閆圣坤 李忠新 王慶惠 孫儷娜

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，新疆 烏魯木齊 830091)

熱風(fēng)干燥過程中小白杏色澤的變化及其動(dòng)力學(xué)研究

閆圣坤 李忠新 王慶惠 孫儷娜

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，新疆 烏魯木齊 830091)

為降低小白杏因干燥引起的褐變，保證產(chǎn)品干燥后色澤良好，同時(shí)為小白杏干燥設(shè)備選型及工藝確定提供理論依據(jù)，選擇熱風(fēng)干燥的方式，以新疆小白杏為原料，以亮度值(L)、紅綠值(a)、黃藍(lán)值(b)、總色差(△E)和褐變指數(shù)(BI)為考察指標(biāo)，研究了熱風(fēng)干燥溫度(40，50，60 ℃)和風(fēng)速(2，3，4 m/s)對(duì)新疆小白杏色澤的影響，并在該基礎(chǔ)上建立新疆小白杏熱風(fēng)干燥色澤變化動(dòng)力學(xué)模型，有效預(yù)測(cè)、調(diào)節(jié)杏褐變程度。結(jié)果表明：小白杏在不同風(fēng)速、不同干燥溫度條件下均發(fā)生了較為明顯的顏色變化，不同熱風(fēng)干燥溫度對(duì)干燥時(shí)間和干燥后杏干色澤均有顯著影響，而不同干燥風(fēng)速對(duì)干燥后杏干色澤影響不顯著。在不同熱風(fēng)干燥溫度和不同風(fēng)速條件下干燥小白杏的L值和b值隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低，而a值、△E值和BI值均逐漸升高。小白杏熱風(fēng)干燥過程中顏色參數(shù)的反應(yīng)速率常數(shù)k值隨著干燥溫度的升高而呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性變化，其中k值受熱風(fēng)溫度的影響較大，受風(fēng)速的影響較小。根據(jù)擬合決定系數(shù)R2的比較結(jié)果，通過動(dòng)力學(xué)方程模擬，得出0階模型能更好地描述和預(yù)測(cè)不同風(fēng)速和不同干燥溫度條件下小白杏在熱風(fēng)干燥過程中的顏色變化，而在不同風(fēng)速和干燥溫度條件下小白杏褐變動(dòng)力學(xué)模型模擬效果較好的是1階模型。該研究為小白杏干燥工藝及杏干產(chǎn)品感官品質(zhì)控制提供了理論依據(jù)。

小白杏；熱風(fēng)干燥；色澤變化；動(dòng)力學(xué)

杏，薔薇科李屬植物(PrunusarmeniacaL.)，起源于中國(guó)的新疆。新疆是中國(guó)杏栽培面積和產(chǎn)量最大的地區(qū)，截止2013年底，年產(chǎn)量達(dá)到了132.54萬(wàn)t[1]。新疆的杏主栽品種有賽買提、小白杏、明星杏和胡安娜等20余種[1]。杏果實(shí)因其香氣濃郁、營(yíng)養(yǎng)豐富，不僅可以生津止渴，還對(duì)癌癥及心血管疾病有一定的保健功效，深受人們的喜愛。但是鮮杏成熟期短，極不耐貯存，容易腐爛變質(zhì)，常溫貨架期僅5 d左右，因此，將杏脫水干燥制成杏干成為延長(zhǎng)杏貯藏期的重要方法之一。

目前，鮮杏干燥的主要方法為自然晾曬法，這種方法不需任何設(shè)備，成本低[2]，但受環(huán)境條件制約，產(chǎn)品質(zhì)量很難保證，加工周期也較長(zhǎng)，杏干成色較差。為防止傳統(tǒng)干燥過程中杏子褐變嚴(yán)重，生產(chǎn)上通常是在干燥過程中進(jìn)行熏硫處理。硫可以抑制杏內(nèi)部部分酶促反應(yīng)，但非酶促反應(yīng)仍在繼續(xù)[3]，而且硫?qū)θ梭w的消化系統(tǒng)具有很大的損害。因此，亟需一種現(xiàn)代干燥技術(shù)取代自然晾曬，既能縮短干燥時(shí)間，又能提高杏干的品質(zhì)。

