曲文娟，凡威，熊婷，郭甜甜，師俊玲，馬海樂，潘忠禮

（1.江蘇大學(xué)食品物理加工研究院，江蘇鎮(zhèn)江 212013）（2.江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013）（3.西北工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院，陜西西安 710072）（4.美國加州大學(xué)戴維斯分校生物與農(nóng)業(yè)工程系，美國加州 95616）

核桃是四大堅果之一，其果實營養(yǎng)價值較高[1]。近年來，核桃年產(chǎn)量大大增加，采摘后的新鮮核桃若不及時處理，常常會產(chǎn)生霉變，給農(nóng)戶帶來較大經(jīng)濟損失。干燥處理是核桃最常見的加工方式之一[2]。目前核桃干燥方式主要為熱風(fēng)干燥，干燥耗時長、能耗高[2]。射頻、微波、真空冷凍、遠紅外等干燥技術(shù)也有所報道，但存在一定缺點[2]，未能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。近年來國際上出現(xiàn)了一種新型干燥方法-催化式紅外輻射干燥，以天然氣作為能源，利用紅外加熱器發(fā)射出的紅外線對被加熱物料進行輻射處理，無需加熱介質(zhì)，物料中的水分直接吸收紅外輻射能量，使得物料內(nèi)部溫度快速升高，從而實現(xiàn)物料的快速脫水干燥。其明顯優(yōu)勢表現(xiàn)為熱能轉(zhuǎn)化率更高、更節(jié)能[3-5]。一些研究也表明，紅外干燥不僅能夠縮短干燥時間，并且能夠獲得更高的產(chǎn)品質(zhì)量[6,7]。Nowak 等[8]對蘋果片干燥研究得出，紅外干燥比熱風(fēng)干燥縮短了50%的干燥時間。Gabel 等[9]對干燥洋蔥片進行比較研究得出，紅外干燥比熱風(fēng)干燥得到的洋蔥片具有更好的顏色和風(fēng)味物質(zhì)保留。

在干燥的過程中，物料內(nèi)部水分一直在變化，需要對其遷移過程及隨時間變化規(guī)律進行分析，以求獲得最佳干燥工藝和參數(shù)[10]。同時干燥過程中隨著水分含量不斷變化，物料還會發(fā)生縮小、卷曲等形態(tài)變化[11]，影響物料品質(zhì)，因此需要一種先進的水分在線檢測方法。目前水分在線檢測方法主要參照GB 5009.3-2016直接測定法，但該法耗時長[12]。1H-低場核磁共振（LF-NMR）是近年來興起的一種快速測定物料含油含水率的新興技術(shù)[12,13]。LF-NMR主要通過測量質(zhì)子縱向弛豫時間（T1）和橫向弛豫時間（T2）來反映1H的運動[14,15]。由于物料內(nèi)部分子相互作用機制不同[16,17]，1H所產(chǎn)生的共振吸收頻率化學(xué)位移及對應(yīng)的弛豫時間也不相同[18]。核桃中LF-NMR主要吸收頻率是其內(nèi)部所含的液態(tài)油脂和水的1H產(chǎn)生的，兩者的弛豫時間不同[14]，因此，可以通過LF-NMR揭示干燥過程中核桃水分和油脂含量變化，但目前未見有采用LF-NMR技術(shù)快速分析不同干燥方式下核桃內(nèi)部自由水、弱和強結(jié)合水及油脂變化規(guī)律的研究報道，亟需判斷此法的可行性。

為了準確快速地檢測干燥過程中核桃水分和油脂的變化，利用LF-NMR 橫向弛豫圖譜描述單一熱風(fēng)干燥、恒溫和變溫滾筒催化紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥三種干燥方式下自由水、弱結(jié)合水、強結(jié)合水和油脂的變化過程，分析不同干燥方式下核桃水分和油脂的變化趨勢。根據(jù)干燥特性數(shù)據(jù)，建立國標直接干燥法測定的含水率與LF-NMR 下水分弛豫峰面積占比之間的數(shù)學(xué)方程，并用建立的LF-NMR 模型快速預(yù)測不同干燥過程中含水率的變化，以期為農(nóng)產(chǎn)品和食品干燥過程中水分和油脂的測定提供一種高效快速的檢測方法。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

