催化式红外发射器创制及农产品红外加工技术合作研究

项目来源

国家重点研发计划(NKRD)

项目主持人

曲文娟

项目受资助机构

江苏大学

立项年度

2017

立项时间

未公开

项目编号

2017YFE0105300

研究期限

未知 / 未知

项目级别

国家级

受资助金额

535.00万元

学科

政府间国际科技创新合作重点专项

学科代码

未公开

基金类别

未公开

关键词

红外 ; 红外发生器 ; 红外加工设备 ; 核桃 ; 干燥 ; 西红柿 ; 脱皮 ; Infrared ; Infrared emitter ; Infrared processing equipment ; Walnut ; Drying ; Tomato ; Peeling

参与者

未公开

参与机构

未公开

项目标书摘要:本项目自主研发了一种燃气红外催化纤维层,在金属防护网与催化层之间增设玻纤防护网,有效隔绝金属防护网在热变形时对催化纤维的伤害,克服了目前欧美红外发射器存在的温度分布不均匀的不足,创建一种更为科学的催化式红外发射器设计方法,研制出新型催化式红外发射器1台。研制出滚筒式催化式红外干燥设备1台,在红外温度450℃、辐射距离30 cm、转速25 r/min下预干燥9.5 min然后迅速转入热风干燥设备在温度43℃、风速3 m/s的条件下干燥14 h,可干燥核桃至安全水分(<8%)。与传统单一热风干燥(20 h)相比,烘干时间减少了29.2%。由此得出,滚筒式催化式红外—热风联合干燥方式更有利于木质硬壳坚果类产品的干燥,干燥速率更高,更节能。在催化式红外去皮设备上红外温度450℃、辐射距离25 cm下辐射5 min,西红柿去皮率可达100%,且脱皮后的西红柿番茄红素、硬度和颜色指标保持良好。与传统热水去皮相比,番茄红素增加率提高了1.82%,硬度下降率减少了13.97%,色度变化率减少了24.89%。与碱液去皮方法相比,番茄红素增加率提高了78.22%,硬度下降率减少了29.05%,色度变化率减少了40.54%。由此得出在相同100%去皮率条件下,红外干法去皮方法更有利保护西红柿品质,且减少大量含有机固体的废水以及碱液产生,保护环境。

Application Abstract: This project independently developed a gas infrared catalytic fiber layer.The glass fiber mat was added between the metal fence and the catalytic layer,which effectively inhibited the damage of the thermal deformation of isolation metal fence to catalytic fiber layer and overcame the current uneven temperature distribution deficiencies of European and American infrared emitter.This research created a more scientific design method of catalytic infrared emitter and thus developed a new type catalytic infrared emitter.Based on the new developed catalytic infrared emitter,a set of cylindrical catalytic infrared drying equipment was developed.After the pre-dried for 9.5 min at the infrared temperature of 450℃,radiation distance of 30 cm and rotation speed of 25 r/min,the walnut was quickly transferred into the hot air drying equipment for 14 h at a temperature of 43℃ and a wind speed of 3 m/s to dry walnuts to a safe moisture(<8%).Compared with the traditional single hot air drying(20 h),the drying time was reduced by 29.2%.It was concluded that the combined drying method of cylindrical catalytic infrared and hot air was more conducive to the drying of wood nut products with a higher drying rate and more energy saving.Under the infrared temperature of 450℃ and radiation distance of 25 cm for 5 min in the catalytic infrared peeling equipment,the peeling rate of tomatoes can reach 100%,and the tomato lycopene,hardness and color indexes remained good after peeling.Compared with traditional hot water peeling method,lycopene content was increased by 1.82%,hardness reduction rate was decreased by 13.97%,and color change rate was decreased by 24.89%.Compared with lye peeling method,lycopene content was increased by 78.22%,hardness reduction rate was decreased by 29.05%,and color change rate was decreased by 40.54%.It was concluded that under the same 100%peeling rate,infrared peeling method was more advantageous to protect the quality of tomato,and reduce the production of waste water containing organic solids and lye,and protect the environment.

项目受资助省

江苏省

  • 排序方式:
  • 1
  • /
  • 1.核桃滚筒催化红外-热风联合干燥、品质及贮藏特性研究

    • 关键词:
    • 滚筒催化红外干燥;热风干燥;干燥动力学;低场核磁;品质;贮藏
    • 凡威
    • 指导老师:江苏大学 曲文娟
    • 学位论文