微波真空干燥、紅外線干燥、真空脈動(dòng)干燥等干燥技術(shù)都是近年來國(guó)內(nèi)外果蔬干燥方法中常用的方法[4]，具有高效保留營(yíng)養(yǎng)成分的優(yōu)點(diǎn)，但是這些干燥方法存在著能耗大、成本高、穩(wěn)定性要求高等缺點(diǎn)。相反，熱風(fēng)干燥可降低干燥成本[5-7]。目前關(guān)于杏熱風(fēng)干燥的研究多集中于干燥動(dòng)力學(xué)的研究，Togrul等[8]研究了杏在不同干燥溫度和風(fēng)速下的干燥動(dòng)力學(xué)模型，確定了logarithmic模型為最優(yōu)模型；Oguz[9]則進(jìn)行了薄層干燥模型的研究，確定了Page模型為最佳動(dòng)力學(xué)模型。而在干燥品質(zhì)方面，色澤是影響小白杏品質(zhì)的重要指標(biāo)[8]，杜志龍等[10]研究了兩個(gè)品種杏在促干劑和氣體射流沖擊作用下的干燥特性和色澤變化，得出不同處理的杏干燥特性不同，而相同處理不同杏，則干燥特性相近；Ali[11]研究了杏干干燥后儲(chǔ)藏過程中的色澤變化規(guī)律，但未有涉及杏干燥過程中品質(zhì)尤其是色澤劣變機(jī)理的研究。

本研究擬通過研究不同干燥溫度及風(fēng)速條件下杏亮度值(L)、紅綠值(a)、黃藍(lán)值(b)、總色差(△E)和褐變指數(shù)(BI)[12](以Hunter Lab表色系統(tǒng)中L、a和b為基本參數(shù)，通過公式計(jì)算得到)隨干燥時(shí)間的變化規(guī)律，及在此基礎(chǔ)上利用不同模型建立新疆小白杏熱風(fēng)干燥色澤變化動(dòng)力學(xué)模型，旨在為新疆小白杏熱風(fēng)干燥工藝的確定和產(chǎn)品的品質(zhì)控制方面提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

杏：新疆庫(kù)車小白杏，購(gòu)于新疆烏魯木齊北園春市場(chǎng)。其平均直徑約為 2.3 cm，平均質(zhì)量為 13.2 g/個(gè)，濕基含水率為81.2%(烘干法測(cè)定[10]，105 ℃烘24 h)。試驗(yàn)前，鮮杏放于紙箱中，置于(5±1) ℃冰箱保存。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

內(nèi)循環(huán)熱風(fēng)干燥試驗(yàn)裝置：新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制；

電子天平：ME104E型，梅特勒-托利多儀器公司；

色差儀：CR-10型，日本Konica Minolta公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9140A型，上海一恒科技有限公司；

風(fēng)速計(jì)：AS-836型，東莞萬(wàn)創(chuàng)電子制品有限公司。

1.2 方法

將杏從冰箱中取出，常溫放置4 h。挑選大小、成熟度基本一致，無(wú)創(chuàng)傷的作為試驗(yàn)物料，洗凈、擦干表面水分，放入密封袋中待用。開啟干燥設(shè)備，當(dāng)干燥室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，將小白杏均勻地?cái)[放在聚乙烯物料盤中，試驗(yàn)裝置內(nèi)托盤為上中下共3層，同一托盤中相鄰的物料不重疊，開始試驗(yàn)。

分別采用不同的干燥溫度(40，50，60 ℃)和風(fēng)速(2，3，4 m/s)進(jìn)行熱風(fēng)干燥試驗(yàn)[13-14]，在前50 h，每隔10 h從設(shè)備中取出10個(gè)杏樣品，測(cè)定樣品的L、a、b值，自50 h后，每隔2 h從設(shè)備中取出10個(gè)杏樣品，測(cè)定樣品的L、a、b值，直到小白杏濕基含水率降到15%時(shí)停止試驗(yàn)。具體試驗(yàn)安排見表1。

表1 不同干燥條件下試驗(yàn)溫度及風(fēng)速設(shè)定?Table 1 Test temperature and air velocities setting under different drying condition

