活性米微波干燥工藝研究-畢業(yè)論文

1、<p>　　活性米微波干燥工藝研究</p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p><b>　　所在院系：</b></p><p><b>　　所學(xué)專業(yè)：</b></p>

2、;<p>　　Germinated Brown Rice Microwave Drying Technology Research</p><p>　　Candidate：</p><p>　　Supervisor：</p><p><b>　　Faculty：</b></p><p><b>　

3、　Major：</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　為了研究活性米微波干燥工藝參數(shù)對(duì)其關(guān)鍵營養(yǎng)成分的影響規(guī)律，運(yùn)用連續(xù)式微波干燥裝置，以干燥功率、干燥時(shí)間、排濕風(fēng)速及緩蘇比為試驗(yàn)因素，溫度、含水率、爆腰率、色度和γ-氨基丁酸含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)與Box-Behnken中心組合試驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究了活性米微波干燥

4、特性及微波干燥條件對(duì)活性米品質(zhì)的影響，優(yōu)化出活性米微波干燥的工藝參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明：活性米微波干燥主要處于恒速干燥階段，微波干燥對(duì)活性米品質(zhì)有顯著地影響；得出了工藝優(yōu)化參數(shù)組合：當(dāng)干燥功率3.00 W/g，干燥時(shí)間4.00 min，排濕風(fēng)速2.00 m/s，緩蘇比1:4時(shí)，可得到微波干燥活性米溫度為81.2℃，含水率為14.35%，爆腰率47.00%，色度L*值57.98，色度a*值-1288.77，色度b*值22.09，γ-氨基丁酸含

5、量16.10 mg/100g。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 微波干燥；活性米；干燥特性；品質(zhì)控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In order to study the germinated brown rice microwave drying the influence law of proc

6、ess parameters on its key nutrients,using continuous microwave drying device, with power of drying,dry time,platoon is wet wind speed and slow soapy as test factors, temperature, moisture content, rate of detonation wais

7、t,chromaticity and gamma aminobutyric acid content as evaluation index, the single factor experiment and the Box -Benhken center combination experiment the method of combining microwave drying c</p><p>　　Key

8、 words: Microwave drying; Germinated brown rice;Drying characteristics; The quality control</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</

9、p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　1.1 本研究的目的與意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.2國外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3

10、本研究的主要內(nèi)容3</p><p>　　2 實(shí)驗(yàn)材料及方法4</p><p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)材料4</p><p>　　2.2 設(shè)備和儀器4</p><p>　　2.3 試驗(yàn)與測定方法4</p><p>　　3 試驗(yàn)結(jié)果和分析6</p><p>　　3.1 Box-Beh

11、nken組合試驗(yàn)6</p><p>　　3.1.1 回歸方程8</p><p>　　3.1.2 回歸模型方差分析9</p><p>　　3.1.3 各因素對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)影響主次分析10</p><p>　　3.2 因素對(duì)性能指標(biāo)影響規(guī)律分析11</p><p>　　3.2.1 各因素對(duì)溫度的影響11

12、</p><p>　　3.2.2 各因素對(duì)含水率的影響12</p><p>　　3.2.3 各因素對(duì)爆腰率的影響13</p><p>　　3.2.4 各因素對(duì)γ-氨基丁酸含量的影響14</p><p>　　3.2.5 各因素對(duì)色度的影響15</p><p>　　3.2.5.1 各因素對(duì)色度L*值的影響

13、15</p><p>　　3.2.5.2 各因素對(duì)色度a*值的影響17</p><p>　　3.2.5.3 各因素對(duì)色度b*值的影響19</p><p>　　3.3 優(yōu)化分析20</p><p>　　4 連續(xù)式干燥試驗(yàn)確定及驗(yàn)證22</p><p><b>　　5 結(jié)論23</b&g

14、t;</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p><b>　　致謝26</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1 本研究的目的與意義</p><p>　　近年來，隨著環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重