新鮮帶青皮核桃，清香型，于-20℃冰箱貯藏備用。

1.2 主要儀器與設(shè)備

滾筒催化紅外干燥設(shè)備（見圖1），由江蘇大學(xué)食品學(xué)院聯(lián)合鎮(zhèn)江美博紅外科技有限公司研制（鎮(zhèn)江，中國）；熱風(fēng)干燥設(shè)備，由江蘇大學(xué)食品學(xué)院聯(lián)合泰州圣泰科紅外科技有限公司研制（鎮(zhèn)江，中國）；BAS2202S 天平，Sartorius 公司（哥根廷，德國）；NMI20-060VJS-I 核磁共振成像分析儀，紐邁分析儀器股份有限公司（蘇州，中國）。

圖1 滾筒催化紅外干燥設(shè)備 Fig.1 Drum catalytic infrared drying equipment

1.3 試驗方法

1.3.1 原料預(yù)處理

試驗前將新鮮核桃從冷藏室中取出，放至室溫（25℃）待用，除去外層青皮及表面附著物，選取表面無明顯裂痕、無機械損傷、無蟲害的新鮮核桃作為試驗原料。

1.3.2 干燥試驗

（1）變溫滾筒催化紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥試驗：調(diào)節(jié)紅外輻射距離至30 cm，調(diào)節(jié)紅外發(fā)生器1、3、5和2、4、6 的輻射溫度至300℃和400℃，調(diào)節(jié)干燥單元a、b、c 的滾筒轉(zhuǎn)速至1.5+2.0+2.0 r/min。隨后將鮮核桃倒入干燥單元a 的進料口，經(jīng)過單元a、b、c的紅外干燥22.5 min 后從單元c 的出料口收集核桃，隨后迅速轉(zhuǎn)移至熱風(fēng)干燥設(shè)備（溫度43℃，風(fēng)速3 m/s）熱風(fēng)干燥14 h 至含水率達到8%以下即停止干燥（總干燥時間14.38 h）。

（2）恒溫滾筒催化紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥試驗：調(diào)節(jié)紅外輻射距離至30 cm，調(diào)節(jié)紅外發(fā)生器1 和2 的輻射溫度至450℃，調(diào)節(jié)干燥單元a 的滾筒轉(zhuǎn)速至1.5 r/min。隨后將鮮核桃倒入干燥單元a 的進料口，經(jīng)過紅外干燥9.5 min 后從單元a 的出料口收集核桃，隨后迅速轉(zhuǎn)移至熱風(fēng)干燥設(shè)備（溫度43℃，風(fēng)速3 m/s）熱風(fēng)干燥16 h 至含水率達到8%以下即停止干燥（總干燥時間16.16 h）。

（3）單一熱風(fēng)干燥試驗：將鮮核桃置于熱風(fēng)干燥設(shè)備（溫度43℃，風(fēng)速3 m/s）干燥20 h 至含水率達到8%以下即停止干燥（總干燥時間20 h）。

在上述干燥過程中，每隔一段時間取樣測定干基含水率、干燥速率、水分比，并用核磁共振成像分析儀進行掃描。

1.3.3 干基含水率、干燥速率和水分比的測定

水分測定參照GB 5009.3-2016。干基含水率、干燥速率和水分比分別按式（1）～式（3）計算[19,20]：

式中，Mt：干燥t時樣品的干基含水率，g/g；Gt：干燥t時樣品的質(zhì)量，g；Gd：樣品的干重，g；DR：干燥速率，g/(g·min)；t1、t2：干燥時間，min；Mt1、Mt2：干燥t1、t2時樣品的干基含水率，g/g；MR：水分比；Mi：樣品的初始干基含水率，g/g。

1.3.4 低場核磁共振（LF-NMR）的測定

按照謝小雷等[21]的方法測定，略作修改。主磁場強度0.51 T，其對應(yīng)共振頻率為21 MHz，樣品室的溫度為 32.00±0.01℃，采用 CPMG（Carr-Purcell-Meiboom-Gill）脈沖序列測定樣品的橫向弛豫時間（T2）。CPMG 序列采用的參數(shù)為：采樣點數(shù)TD578004，回波個數(shù)NECH17000，回波時間TE 0.17 ms，采樣率200 kHz，重復(fù)采樣時間間隔3000 ms，重復(fù)采樣次數(shù)8。選用反演軟件進行連續(xù)譜迭代分析擬合得到各樣品的波譜圖和T2值，運算參數(shù)為：開始時間0.01 ms，截止時間1000 ms，參與反演點數(shù)400。