?t終：小白杏干燥到濕基含水率降到15%以下所用的總時(shí)間。

1.2.1 色澤的測(cè)定 將鮮樣和干燥后的杏干用色差儀測(cè)定顏色參數(shù)亮度值L、紅綠值a、黃藍(lán)值b，每組樣品檢測(cè)6次，取平均值，并以此為依據(jù)，按式(1)計(jì)算總色差△E。

(1)

式中：

△E——總色差；

L0、a0、b0——初始原料測(cè)得的顏色指標(biāo)；

L1、a1、b1——干燥時(shí)間t測(cè)得的顏色指標(biāo)。

1.2.2 褐變指數(shù)BI的計(jì)算 將干燥后的杏干用色差儀測(cè)定，其中L值越大說明色澤亮度越大，b值越大說明其黃色度越大，a值越大說明其紅色度越大。有研究[15]指出，由表色系統(tǒng)為基本色澤參數(shù)，進(jìn)一步利用相關(guān)公式來計(jì)算BI值經(jīng)常被用來評(píng)價(jià)高糖物料的褐變大小，小白杏屬于高糖物料，所以本研究也用此法表示物料的褐變程度。BI值表示在加工或儲(chǔ)藏過程中小白杏的顏色變化，按式(2)計(jì)算[12]：

(2)

(3)

式中：

BI——在干燥過程中小白杏的褐變指數(shù)；

L——亮度值；

a——紅綠值；

b——黃藍(lán)值；

x——色度坐標(biāo)。

1.2.3 色澤變化動(dòng)力學(xué)模型 通過測(cè)定不同干燥條件下L、a、b、△E及BI值的變化，繪制顏色變化動(dòng)力學(xué)曲線，為有效預(yù)測(cè)、調(diào)節(jié)杏褐變程度提供理論依據(jù)。根據(jù)已有研究[16-18]報(bào)道中均采用0階模型和1階模型來表現(xiàn)物料顏色變化與時(shí)間的關(guān)系，因此，本研究采用0階模型和1階模型，見式(4)、(5)。

D=D0+kt，

(4)

D=D0·exp(kt)，

(5)

式中：

D0——初始顏色指數(shù)；

D——不同烘干條件下的顏色指數(shù)；

t——烘干時(shí)間，h；

k——變化速率常數(shù)。

將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與0階、1階模型進(jìn)行擬合，計(jì)算出k值及其他參數(shù)，并利用R2評(píng)價(jià)模型擬合好壞，選擇擬合度高的模型描述杏干燥過程中的顏色變化規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同風(fēng)速條件下L、a、b、△E及BI的變化及動(dòng)力學(xué)模型研究

2.1.1L、a、b、△E的變化及動(dòng)力學(xué)模型研究 由圖1(a)、(c)可知，L、b值均隨著干燥時(shí)間的增加而降低，而且干燥溫度越高，下降速率越快。由圖1(b)、(d)可知，a值和△E值則是隨著干燥時(shí)間的增加呈增大趨勢(shì)，干燥溫度越高，a值上升的速率越快，即隨著干燥時(shí)間的增長(zhǎng)，小白杏的亮度降低，顏色加深，變?yōu)樯罴t色。但小白杏在不同風(fēng)速條件下，L、a、b、△E值差距不明顯，說明風(fēng)速對(duì)小白杏顏色變化影響不大。這些顏色的變化可能跟它在干燥過程中發(fā)生了褐變反應(yīng)有較大的關(guān)系。△E值作為色差綜合評(píng)定指標(biāo)，其值越大表示顏色差異越大，當(dāng)△E>3.5時(shí)，色差就已經(jīng)比較明顯。因此，在不同風(fēng)速條件下干燥小白杏，在視覺上均能觀察出其顏色發(fā)生了明顯變化。