15、，人們?cè)絹碓疥P(guān)心自己的健康?；钚悦资菍⒉诿装l(fā)芽至一定的芽長，所得到的一種由幼芽和帶糠層的胚乳組成的糙米制品[1]。其實(shí)質(zhì)是糙米中所含有的大量酶被激活和釋放，并從結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)的酶解過程[2-4]。糙米發(fā)芽后的營養(yǎng)更為豐富，特別是活性米能富集大量的γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA) [5]。GABA具有增強(qiáng)腦細(xì)胞的代謝，降血壓，活化腎功能、改善肝功能，防止肥胖等生理功能[6-7]。同時(shí)，發(fā)芽后的糙米糠層纖

16、維被軟化，從而改善了糙米的蒸煮性、口感和消化性[8-9]。活性米含水量較高，易霉變，不易貯藏，如處理不當(dāng)會(huì)造成營養(yǎng)成分的損失，使食用品質(zhì)下降[10-11]。干燥制成為活性米安全貯藏的必要處理環(huán)節(jié)[12-13]。因此采用適宜的干燥方式，使活性米在脫水的同時(shí)能最大程度地保留其營養(yǎng)成分與感官質(zhì)量，盡可能減少干燥過程對(duì)活性米營養(yǎng)成分的破壞及感官方面的影響[14]。由于活性米具有諸多的良好的生理功能，將是人們生活首選的主食產(chǎn)品，但是我國居民對(duì)活性

17、米的了解很少，在國內(nèi)市場上尚未看到活性米銷售。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的問題主要是：一、糙米在口感趕不</p><p>　　本文探討了活性米微波干燥工藝的問題，因?yàn)樵诨钚悦咨a(chǎn)過程中，干燥工序是整個(gè)生產(chǎn)工序中耗能最多，想要降低活性米的生產(chǎn)成本就必須降低干燥過程的能耗。因此，活性米干燥相關(guān)工藝的研究，為活性米及其制品的開發(fā)及推廣提供科學(xué)的理論依據(jù)。成熟活性米工藝的建立，可提供新一代功能性的主食產(chǎn)品，既可以有效的減少國家營養(yǎng)資源

18、的浪費(fèi)，又能夠在巨大的市場需求中創(chuàng)造新的物質(zhì)財(cái)富，提高我國人民的生活質(zhì)量。由此可見，其社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義是十分顯著的。我國是稻谷及其衍生制品的生產(chǎn)和消費(fèi)大國，進(jìn)行活性米產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的研究，將為大米綜合利用、提高稻米附加值、開發(fā)功能性食品提供良好的新途徑，同時(shí)也對(duì)推動(dòng)農(nóng)產(chǎn)品精深加工、提高人民生活質(zhì)量及健康水平有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　目

19、前，活性米干燥方法有真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥和微波干燥[15]，然而真空冷凍干燥的成本較高，不利于生產(chǎn)推廣；熱風(fēng)干燥是應(yīng)用最多、最經(jīng)濟(jì)的干燥方法，但經(jīng)熱風(fēng)干燥的食品，其色、香、味難以保留，維生素等熱敏性營養(yǎng)成分或活性成分損失較大；微波技術(shù)作為一種現(xiàn)代綠色干燥技術(shù)在食品中的應(yīng)用越來越廣泛，具有加熱速度快，節(jié)能高效，能高度保持食品原有的營養(yǎng)成分及色、香、味、形等優(yōu)點(diǎn)[16]。已經(jīng)在蕨菜、胡蘿卜、蘋果、金針菇等果蔬的脫水加工方面得到廣泛應(yīng)用[1

20、7-21]。針對(duì)活性米微波干燥特性及工藝，國內(nèi)外學(xué)者做了大量研究，并取得了一定的成果。</p><p>　　1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　鄭藝梅，鄭琳[22]等研究了以下幾種活性米的干燥方式：a、 60℃下一階段真空微波干燥；b、60℃下三階段真空微波干燥，即干燥一粉碎一干燥；c、 60℃熱風(fēng)干燥d、 600C真空干燥；e、冷凍干燥。研究結(jié)果認(rèn)為：a， b兩種方法樣品在60℃