1.3.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有試驗均做3 個平行試驗，使用Origin Pro 9.1軟件畫圖。使用SPSS Statistics 25 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行顯著性分析，采取Duncan 檢驗，當(dāng)p<0.05 時，數(shù)據(jù)被視為具有顯著性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 三種干燥方式的核桃干燥特性

圖2a 可知，鮮核桃在三種干燥過程中均表現(xiàn)出兩個階段-加速干燥階段和降速干燥階段，降速階段又包括兩段，與張波[22]得到的核桃射頻熱風(fēng)聯(lián)合干燥曲線趨勢一致。姜苗[1]在研究核桃熱風(fēng)干燥時發(fā)現(xiàn)降速階段包括第一降速階段和第二降速階段，本研究與此結(jié)論一致。在加速干燥階段，含水率在較短的時間內(nèi)呈線性迅速下降，在此階段加入紅外輻射干燥處理可以快速提升物料溫度，加速核桃外殼水分的排出，加快水分子從內(nèi)部向表面遷移，提高干燥速率，且圖2b 的結(jié)果也證實了，變溫和恒溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥的最大干燥速率[0.28 g/(g·min)和0.48 g/(g·min)]顯著高于單一熱風(fēng)干燥[0.11 g/(g·min)]，干燥速率提升了2.55和4.36倍。這是由于紅外輻射干燥是通過紅外射線對樣品進干燥處理，樣品內(nèi)部水分子振動頻率與紅外射線頻率相匹配從而水分子大量吸收紅外輻射能，分子振動效應(yīng)與熱效應(yīng)共同產(chǎn)生作用，且紅外輻射板表面溫度越高，紅外輻射能量越高，物料內(nèi)外干燥溫度越高，從而提升了干燥速率[3,5]。在降速干燥階段，隨著時間不斷增加，干燥速率下降逐漸變緩。這是因為物料在失去內(nèi)部自由水后，需要更多的能量以去除結(jié)合水，而結(jié)合水與細胞內(nèi)大分子物質(zhì)相結(jié)合，相對難以被排出，因而干燥速率逐漸變得緩慢[22]。降速干燥階段的水分去除是一個質(zhì)量轉(zhuǎn)移限制過程[1]，應(yīng)該根據(jù)含水率變化適當(dāng)降低干燥溫度，最大限度地保護物料品質(zhì)，在這一階段采用低溫?zé)犸L(fēng)干燥效果更好，因此兩個聯(lián)合干燥組先進行高溫紅外干燥再進行低溫（43℃）熱風(fēng)干燥的設(shè)計更加科學(xué)，既可以提高干燥速率，縮短干燥時間，又可以保障產(chǎn)品質(zhì)量。張波[22]在核桃干燥研究中也得出相似的結(jié)論，在熱風(fēng)、真空和射頻熱風(fēng)聯(lián)合三種干燥方式中，射頻熱風(fēng)聯(lián)合干燥的效果最好。

圖2 三種干燥方式的核桃干燥曲線和干燥速率曲線 Fig.2 Drying curves and drying rate curves of walnut for three drying methods

綜上所述得出，三種干燥方式下核桃干燥速率曲線的變化規(guī)律相似，但是變溫和恒溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥效率[時間14.38 h 和16.16 h，最大干燥速率0.28 g/(g·min)和0.48 g/(g·min)，核仁表層和中心點溫度56～59 和45～54℃]顯著優(yōu)于單一熱風(fēng)干燥（時間20 h，最大干燥速率0.11 g/(g·min)，核仁表層和中心點溫度41～44℃），干燥時間分別縮短了28.10%和19.20%，最大干燥速率分別提升了2.55 倍和4.36 倍，表明紅外輻射干燥處理顯著提升了干燥效率。三種干燥方式均是在低溫60℃以下進行的，可以有效避免核仁內(nèi)脂肪發(fā)生氧化，保障產(chǎn)品品質(zhì)。