由表2可知，按照0階模型擬合L、a、b、△E的反應(yīng)速率常數(shù)k值均呈現(xiàn)了較好的規(guī)律性變化。同一干燥溫度，干燥風(fēng)速由2 m/s變?yōu)? m/s，L的k值則由-0.261 1 min-1逐漸降低到-0.269 9 min-1，a的k值由0.093 6 min-1降低到0.092 2 min-1，b的k值由-0.139 3 min-1逐漸降低到-0.146 9 min-1，△E的k值由0.306 5 min-1逐漸上升到0.321 0 min-1，說明小白杏在干燥過程中，風(fēng)速越高，小白杏的顏色變化速率越快，但是變化速率幅度很小。按照1階模型擬合L、a、b、△E的反應(yīng)速率常數(shù)k值的變化均僅為0.000 1～0.000 2。由表2可知，小白杏熱風(fēng)干燥過程中顏色參數(shù)的反應(yīng)速率常數(shù)k值受風(fēng)速的影響較小。同時(shí)，從擬合決定系數(shù)R2比較得出，0階模型的擬合程度要優(yōu)于1階模型，因此，用0階模型能更好地描述和預(yù)測(cè)不同風(fēng)速條件下小白杏在熱風(fēng)干燥過程中的顏色變化。

2.1.2BI的變化及動(dòng)力學(xué)模型研究 由圖2可知，鮮杏的初始BI值約為130.53。隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，小白杏的褐變指數(shù)BI值逐漸升高，表明在熱風(fēng)干燥過程中，小白杏的褐變程度在增加，當(dāng)含水率達(dá)到15%時(shí)，風(fēng)速為2 m/s干燥時(shí)間為70 h，褐變指數(shù)BI值最高(157.96)，其次是風(fēng)速為4 m/s 干燥時(shí)間為68 h，褐變指數(shù)BI值為156.93，風(fēng)速為3 m/s，干燥時(shí)間也為70 h，褐變指數(shù)BI值最低(156.53)，說明不同風(fēng)速對(duì)小白杏的褐變指數(shù)BI影響不大，僅在干燥時(shí)間上存在略微差異。

圖1 不同風(fēng)速條件下小白杏的L、a、b、△E隨干燥時(shí)間的變化曲線Figure 1 L, a, b, △E value of white apricot changes with drying time in different air velocities

表2 不同風(fēng)速條件下小白杏L、a、b、△E變化動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果Table 2 Kinetic model parameters for L, a, b, △E change of white apricot in different air velocities

圖2 不同風(fēng)速條件下小白杏褐變指數(shù)隨干燥時(shí)間 的變化曲線Figure 2 BI value of white apricot changes with drying time in different air velocities

0階模型和1階模型對(duì)小白杏在不同風(fēng)速條件下干燥的褐變動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果見表3，可知，兩種模型在不同風(fēng)速條件下的擬合決定系數(shù)R2為0.879 4～0.943 5，模擬效果均良好，其中在風(fēng)速為2，3，4 m/s條件下，均是1階模型的模擬效果較好，R2分別為0.894 2，0.931 0，0.952 3，因此，在不同風(fēng)速條件下小白杏褐變動(dòng)力學(xué)模型模擬效果較好的是1階模型。

2.2 不同熱風(fēng)溫度條件下L、a、b、△E及BI的變化及動(dòng)力學(xué)模型研究

2.2.1L、a、b、△E的變化及動(dòng)力學(xué)模型研究 由圖3可知，L、b值均隨著干燥時(shí)間的增加而降低，而a值和△E值則是隨著干燥時(shí)間的增加呈增大趨勢(shì)。并且由圖可得出，溫度為40 ℃時(shí)，L、b值下降和a、△E值上升速率均為最慢，證明干燥溫度越低，干燥后的小白杏顏色越為鮮亮，但干燥時(shí)間卻較長(zhǎng)，在同等時(shí)間條件下，最終干燥溫度均為60 ℃時(shí)，分段式熱風(fēng)干燥較單一溫度干燥L(fēng)、b值下降和a、△E值上升速率均慢，同時(shí)還印證了隨著干燥的時(shí)間的增長(zhǎng)，小白杏的亮度降低，顏色變紅變深，說明顏色的變化與褐變反應(yīng)有關(guān)。同理，在視覺上也能觀察出不同溫度條件下干燥小白杏的顏色發(fā)生了明顯變化。