21、下被干燥的速度高于c， d. eo酶活性的保存情況：真空微波干燥方法保存效果最好冷凍干燥次之，真空干燥更次，熱風(fēng)干燥效果最差。</p><p>　　發(fā)芽后的糙米生理活性很高，含水量大，如處理不當(dāng)會(huì)造成許多營養(yǎng)成分和食用品質(zhì)的下降。金增輝研究得出糙米芽體可用50℃~60℃的溫度進(jìn)行低溫干燥，最好用真空干燥技術(shù)，干燥終點(diǎn)芽體水分為15士0.5%，并冷卻至室溫。</p><p>　　董鐵有，朱文

22、學(xué)[23]等共同研究了順流通風(fēng)狀態(tài)下厚層糙米的微波干燥問題，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著微波功率的增加，糙米的溫度和干燥速度隨之增加。如果微波的功率被控制在0.05009 kw/kg范圍內(nèi)，風(fēng)速被控制在0.12020 m/s范圍內(nèi)，則可以保證不出現(xiàn)爆腰和發(fā)芽率降低等質(zhì)量問題。且糙米的有效干燥厚度大約為0.130m，此值大于同等條件下稻谷的有效干燥厚度。在微波加熱的條件下干燥糙米的效率要高于稻谷干燥的效率。</p><p>

23、　　胡中澤，高冰，柳志杰[24]共同研究了熱風(fēng)干燥和微波干燥對(duì)活性米中γ-氨基丁酸含量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:熱風(fēng)干燥條件下，影響因素的主次關(guān)系為干燥時(shí)間、熱風(fēng)溫度、物料量，最佳干燥條件為熱風(fēng)溫度40 ℃，干燥時(shí)間8h，物料量1.5 kg/m2；微波干燥條件下，影響因素的主次關(guān)系為微波功率、干燥時(shí)間、物料量。最佳干燥條件為微波功率0.245kw，干燥時(shí)間l0min，物料量5kg/m2 。</p><p>　　林鴛緣

24、，曾紹校，鄭向華[25]研究了微波功率、裝載量和微波比功率對(duì)活性米干燥特性的影響。結(jié)果表明，在裝載量相同的情況下，微波干燥過程中，活性米的含水率呈線性下降;微波功率越高，干燥曲線斜率越大，所需干燥時(shí)間越短。微波干燥過程中，干燥速度曲線近似水平，其干燥可看成為恒速干燥。微波比功率為4W/g時(shí)，干燥所需的時(shí)間較為適中，且便于生產(chǎn)調(diào)控。</p><p>　　1.2.2國外研究現(xiàn)狀</p><p>

25、;　　美國和日本學(xué)者在干燥對(duì)稻谷品質(zhì)影響方面做過許多研究工作。Kunze,Shei[26]等人對(duì)稻谷干燥后的外觀品質(zhì)(爆腰)做了大量研究，認(rèn)為高溫快速干燥和高濕環(huán)境的吸濕作用是導(dǎo)致稻谷爆腰的主要因素。H.chen等人分析了稻谷不同品種、收獲后存放時(shí)間、初始含水率在各種千燥條件(溫度、濕度、干燥時(shí)間)對(duì)整米率變化的影響，并建立了干燥條件與整米率變化之間的數(shù)學(xué)模型，他們認(rèn)為品種和干燥介質(zhì)溫度是影響整米率下降的主要因素。</p>

26、<p>　　A.Iguaz., Nattap等研究了干燥溫度和干燥時(shí)間對(duì)稻谷品質(zhì)的影響。干燥溫度越高、干燥時(shí)間越長，糙米的爆腰率越高、精米的整米率(HRY)越低，爆腰率與HRY呈負(fù)相關(guān)。 Haghighi等通過對(duì)生物物料的傳熱傳質(zhì)模擬和應(yīng)力分析研究了生物物料的破裂，他們考慮了物料的粘彈性性質(zhì)，應(yīng)用有限元計(jì)算了谷物干燥過程中，其內(nèi)部最大應(yīng)力出現(xiàn)的時(shí)間、位置。Lague 研究了稻谷收獲前由于白天日照干燥、夜間再受潮而引起的應(yīng)力