2.2 新鮮核桃的T2馳豫圖譜

由圖3 可知，新鮮核桃T2馳豫圖譜中共有4 個馳豫峰T21、T22、T23和T24分別對應(yīng)著弛豫時間0.1、1、10 和100 ms。T2可以描述物料中水分的存在狀態(tài)，T2值越小，則對應(yīng)水分子的結(jié)合度越高，自由度越低，在干燥過程中越難被排除[12]。由此得出，T21弛豫時間最短（0.1 ms），代表核桃內(nèi)部的強結(jié)合水，通過氫鍵與細胞內(nèi)大分子物質(zhì)相結(jié)合；T22（1 ms）對應(yīng)流動性較弱的固定在細胞質(zhì)內(nèi)部的弱結(jié)合水；T23（10 ms）對應(yīng)游離在細胞間，自由度較高的自由水；T24（100 ms）對應(yīng)核桃內(nèi)部油脂的馳豫峰，與渠琛玲等[12]報道的花生熱風(fēng)干燥過程中結(jié)合水、弱結(jié)合水、自由水和油脂的弛豫時間位置一致。馬彥寧等[14]也證實NMR是可以作為測量油料種子含油含水率的方法的。在相同的試驗參數(shù)下，馳豫峰峰面積越高，則代表對應(yīng)物質(zhì)含量越高[23]。由譜圖發(fā)現(xiàn)核桃中油脂（43.59%）、自由水（23.19%）和弱結(jié)合水（30.68%）相對含量較高，強結(jié)合水相對含量（2.19%）較低，略低于李梵荃等[24]報道的核桃油脂實測含量（53.03%～56.45%），略高于王文倩等[25]報道的核桃含水率國標法實測值（34%），這可能是由核桃品種以及測定方法的不同造成的，但都證明了鮮核桃油脂和含水率很高，必須盡快進行干燥，使含水率降低到8%以下，才能保障核桃的內(nèi)在品質(zhì)和較長的貨架期。

圖3 新鮮桃核弛豫時間與核磁共振信號強度的關(guān)系圖 Fig.3 Relationship between relaxation time and NMR signal intensity of fresh walnut

綜上所述得出，新鮮核桃的橫向馳豫圖譜中T21、T22、T23和T24分別對應(yīng)著強結(jié)合水、弱結(jié)合水、自由水和油脂的馳豫峰，且油脂、自由水和弱結(jié)合水相對含量較高，而強結(jié)合水相對含量較低。

2.3 不同干燥時間下核桃的T2馳豫圖譜變化

由圖4a、4b 和4c 發(fā)現(xiàn)，三種干燥方式T2馳豫圖譜隨干燥時間的延長變化趨勢一致，均觀察到T21、T22、T23和T244 個主要峰。4 個峰的峰面積分別為A21、A22、A23和A24，用以表征對應(yīng)強結(jié)合水、弱結(jié)合水、自由水和油脂的含量。在干燥前（0 h）鮮核桃的T23和T24峰有部分重疊，這是由于油脂和自由水弛豫時間較為接近，且兩者相對含量都較高造成的；隨著干燥時間的延長，T23和T24兩者交叉重疊部分逐漸分開，待干燥結(jié)束，T23和T24峰兩者完全分開，與渠琛玲等[12]報道的鮮花生T23和T24峰的變化規(guī)律一致。此外，隨著干燥時間的延長，A22和A23不斷減少，A24基本不變，A21變化也不明顯，表明三種干燥處理都可以去除幾乎全部的自由水和大部分弱結(jié)合水，對強結(jié)合水和油脂含量無明顯影響。這是因為自由水和弱結(jié)合水自由度高，流動性好，容易干燥去除，而強結(jié)合水束縛力強，流動性差，難以被排除，且在三種干燥過程中物料內(nèi)部溫度較低（變溫和恒溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥核仁表層和中心點溫度56～59℃和45～54℃，單一熱風(fēng)干燥核仁表層和中心點溫度41～44℃），核仁內(nèi)脂肪不容易發(fā)生氧化，所以油脂峰面積變化不明顯，與渠琛玲等[12]報道的花生結(jié)合水、弱結(jié)合水、自由水和油脂馳豫峰面積隨干燥時間的變化規(guī)律一致。

圖4 三種干燥方式核桃不同干燥時間下的T2馳豫圖譜 Fig.4 T2 relaxation spectra of walnut at different drying times for three drying methods

由表1 可知，核桃在單一熱風(fēng)干燥過程中，水分比由1.00 降至0.03 耗時18.00 h，恒溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥需要時間為15.16 h，而變溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥僅耗時13.38 h。由此得出減少相同水分比，變溫和恒溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥所需時間顯著短于單一熱風(fēng)干燥，紅外干燥處理縮短了干燥時間，與2.1 干燥曲線結(jié)果一致。這是由于經(jīng)紅外輻射處理后，水分子吸收紅外輻射能產(chǎn)生振動，紅外輻射處理時間越長，水分可以吸收的輻射能越多，提高了自由水的振動強度，降低了細胞內(nèi)部物質(zhì)對弱結(jié)合水的束縛力，提高了水分擴散速率，從而縮短了干燥時長，與Shi 等[26]報道的LF-NMR 觀察下香蕉片在超聲強化遠紅外輻射干燥中水分比的變化規(guī)律一致。

