這些加工工藝及其設(shè)備的設(shè)計(jì)，都需了解食品的熱物性參數(shù)，同時(shí)食品的熱物性參數(shù)還是食品冷庫和食品加工制冷裝置設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，也是確定食品冷藏、凍結(jié)和干燥加工時(shí)間的重要依據(jù)。目前國內(nèi)外已有不少研究熱物性的文獻(xiàn)，但是有關(guān)果蔬的熱物性與其生理生化指標(biāo)關(guān)系的研究較少

2、，并且在各類文獻(xiàn)上給出的各種食品的熱物性參數(shù)值十分有限，由于食品的熱物性參數(shù)(包括熱導(dǎo)率、比熱容和冰點(diǎn)等)不僅與溫度有關(guān)，還與食品材料的含水量、密度、可溶性固形物含量等保鮮理化特性有關(guān)，鑒于此，很有必要對這一課題展開深入的研究。
　　 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是近年來為工程界廣泛重視的一種系統(tǒng)分析方法，它能解決復(fù)雜的非線性問題，并能較大程度上克服統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方法的不適應(yīng)性，善于從大量統(tǒng)計(jì)資料中提取分析宏觀統(tǒng)計(jì)規(guī)律，其主要特點(diǎn)是非線性映射能力，這

3、種能力使其能夠?qū)θ我夥蔷€性函數(shù)進(jìn)行很好的逼近，從而得到較為準(zhǔn)確的預(yù)測模型。
　　 本文以新鮮成熟的上海市場果蔬為研究對象，通過對不同種類的果蔬的熱導(dǎo)率、比熱容、冰點(diǎn)進(jìn)行測試，來探討果蔬的熱物性參數(shù)與果蔬不同狀態(tài)的生理生化指標(biāo)包括密度、可溶性固形物含量、含水量的內(nèi)在相關(guān)性。對不同種類的果蔬我們擬選取新鮮成熟的上海市場果蔬為研究對象，如紅蛇果、火龍果、香蕉、雪蓮果、白蘿卜、番茄、絲瓜等35種四季果蔬，按照順序測量法同步測量果蔬的熱物

4、性參數(shù)(如熱導(dǎo)率、比熱容、冰點(diǎn))以及生理生化指標(biāo)(如密度、含水量、可溶性固形物含量)，其中比熱容、冰點(diǎn)、含水率和可溶性固形物含量的取樣部位為果肉中部，每種果蔬樣品取3個(gè)，取其平均值。在得到的大量測試數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，再通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，以期發(fā)現(xiàn)影響果蔬組織熱物性參數(shù)的主要因素，進(jìn)而來確定熱物性參數(shù)與其生理生化指標(biāo)之間的關(guān)系，并得到了影響果蔬熱物性參數(shù)的預(yù)測方程。研究結(jié)果表明：果蔬的熱導(dǎo)率隨溫度的增大而增大，但是不是很明顯；果蔬的熱

5、導(dǎo)率與含水量、密度呈正相關(guān)；果蔬的熱導(dǎo)率與可溶性固形物呈負(fù)相關(guān)，并分別建立了果蔬熱導(dǎo)率與含水量、密度、可溶性固形物的單因素回歸方程，同時(shí)通過DPS軟件分別得到5℃、15℃、25℃條件下含水量、可溶性固形物含量和密度對果蔬熱導(dǎo)率影響的預(yù)測方程。5℃、15℃、25℃條件下的預(yù)測方程分別為：
　　 λ=-0.5152+0.5771d+0.0044w+0.0014s；
　　 λ=-0.4886+0.5558d+0.0045w+0

6、.0016s；
　　 λ=-0.5275+0.5198d+0.0053w+0.0025s；
　　 果蔬冰點(diǎn)隨著含水量的增大而增大，隨著可溶性固形物含量的增大而減小，與密度沒有明顯的關(guān)系，并分別建立了果蔬冰點(diǎn)與含水量和可溶性固形物的單因素回歸方程，同時(shí)通過DPS軟件得到含水量和可溶性固形物含量對果蔬冰點(diǎn)影響的預(yù)測方程。預(yù)測方程為：T=-4.8755+0.0429w-0.3379s。果蔬比熱容隨著溫度升高而緩慢增大，并且隨著

7、溫度的升高，果蔬比熱容的增長率逐漸減小直至比熱容的不再變化，比熱容與含水量呈正相關(guān)，與可溶性固形物呈負(fù)相關(guān)，與密度沒有明顯的關(guān)系，并分別建立果蔬比熱容與含水量和可溶性固形物的單因素回歸方程，同時(shí)通過DPS軟件分別得到10℃、15℃、20℃條件下含水量和可溶性固形物含量對果蔬比熱容影響的預(yù)測方程。10℃、15℃、20℃條件下的預(yù)測方程分別為：Cp=1..3070+0.0219w-0.0096s；Cp-1.2475+0.0219w-0.00

8、89s；Cp=1.1674+0.0253w-0.0061s。
　　 最后本文簡要介紹了BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立，并利用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了通過溫度、含水量、密度、可溶性固形物含量等參數(shù)對果蔬熱物性參數(shù)進(jìn)行預(yù)測的模型，經(jīng)過誤差的比較分析得到最優(yōu)的預(yù)測模型，再與實(shí)際的檢測結(jié)果進(jìn)行比較，來驗(yàn)證模型的可靠性。結(jié)果證明，模型用于果蔬熱物性參數(shù)的預(yù)測精度很好，可以應(yīng)用于果蔬熱物性參數(shù)的預(yù)測。在實(shí)際應(yīng)用中，由于溫度、含水率、密