27、變化。Sarker等人從90年代開始，一直在進(jìn)行稻谷應(yīng)力裂紋(爆腰)的研究，認(rèn)為谷物干燥時(shí)存在濕度梯度和溫度梯度，這些熱濕梯度使谷物內(nèi)部形成拉壓應(yīng)力，谷物因此產(chǎn)生裂紋。</p><p>　　1.3 本研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本文通過介紹Box-Behnken組合試驗(yàn)，探究了微波干燥條件對(duì)活性米干燥特性及其對(duì)干后品質(zhì)的影響，獲得最佳的活性米干燥工藝參數(shù)。并對(duì)該工藝進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)

28、證，以獲得高效率、高品質(zhì)的活性米干燥工藝一套。</p><p>　　2 實(shí)驗(yàn)材料及方法</p><p><b>　　2.1 實(shí)驗(yàn)材料</b></p><p>　　試驗(yàn)材料活性米由黑龍江金都米業(yè)有限公司提供。</p><p>　　2.2 設(shè)備和儀器</p><p>　　BJ-200型高速多功能

29、粉碎機(jī)（杭州五星包裝有限公司）、HZS-H水浴振蕩器（哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司）、SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）、WD800型LG微波爐（天津樂金電子電器有限公司）、WXD10S-17型連續(xù)式微波微波設(shè)備(南京三樂微波技術(shù)發(fā)展有限公司)、6010型紫外-可見分光光度計(jì)（惠普上海分析儀器有限公司）等。</p><p>　　2.3 試驗(yàn)與測定方法</p><

30、p>　　質(zhì)量測定：由JA5002型電子天平（上海蒲春計(jì)量儀器有限公司）測量，精度為±0.01 g。</p><p>　　溫度測量：紅外線溫度計(jì)TES-1326S，精度為±0.2℃。</p><p>　　水分測定：按GB 5497-1985方法在DZF-6030A真空干燥箱內(nèi)測定。</p><p>　　爆腰率測定：從經(jīng)過微波處理的活性米籽粒中

31、隨機(jī)取出100粒，從中挑出有裂紋的粒數(shù)，即為活性米的爆腰率（每個(gè)樣品做三次試驗(yàn)，結(jié)果取平均值）。</p><p>　　色度測定：由DC-P3型全自動(dòng)測色色差計(jì)測定。</p><p>　　γ-氨基丁酸、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素的含量外送測定（農(nóng)業(yè)部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心，哈爾濱）。</p><p>　　單因素試驗(yàn)所用微波干燥裝置是WD800型LG微波爐，微波工作頻

32、率為2450 MHZ，可定功率（800 W、640 W、480 W、320 W、160 W）輸出工作。試驗(yàn)前按GB 5497-1985標(biāo)準(zhǔn)測出活性米的初始含水率，測得活性米原始含水率為33.3%。參照谷物入庫貯藏標(biāo)準(zhǔn)，把活性米的最終含水率定為14%-15%的范圍內(nèi)，按試驗(yàn)要求設(shè)定不同微波功率和不同質(zhì)量對(duì)活性米進(jìn)行微波干燥試驗(yàn)，記錄每一時(shí)間段的活性米的質(zhì)量和溫度。干燥后的樣品冷卻后測其水分、爆腰率、色度、γ-氨基丁酸、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素