表1 三種干燥方式下核桃不同水分比對應(yīng)的干燥時間 Table 1 Drying time versus moisture ratio of walnut for three drying methods

總之，三種干燥處理都可去除幾乎全部自由水和大部分弱結(jié)合水，對強結(jié)合水和油脂含量無明顯影響。當(dāng)干燥使得核桃水分比降低至0.03 時，變溫和恒溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥所需時間顯著短于單一熱風(fēng)干燥，證實了紅外干燥處理確實可以縮短干燥時間。

2.4 不同水分比下不同狀態(tài)水的馳豫時間變化

T2橫向弛豫時間是指H質(zhì)子自旋核在外加磁場收到射頻脈沖的激發(fā)后，系統(tǒng)內(nèi)部達到橫向熱平衡所需要的時間，其值越大反映水分子的流動性越強[27]。由圖5a、5b 和5c 可知，在三種干燥過程中，隨著水分比的降低，強結(jié)合水的T21值變化不大，并且在同一水分比下，三種干燥方式的T21值沒有顯著差異（p>0.05），表明在三種干燥過程中，強結(jié)合水的流動性較差[23]，干燥處理基本上沒有去除強結(jié)合水。而弱結(jié)合水的T22值和自由水的T23值均隨著水分比降低呈顯著下降趨勢，且自由水下降速率最快，表明在三種干燥過程中，自由水和弱結(jié)合水流動性強，干燥處理去除了幾乎全部的自由水和大部分弱結(jié)合水，自由水去除速率最快，與謝小雷等[21]報道的牛肉干中紅外-熱風(fēng)組合干燥過程中3 種狀態(tài)水的橫向馳豫時間隨水分比的變化趨勢一致。此外還發(fā)現(xiàn)，在相同水分比下，變溫和恒溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥的T22和T23值均比單一熱風(fēng)干燥的高，這表明紅外干燥處理能夠提高核桃弱結(jié)合水和自由水的流動性，加快水分子遷移，提高干燥速率，與2.1 干燥速率曲線的結(jié)果一致。同樣地，謝小雷[28]報道中也發(fā)現(xiàn)，牛肉經(jīng)過紅外干燥處理后，較高的熱流密度以及內(nèi)部水分子的振動，可以降低物料內(nèi)部大分子物質(zhì)對水分子的束縛力，從而增強自由水和弱結(jié)合水的流動性?？傊儨睾秃銣丶t外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥相較于單一熱風(fēng)干燥，可以增強核桃內(nèi)部弱結(jié)合水和自由水的流動性，加速水分子遷移，確實可以提升干燥速率。干燥處理可去除幾乎全部的自由水和大部分弱結(jié)合水，而對強結(jié)合水去除影響不大。

圖5 三種干燥方式下核桃三種狀態(tài)水不同水分比對應(yīng)的弛豫時間（T21、T22、T23）Fig.5 Relaxation times (T21,T22,T23) of three different states of water versus moisture ratio of walnut for three drying methods

2.5 不同干燥時間下核桃水分和油脂變化

由表2、3 發(fā)現(xiàn)，兩種聯(lián)合干燥過程中核桃的各峰面積占比、油脂峰面積和含水率實測值隨干燥時間延長的變化趨勢一致。隨著干燥時間的延長，T2橫向弛豫譜圖獲得的總水分峰面積占比下降明顯（恒溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥從51.48%下降至21.32%，變溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥從55.40%下降至28.27%），這與含水率實測值（恒溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥從38.15%下降至7.38%，變溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥從40.76%下降至7.79%）的變化趨勢一致。其中T22與T23峰面積占比下降明顯；T24油脂峰面積變化不顯著（p>0.05）。在恒溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥過程中，T22占比由最初的26.50%下降至12.03%，T23由最初的22.67%下降至3.36%；在變溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥過程中，T22占比由最初的30.68%下降至20.98%，T23由最初的22.54%下降至2.29%，表明這兩種干燥方式處理均造成了自由水和弱結(jié)合水含量的大幅下降，而對強結(jié)合水影響不大，與牛肉干在不同中紅外-熱風(fēng)干燥時間下水分馳豫峰面積變化的趨勢一致[21]。此外在兩種聯(lián)合干燥過程中，T24油脂峰面積沒有顯著性變化（p>0.05），表明干燥處理對油脂含量影響不大，與花生在干燥過程中油脂隨時間變化的規(guī)律一致[29]。