    核桃是世界著名坚果之一,果仁富含不饱和脂肪酸、蛋白质和多酚类抗氧化物质,对心血管疾病、糖尿病等均有较大的益处。目前核桃的干燥方式主要为热风干燥,存在干燥速率低、时间长和能耗高等缺点,严重制约干果质量和产业的发展。催化式红外干燥技术作为一种新型干燥技术,以天然气为主要能源,具有干燥效率高、节能环保等优点,与传统热风干燥(HAD)相比,可以在提升干燥速率的同时兼顾产品品质。低场核磁技术(LF-NMR)因其快速、对物料无损伤性等优点,可应用于干燥过程中水分含量变化以及迁移机制的研究中。因此本论文将滚筒催化红外干燥与传统热风干燥结合,采取恒温与变温干燥模式,优化干燥工艺和计算能耗,并考察其对干燥特性、干燥动力学以及核桃油脂、蛋白、多酚品质的影响;运用LF-NMR技术考察干燥过程中水分迁移机制,建立含水率预测模型;最后考察干燥处理后核桃的贮藏特性,并建立货架期预测模型。主要结论如下:(1)优化获得了一种恒温滚筒催化红外—热风联合干燥(CTDCIR-HAD)方法,其最佳工艺参数为:红外温度450℃、辐射距离30 cm、滚筒转速25 Hz、干燥时间9.5 min,随后转入热风温度43℃、风速3 m/s下干燥16 h,干燥总时间为16.16 h。与HAD(20 h)相比,CTDCIR-HAD处理显著提升了干燥速率,红外干燥阶段去除了10.71%的表壳水分,干燥时间缩短了19.20%,节约了11.60%的能耗,且干制核桃表壳无褐斑和裂缝,呈较好的亮红黄色(L为47.51,a为7.97,b为16.37)。CTDCIR-HAD优于HAD,是一种适宜硬壳坚果类产品干燥的新型高效节能加工方法。(2)优化获得了一种变温滚筒催化红外—热风联合干燥(VTDCIR-HAD)方法,其最佳工艺参数为:红外温度组合300+400℃、辐射距离30 cm、滚筒转速组合25+35+35 Hz、干燥时间22.50 min,随后转入热风温度43℃、风速3 m/s件下干燥14 h,干燥总时间为14.38 h。干制核桃表壳无褐斑和裂缝,呈较好的亮红黄色(L为54.24,a为10.61,b为19.89),品质良好。与HAD(20 h)相比,VTDCIR-HAD干燥时间缩短了28.10%,节约了25.04%的能耗;与CTDCIR-HAD相比,VTDCIR-HAD干燥时间缩短了11.01%,节约了15.21%的能耗。表明VTDCIR-HAD更加高效节能,更适于硬壳坚果类产品的干燥加工。此外,建立了用于预测VTDCIR-HAD干燥过程的Henderson-Pabis模型,R~2为0.99,RMSE为0.03,拟合效果良好,可以很好地预测核桃在该干燥过程中含水率以及干燥速率的变化。(3)通过基于LF-NMR的水分预测模型揭示VTDCIR-HAD和CTDCIR-HAD过程中水分迁移机理。研究发现,随着干燥时间的延长,自由水峰面积不断下降直至几近消失,弱结合水峰面积亦不断下降,强结合水和油脂峰峰面积无显著变化,说明在干燥过程中散失的主要水分为自由水以及弱结合水,强结合水和油脂含量变化不大;在相似水分比下,CTDCIR-HAD与VTDCIR-HAD处理的核桃弱结合水以及自由水弛豫时间均高于HAD组,表明红外辐射干燥可以加强核桃内部水分子的流动性,加快其从内部向表面扩散,从而提升干燥效率。此外,建立了基于LF-NMR的CTDCIR-HAD与VTDCIR-HAD干燥过程中含水量变化的预测模型,R~2均>0.92,拟合效果较好,表明LF-NMR技术能够较好地监测核桃在该干燥过程中的水分迁移状态。(4)考察3种干燥方式处理后核桃品质发现:与HAD相比,CTDCIR-HAD与VTDCIR-HAD处理的核桃油酸价分别低了17.31%和28.85%,过氧化值分别低了4%和20%,碘价、油酸、亚油酸和亚麻酸含量无显著变化,其中VTDCIR-HAD处理的核桃油品质最优;VTDCIR-HAD和CTDCIR-HAD处理的核桃蛋白结构更伸展,表现为红外吸收强度增大,α-螺旋结构含量降低了50%和18.75%,荧光强度增强,表面疏水性增加了28.27%和12.51%,游离疏水性氨基酸占比降低了19.24%和9.49%,亲水性氨基酸占比增加了9.84%和4.85%,蛋白表观结构无明显变化;CTDCIR-HAD与VTDCIR-HAD处理核桃的多酚含量分别增加了5.23%和10.92%,IC50(DPPH)与IC50(ABTS)分别降低了24.36%、11.58%和14.72%、10.60%,铁离子还原能力明显提高,其中VTDCIR-HAD处理的核桃多酚含量最高。综上得出,VTDCIR-HAD处理方式最优,可以减缓油脂的氧化酸败速度,改善蛋白质结构,提高多酚含量和抗氧化活性,更有利于保护干制核桃品质。(5)以油脂酸价、过氧化值为评价指标,考察3种干燥方式处理后核桃的贮藏特性发现:随着贮藏时间的延长,酸价与过氧化值均呈升高趋势。与HAD相比,CTDCIR-HAD与VTDCIR-HAD处理核桃的油脂酸价和过氧化值增幅较低,其中VTDCIR-HAD处理的核桃油酸价和过氧化值增幅最小,贮藏性能最好。此外建立了VTDCIR-HAD处理核桃的贮藏货架期模型,R~2均>0.96,相对误差<8.93%,表明该预测模型在5~35℃之间可较好地预测该干燥方式处理后核桃货架期。

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