33、的含量作為最終檢測指標(biāo)。</p><p>　　在單因素試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，選用干燥功率X1、干燥時(shí)間X2、排濕風(fēng)速X3及緩蘇比X4為試驗(yàn)因素，活性米的溫度Y1、含水率Y2、爆腰率Y3、γ-氨基丁酸含量Y4和色度L*值Y5、a*值Y6和 b*值Y7 作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行Box-Behnken中心組合試驗(yàn)。因素水平編碼表和試驗(yàn)方案分別如表1、2所示。</p><p>　　表1 因素水平編碼表<

34、;/p><p>　　3 試驗(yàn)結(jié)果和分析</p><p>　　3.1 Box-Behnken組合試驗(yàn)</p><p>　　在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選定對(duì)稻米活性成分影響顯著的干燥功率X1、干燥時(shí)間X2、排濕風(fēng)速X3及緩蘇比X4作為試驗(yàn)因素，以溫度、含水率、爆腰率、γ-氨基丁酸含量和色度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用4因素3水平Box-Behnken中心組合優(yōu)化工藝參數(shù)。試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)

35、果分別如表2所示。</p><p>　　表2 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　表2 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　3.1.1 回歸方程</p><p>　　應(yīng)用Design-expert 6.0.10軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析處理，溫度兩因素交互項(xiàng)模型有意義(p<0.0001)；含水率兩因素交互項(xiàng)模型有意義(p<0

36、.0001)；爆腰率兩因素交互項(xiàng)模型有意義(p=0.0003)；γ-氨基丁酸含量兩因素交互項(xiàng)模型有意義(p<0.0001)；色度（L*值、a*值、b*值）兩因素交互項(xiàng)模型有意義(p<0.0001)。各因素對(duì)各性能指標(biāo)影響的回歸模型如(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)所示，式中Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7以及X1、X2、X3、X4各參數(shù)的含義見表2。

37、 </p><p><b>　　(1)</b></p><p><b>　　(2)</b></p><p><b>　　(3)</b></p><p><b>　　(4)&

38、lt;/b></p><p><b>　　(5)</b></p><p><b>　　(6)</b></p><p><b>　　(7)</b></p><p>　　3.1.2 回歸模型方差分析</p><p>　　對(duì)(1)、(2)、(3)、(4

39、)式回歸模型進(jìn)行方差分析，其結(jié)果如表3所示。</p><p>　　表3 回歸模型的方差分析</p><p>　　用F檢驗(yàn)法對(duì)回歸方程進(jìn)行檢驗(yàn)，從表3可知，每個(gè)指標(biāo)回歸方程的F1<F0.05，說明回歸方程擬合的好，又F2>F0.05，說明回歸方程在0.05水平顯著，即試驗(yàn)數(shù)據(jù)與所采用的數(shù)學(xué)模型相符合[27]。</p><p>　　3.1.3 各因素對(duì)各

40、項(xiàng)性能指標(biāo)影響主次分析</p><p>　　各因素對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的貢獻(xiàn)率如表4。</p><p>　　表4 各因素對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的貢獻(xiàn)率</p><p>　　結(jié)果表明，對(duì)于溫度，各因素貢獻(xiàn)率大小依次是干燥時(shí)間、排濕風(fēng)速、干燥功率和緩蘇比；各因素對(duì)含水率貢獻(xiàn)率大小依次為干燥功率、緩蘇比、排濕風(fēng)速和干燥時(shí)間；各因素對(duì)爆腰率貢獻(xiàn)率大小依次為干燥功率、緩蘇比、排濕風(fēng)速和干燥時(shí)間；各

41、因素對(duì)γ-氨基丁酸含量貢獻(xiàn)率大小依次為干燥時(shí)間、干燥功率、緩蘇比和排濕風(fēng)速；各因素對(duì)色度L*值貢獻(xiàn)率大小依次為干燥時(shí)間、干燥功率、緩蘇比和排濕風(fēng)速，各因素對(duì)色度a*值貢獻(xiàn)率大小依次為干燥功率、干燥時(shí)間、緩蘇比和排濕風(fēng)速，各因素對(duì)色度b*值貢獻(xiàn)率大小依次為干燥功率、干燥時(shí)間、排濕風(fēng)速和緩蘇比。</p><p>　　3.2 因素對(duì)性能指標(biāo)影響規(guī)律分析</p><p>　　3.2.1 各因素對(duì)