由表4、5可知，按照0階模型擬合L、a、b、△E的k值均呈現(xiàn)了較好的變化規(guī)律。隨著熱風(fēng)薄層干燥溫度的升高，恒定干燥溫度條件下L的k值由-0.272 3 min-1逐漸降低到-0.344 5 min-1，a的k值由0.095 9 min-1上升到0.104 1 min-1，b的k值由-0.188 8 min-1逐漸降低到-0.208 3 min-1，△E的k值由0.344 9 min-1逐漸上升到0.415 6 min-1，說明小白杏在干燥過程中，隨著溫度的升高小白杏的顏色變化速率加快；變溫干燥50 ℃→60 ℃條件下小白杏L、b的k值依次為-0.308 9，-0.194 6 min-1，均為最大，40 ℃→60 ℃條件下a、△E的k值依次為0.147 7，0.476 5 min-1，均為最大。按照1階模型擬合L、a、b、△E的反應(yīng)速率常數(shù)k值也呈現(xiàn)了較好的變化規(guī)律，變化規(guī)律與0階模型相近。由表4分析可知，小白杏熱風(fēng)干燥過程中顏色參數(shù)的反應(yīng)速率常數(shù)k值受溫度的影響較大。同時(shí)，從擬合決定系數(shù)R2比較得出，0階模型的擬合程度要優(yōu)于1階模型，因此用0階模型能更好地描述和預(yù)測(cè)不同熱風(fēng)溫度條件下小白杏在熱風(fēng)干燥過程中的顏色變化。

表3 不同風(fēng)速條件下小白杏褐變動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果Table 3 Fitting results of white apricot colour kinetics in different air velocities

圖3 不同熱風(fēng)溫度條件下小白杏的L、a、b、△E隨干燥時(shí)間的變化曲線Figure 3 L, a, b, △E value of white apricot changes with drying time in different hot-air temperatures

2.2.2BI值的變化及動(dòng)力學(xué)模型研究 在不同的干燥溫度條件下[恒溫40，50，60 ℃，變溫40 ℃(10 h)→60 ℃(結(jié)束)、50 ℃(10 h)→60 ℃(結(jié)束)、40 ℃(10 h)→50 ℃(10 h)→60 ℃(結(jié)束)]小白杏BI值隨著干燥時(shí)間的變化曲線見圖4。由圖4可知，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，小白杏的BI值逐漸升高，這表明在熱風(fēng)干燥過程中，小白杏的褐變程度在增加。熱風(fēng)溫度60 ℃下，干燥至水分含量15%的時(shí)間為52 h，時(shí)間最短但小白杏的BI值最高，為169.54；熱風(fēng)溫度50 ℃(10 h)→60 ℃(結(jié)束)條件下，干燥時(shí)間為58 h，其BI值為166.97；熱風(fēng)溫度40 ℃(10 h)→60 ℃(結(jié)束)條件下，干燥時(shí)間為54 h，其BI值為163.51；熱風(fēng)溫度40 ℃(10 h)→50 ℃(10 h)→60 ℃(結(jié)束)條件下，干燥時(shí)間為60 h，其BI值為160.49；熱風(fēng)溫度50 ℃下，干燥時(shí)間為64 h，其BI值為158.94；熱風(fēng)溫度40 ℃下，干燥時(shí)間為70 h，干燥時(shí)間最長(zhǎng)但其BI值最低，為156.53，說明干燥溫度越低，小白杏的BI值越小，其褐變程度越小，但干燥時(shí)間卻越長(zhǎng)。另外，分段式熱風(fēng)干燥較單一溫度干燥時(shí)的BI值?。桓稍锴?0 h小白杏的褐變變化速率上升慢，30～50 h時(shí)上升快，50 h后趨于平緩。小白杏在干燥過程中的褐變反應(yīng)分為酶促褐變和非酶促褐變，熱風(fēng)干燥時(shí)小白杏中的多酚氧化酶在干燥過程中仍具有活性，在干燥過程中與氧氣、水作用發(fā)生酶促褐變，同時(shí)小白杏中的糖類物質(zhì)分解發(fā)生美拉德反應(yīng)，也生成了棕褐色的物質(zhì)。因此，分段式干燥較單一溫度干燥既可縮短干燥時(shí)間，又可降低小白杏的褐變。