表2 恒溫滾筒催化紅外-熱風(fēng)干燥不同干燥時間下的峰面積占比、油脂峰面積和含水率 Table 2 Peak area ratio,oil peak area and moisture content versus drying time for the constant temperature drum catalytic infrared-hot air drying

綜上所述得出，恒溫和變溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥處理可去除幾乎所有自由水和大部分弱結(jié)合水，而對強結(jié)合水去除影響不大，且對油脂含量無顯著影響。LF-NMR 譜圖獲得的總水分峰面積占比的變化趨勢與含水率實測值的變化趨勢一致。

2.6 核磁共振預(yù)測含水率模型的建立與驗證

2.6.1 總水分峰面積占比與含水率方程的建立

根據(jù)表2和表3 恒溫和變溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥數(shù)據(jù)，分別以LF-NMR 譜圖得到的總水分峰面積占比（T21+T22+T23）為x（x1和x2），以GB 5009.3-2016 直接干燥法測得的干基含水率實測值為y（y1和y2），建立了基于LF-NMR 技術(shù)的恒溫和變溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥含水率預(yù)測模型，數(shù)學(xué)方程分別見式（4）和式（5）：

表3 變溫滾筒催化紅外-熱風(fēng)干燥不同干燥時間下的峰面積占比、油脂峰面積和含水率 Table 3 Peak area ratio,oil peak area and moisture content versus drying time for the varible temperature drum catalytic infrared-hot air drying

結(jié)果發(fā)現(xiàn)R2均大于0.90，預(yù)測效果良好。

2.6.2 模型驗證

另取部分核桃樣品再進行恒溫和變溫紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥試驗，測定不同干燥時間下LF-NMR 譜圖得到的各峰面積占比、總水分峰面積占比和含水率實測值（見表4 和表5）。將表中兩種聯(lián)合干燥方式下的總水分峰面積占比（T21+T22+T23）分別代入式（4）和式（5），計算獲得含水率預(yù)測值。與含水率實測值比較，計算預(yù)測值和實測值之間的相對誤差，結(jié)果見表4 和表5。由表可知，預(yù)測值與實測值之間的相對誤差在1.11%～18.81%之間，這主要是由于核桃個體差異較大造成的，但總的來說能較好地預(yù)測核桃含水率。因此，與國標法相比，LF-NMR 能夠很好地對干燥過程中水分變化進行檢測。

表4 恒溫滾筒催化紅外-熱風(fēng)干燥不同干燥時間下的峰面積占比、含水率預(yù)測值、實測值和相對誤差 Table 4 Peak area ratio,predicted and measured values of moisture content,and relative error versus drying time for the constant temperature drum catalytic infrared-hot air drying

表5 變溫滾筒催化紅外-熱風(fēng)干燥不同干燥時間下的峰面積占比、含水率預(yù)測值、實測值和相對誤差 Table 5 Peak area ratio,predicted and measured values of moisture content,and relative error versus drying time for the varible temperature drum catalytic infrared-hot air drying

3 結(jié)論

為了探明不同干燥方式對核桃水分和油脂的影響規(guī)律，本研究采用LF-NMR 技術(shù)對恒溫和變溫滾筒催化紅外-熱風(fēng)干燥過程中核桃自由水、弱和強結(jié)合水和油脂變化進行監(jiān)測，并與單一熱風(fēng)干燥相比較。研究發(fā)現(xiàn)，變溫和恒溫滾筒催化紅外-熱風(fēng)聯(lián)合干燥效率顯著優(yōu)于單一熱風(fēng)干燥，干燥時間分別縮短了28.10%和19.20%，最大干燥速率分別提升了2.55 倍和4.36 倍。此外由LF-NMR 橫向馳豫圖譜發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合干燥處理顯著增強了核桃內(nèi)部水分子的流動性，加速了水分子遷移，進而顯著提升干燥效率，可去除幾乎全部自由水和大部分弱結(jié)合水，而對強結(jié)合水和油脂含量無明顯影響。進一步建立了基于LF-NMR 技術(shù)的含水率預(yù)測模型，R2均大于0.90，預(yù)測效果良好?？傊c國標法相比，LF-NMR 能夠很好地對干燥過程中水分和油脂變化進行檢測，是一種高效快速檢測含水率的新型方法。