42、溫度的影響</p><p>　　當(dāng)排濕風(fēng)速為2.00 m/s，緩蘇比為1:4時(shí)，干燥功率和干燥時(shí)間的交互作用對(duì)活性米溫度的響應(yīng)曲面如圖4a所示。</p><p>　　由圖4a可知，干燥功率與溫度呈正相關(guān)，干燥功率越高，溫度上升越高；干燥時(shí)間與溫度呈正相關(guān)，干燥時(shí)間越長，溫度上升越高。</p><p>　　隨著干燥功率的增加，活性米中極性分子水、蛋白質(zhì)、脂肪等吸收的微

43、波能增強(qiáng)，極性分子間運(yùn)動(dòng)程度越來越劇烈，進(jìn)而極性分子間的摩擦也越來越劇烈，由摩擦生熱，溫度隨之升高。在干燥功率一定的情況下，隨著干燥時(shí)間的增加，由摩擦生熱而產(chǎn)生的熱積累增加，溫度的升高隨干燥時(shí)間的延長而增加。</p><p>　　在干燥功率為3.00 W/g，緩蘇比為1:4時(shí)，干燥時(shí)間和排濕風(fēng)速的交互作用對(duì)活性米溫度的響應(yīng)曲面如圖4b所示。</p><p>　　由圖4b可知，干燥時(shí)間與溫度

44、呈正相關(guān)，干燥時(shí)間越高，溫度上升越快；排濕風(fēng)速與溫度呈負(fù)相關(guān)，排濕風(fēng)速越高，溫度上升越慢。</p><p>　　如上所述，干燥時(shí)間增加，熱積累增多，溫度呈上升趨勢；在干燥時(shí)間一定的情況下，隨著排濕風(fēng)速的增加，熱量會(huì)隨之而部分散失，用于水分蒸發(fā)的熱量減少[28]，溫度呈現(xiàn)隨排濕風(fēng)速增加而降低的趨勢。</p><p>　　3.2.2 各因素對(duì)含水率的影響</p><p&g

45、t;　　在干燥時(shí)間為4.00 min，排濕風(fēng)速為2.00 m/s時(shí)，干燥功率和緩蘇比的交互作用對(duì)活性米最終含水率的響應(yīng)曲面如圖5所示。</p><p>　　由圖5可知，在干燥功率低水平時(shí)，隨著緩蘇比的增加，含水率呈下降的趨勢；在干燥功率高水平時(shí)，含水率變化不明顯。在緩蘇比一定的情況下，隨干燥功率的增加，含水率呈下降的趨勢。</p><p>　　3.2.3 各因素對(duì)爆腰率的影響</p

46、><p>　　在干燥時(shí)間為4.00 min，排濕風(fēng)速為2.00 m/s時(shí)，干燥功率和緩蘇比的交互作用對(duì)活性米爆腰率的響應(yīng)曲面如圖6所示。</p><p>　　由圖6可知，干燥功率與爆腰率呈正相關(guān)，隨干燥功率的增加，爆腰率呈增加的趨勢；緩蘇比與爆腰率呈負(fù)相關(guān)，隨緩蘇比的增加，爆腰率呈下降趨勢。</p><p>　　當(dāng)干燥功率較高時(shí)，活性米吸收微波能較高，溫度升高較快，活性

47、米籽粒表面水分散失較快，而籽粒內(nèi)部水分含量相對(duì)較高，籽粒內(nèi)外部形成水分梯度，由水分梯度引起籽粒內(nèi)外部壓力差，從而引起爆腰率增加[29]。當(dāng)緩蘇比增加時(shí)，活性米籽粒的水分由內(nèi)部向外部擴(kuò)散致籽粒內(nèi)外部水分含量較均勻，內(nèi)外部壓力差較小，因此爆腰率也隨之減少。</p><p>　　3.2.4 各因素對(duì)γ-氨基丁酸含量的影響</p><p>　　在排濕風(fēng)速為2.00 m/s，緩蘇比為1:4時(shí)，干燥