表4 不同熱風(fēng)溫度條件下小白杏L、a、b、△E變化動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果(0階模型)

Table 4 Kinetic model parameters forL,a,b, △Echange of white apricot in different hot-air temperatures(0-order model)

干燥溫度/℃參數(shù)D=D0+ktD0kR2L69.0640-0.27230.931440a2.85760.09590.8457b52.6510-0.18880.9218△E-2.43140.34490.9241L67.8430-0.29470.984850a3.62750.11250.9899b51.1820-0.20050.9961△E-0.44720.37370.9935L66.3420-0.34450.984360a4.13980.10410.9916b51.3420-0.20830.9882△E0.82000.41560.9872L67.7420-0.37080.992940→60a3.57430.14770.9845b51.8870-0.26050.9945△E-0.78050.47650.9934L67.4900-0.30890.987450→60a3.75530.10230.9785b51.0400-0.19460.9935△E-0.06790.37900.9916L68.0880-0.34110.988340→50→60a3.15960.12660.8874b51.9340-0.23740.9735△E-0.18990.43450.9797

表5 不同熱風(fēng)溫度條件下小白杏L、a、b、△E變化動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果(1階模型)

Table 5 Kinetic model parameters forL,a,b, △Echange of white apricot in different hot-air temperatures(1-order model)

干燥溫度/℃參數(shù)D=D0?exp(kt)階段溫度/℃D0kR2L69.9250-0.00470.905540a403.57090.01440.9361b53.1790-0.00420.8991L68.4970-0.00520.973150a504.10190.01580.9949b51.4860-0.00450.9962L66.6860-0.00600.991560a604.31590.01600.9573b51.5200-0.00460.989340→60Lab4067.2000-0.00351.00006068.3640-0.00660.9882403.90000.01871.0000604.05380.02020.98044051.4000-0.80381.00006052.3040-0.00590.987650→60Lab5067.2000-0.00411.00006068.0110-0.00540.9793503.90000.02281.0000604.10150.01530.98855051.4000-0.00441.00006051.2490-0.00430.995740→50→60Lab4067.2000-0.00351.00005068.6000-0.00551.00006068.8380-0.00610.9769403.90000.01871.0000503.94460.01751.0000603.83490.01760.96364051.4000-0.00381.00005052.1330-0.00521.00006052.4230-0.00540.9576

圖4 不同熱風(fēng)溫度條件下小白杏褐變指數(shù)隨干燥 時(shí)間的變化曲線

Figure 4BIvalue of white apricot changes with drying time in different hot-air temperatures

0階模型和1階模型對(duì)小白杏在不同熱風(fēng)溫度條件下干燥的褐變動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果見表6、7。兩種模型在不同熱風(fēng)溫度條件下的擬合決定系數(shù)R2為0.919 9～0.993 9，其中在熱風(fēng)恒溫溫度為40，50，60 ℃，變溫50 ℃(10 h)→60 ℃(結(jié)束)和40 ℃(10 h)→50 ℃(10 h)→60 ℃(結(jié)束)條件下，均是1階模型的模擬效果較好，R2依次為0.931 0，0.970 5，0.985 5，0.993 9，0.984 4，在40 ℃(10 h)→60 ℃(結(jié)束)熱風(fēng)溫度條件下，0階模型的模擬效果較好，R2為0.984 0，比較兩種模型的R2，表明不同熱風(fēng)溫度條件下小白杏褐變動(dòng)力學(xué)模型模擬效果較好的是1階模型。

表6 不同熱風(fēng)溫度條件下小白杏褐變動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果(0階模型)

Table 6 Fitting results of white apricot colour kinetics in different hot-air temperatures(0-order model)

干燥溫度/℃D=D0+ktD0kR240126.280.40070.919950128.830.36760.963660128.630.72590.978940→60128.760.61840.984050→60128.560.64860.992140→50→60128.820.51000.9837

表7 不同熱風(fēng)溫度條件下小白杏褐變動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果(1階模型)

Table 7 Fitting results of white apricot colour kinetics in different hot-air temperatures(1-order model)

干燥溫度/℃D=D0?exp(kt)階段溫度/℃D0kR24040126.920.00280.93105050129.170.00260.97056060129.400.00490.985540→6040130.530.12901.000060129.300.00420.982950→6050130.530.27301.000060129.290.00440.993940→50→6040130.530.12901.000050125.430.63901.000060129.310.00350.9844

3 結(jié)論

(1) 小白杏熱風(fēng)干燥過程中，熱風(fēng)溫度對(duì)干燥時(shí)間和產(chǎn)品品質(zhì)(主要是褐變)有重要影響，在不同風(fēng)速、不同溫度的熱風(fēng)干燥條件下，小白杏均發(fā)生了較為明顯的顏色變化，其中L值和b值逐漸降低，而a值、△E值和BI值均逐漸升高。

(2) 通過動(dòng)力學(xué)方程模擬，0階模型能更好地描述和預(yù)測(cè)不同風(fēng)速和溫度的熱風(fēng)干燥條件下小白杏的顏色變化，而1階模型能夠較好地模擬不同風(fēng)速和溫度的熱風(fēng)干燥條件下小白杏的褐變指數(shù)變化。同時(shí)，分段式變溫干燥較單一溫度干燥既可縮短小白杏的干燥時(shí)間，又可降低其褐變。

小白杏熱風(fēng)干燥過程的動(dòng)力學(xué)研究，為實(shí)時(shí)監(jiān)控干燥進(jìn)程和保證產(chǎn)品質(zhì)量，避免不必要的損失提供了數(shù)據(jù)支持，但從目前的研究現(xiàn)狀來看，模型還需要進(jìn)一步的精確化，模型未與自動(dòng)化控制技術(shù)緊密結(jié)合，因此，利用動(dòng)力學(xué)模型方法優(yōu)化實(shí)際操作進(jìn)程為未來的研究提供了理論依據(jù)。

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Kinetics of colour change of white apricot in XinJiang during hot-air drying

YAN Sheng-kunLIZhong-xinWANGQing-huiSUNLi-nai

(AgriculturalMechanizationInstitute,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi,Xinjiang830091,China)

In order to ensure white apricot a good color after drying, avoiding brown appearance, as well as provide the theoretical basis for the selection of drying equipment and process determination of the small white apricot, the hot-air drying method was investigated in this study. The brightness value (L), red-green value (a), yellow-blue value (b), total chromatic aberration (△E) and browning index (BI) were taken as the study indexes, the influence of different hot-air drying temperatures (40, 50, 60 ℃) and wind speeds (2, 3, 4 m/s) on Xinjiang white apricot was studied. Moreover, the dynamic model of its color change of by hot-air drying was established by using different models to effectively predict and regulate the degree of apricot browning. The results showed that more obvious color changes have occurred to white apricots in the different wind speeds and different hot-air drying temperature conditions, and the different hot-air drying temperatures have significant effects on the drying time and color of dried apricot after drying. However, different drying wind speeds were found no significant effect on the color of dried apricot after drying. Under conditions of different hot-air drying temperatures and wind speeds, theLandbvalues of dried white apricots were gradually decreased with the extension of the drying time, while △EandBIvalues gradually increased. In the process of hot-air drying, the reaction rate constantkvalue of the color parameter of white apricot showed a certain regular changes with the increase of the drying temperature. Of which thekvalue is greatly affected by the hot-air temperature, and was less affected by the wind speed. According to the comparison result of the fitting determination coefficientR2, by means of kinetic equation simulation, it was concluded that the 0-order model could be used to better describe and predict the color change of white apricot in the hot-air drying process under different wind speeds and drying temperatures. However, under conditions of different wind speeds and drying temperatures, the first-order model was better for the dynamic simulation of white apricot browning. Our results provided the theoretical basis for drying process of white apricot as well as sensory quality control of dried apricots.

white apricot; hot-air drying; colour change; kinetics

國(guó)家自然科學(xué)基金地區(qū)基金項(xiàng)目(編號(hào)：31460397)

閆圣坤，女，新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所助理研究員，碩士。

李忠新(1958-)，男，新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研究員。E-mail:13369677078@163.com

2016-11-25

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.02.009