48、功率和干燥時(shí)間的交互作用對(duì)活性米γ-氨基丁酸含量的響應(yīng)曲面如圖7所示。</p><p>　　由圖7可知，干燥功率與γ-氨基丁酸含量呈負(fù)相關(guān)，隨干燥功率的增加，γ-氨基丁酸含量呈減少的趨勢，趨勢不明顯；隨著干燥時(shí)間的增加γ-氨基丁酸含量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，當(dāng)干燥時(shí)間為4.00 min時(shí)達(dá)到最大值，為18.0 mg/100g。</p><p>　　γ-氨基丁酸是由谷氨酸在專一性較強(qiáng)的谷氨酸

49、脫羧酶作用下轉(zhuǎn)化而成，同時(shí)γ-氨基丁酸在酶的作用下又處在分解過程中。干燥功率與干燥時(shí)間對(duì)活性米中γ-氨基丁酸含量的影響主要是通過改變物料溫度達(dá)到的。在干燥功率一定的情況下，隨著干燥時(shí)間的增加，物料溫度升高，谷氨酸脫羧酶在適合的溫度下，γ-氨基丁酸的合成較分解占主要地位，γ-氨基丁酸含量隨之升高，超過4.00 min后，γ-氨基丁酸的分解較合成占主要地位[5]，γ-氨基丁酸含量又隨之下降。在干燥時(shí)間一定的情況下，隨著干燥功率的增加，物料最

50、終溫度升高越高，γ-氨基丁酸的分解越多，導(dǎo)致γ-氨基丁酸的含量呈下降趨勢。</p><p>　　3.2.5 各因素對(duì)色度的影響</p><p>　　色度測定采用CIE（國際發(fā)光照明委員會(huì)）提出的均勻色空間理論。</p><p>　　根據(jù)CIE（國際發(fā)光照明委員會(huì)）1976年均勻色空間理論，確定樣品的 L*值、a*值和 b*值。其中：L*值（Lightness，明度

51、）越大亮度越大，表示褐變?cè)捷p；a*值（Redness，紅色度），表示紅綠偏向的色度，正值越大偏向紅色的程度越大，負(fù)值越大偏向綠色的程度越大；b*值（Yellowness，黃色度），表示黃藍(lán)偏向的色度，正值越大，偏向黃色的程度越大，負(fù)值越大偏向藍(lán)色的程度越大。使用色差計(jì)測定干燥后活性米的色澤參數(shù)，比較哪種干燥方式對(duì)干燥后活性米色澤的影響最小。每組試驗(yàn)重復(fù)3次取平均值。</p><p>　　3.2.5.1 各因素對(duì)

52、色度L*值的影響</p><p>　　在排濕風(fēng)速為2.00 m/s，緩蘇比為1:4時(shí)，干燥功率和干燥時(shí)間的交互作用對(duì)活性米色度L*值的響應(yīng)曲面如圖8所示。</p><p>　　由圖8可知，干燥功率大于3.00 W/g時(shí)，其與色度L*值呈負(fù)相關(guān)，干燥功率越高，色度L*值越??；干燥功率小于3.00 W/g時(shí)，其與色度L*值呈正相關(guān)，隨干燥功率的增加，色度L*值呈增大的趨勢。干燥時(shí)間與色度L*值

53、呈負(fù)相關(guān)，色度L*值隨干燥時(shí)間的增大而減小。</p><p>　　當(dāng)處于低干燥功率時(shí)，色度L*值隨著干燥功率的增加而升高，處于高功率時(shí)，色度L*值隨著干燥功率的增加而降低。這是因?yàn)榈透稍锕β蕳l件下，所能提供的微波能有限，物料溫度升高較慢，就必然會(huì)導(dǎo)致干燥時(shí)間的延長。物料在干燥過程中長期處于高溫、富氧、多水分的狀態(tài)下，其所含的氨基化合物如蛋白質(zhì)等經(jīng)過一系列反應(yīng)會(huì)發(fā)生褐變，進(jìn)而導(dǎo)致色度L*值下降。在高干燥功率條件下，

54、物料溫度也較高，雖然干燥時(shí)間相應(yīng)縮短，但較高溫度會(huì)使物料褐變加劇，導(dǎo)致色度L*值下降。</p><p>　　在干燥功率為3.00 W/g，排濕風(fēng)速為2.00 m/s時(shí)，干燥時(shí)間和緩蘇比的交互作用對(duì)活性米色度L*值的響應(yīng)曲面如圖9所示。</p><p>　　由圖9可知，干燥時(shí)間與色度L*值呈負(fù)相關(guān)，隨干燥時(shí)間的增加，色度L*值呈減小的趨勢。當(dāng)緩蘇比大于1:4時(shí)，其與色度L*值呈負(fù)相關(guān)，緩蘇比

55、越大，色度L*值越?。划?dāng)緩蘇比小于1:4時(shí)，其與色度L*值呈正相關(guān)，色度L*值隨緩蘇比的增加而呈升高的趨勢。</p><p>　　在緩蘇比一定的情況下，隨干燥時(shí)間的增加，物料熱積累增加，溫度較高，較高的溫度會(huì)使物料褐變加劇，進(jìn)而色度L*值下降。選擇干燥時(shí)間為6 min會(huì)比2 min時(shí)褐變程度較嚴(yán)重。在干燥時(shí)間一定時(shí)，色度L*值隨緩蘇比的增加而先增大后減小。在緩蘇比較低水平時(shí)，增大緩蘇比能有效控制物料溫度不會(huì)升高太

56、快，褐變情況也隨之減輕，色度L*值有增大趨勢；在緩蘇比較高水平時(shí)，增大緩蘇比相當(dāng)于增加了干燥時(shí)間，褐變也隨之加劇，色度L*值有減小趨勢；當(dāng)緩蘇比處在零水平時(shí)，對(duì)干燥后活性米色度的影響較小，色度L*值較大，保留有大量的活性米原色。反映到活性米色澤就表現(xiàn)為明亮程度高和褐變程度小。</p><p>　　3.2.5.2 各因素對(duì)色度a*值的影響</p><p>　　在排濕風(fēng)速為2.00 m/s，

57、緩蘇比為1:4時(shí)，干燥功率和干燥時(shí)間的交互作用對(duì)活性米色度a*值的響應(yīng)曲面如圖10所示。</p><p>　　由圖10可知，干燥功率大于2.50 W/g時(shí)，其與色度a*值呈負(fù)相關(guān)，干燥功率越高，色度a*值越??；干燥功率小于2.50 W/g時(shí)，其與色度a*值呈正相關(guān)，隨干燥功率的增加，色度a*值呈增大的趨勢。干燥時(shí)間與色度a*值呈負(fù)相關(guān)，色度a*值隨干燥時(shí)間的增大而減小。</p><p>　

58、　在干燥時(shí)間一定的情況下，色度a*值隨干燥功率的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。較低干燥功率時(shí)不能迅速的去除水分，導(dǎo)致褐變程度較大，色度a*值較??；較高干燥功率時(shí)，降水速率也越快，溫度較高導(dǎo)致褐變程度變大，色度a*值變小。在干燥功率一定的情況下，隨干燥時(shí)間的增加，色度a*值逐漸減小，這是因?yàn)楦稍飼r(shí)間越長，導(dǎo)致褐變程度較大，色度a*值越小。</p><p>　　在干燥時(shí)間為4.00 min，緩蘇比為1:4時(shí)，干燥功率和

59、排濕風(fēng)速的交互作用對(duì)活性米色度a*值的響應(yīng)曲面如圖11所示。</p><p>　　由圖11可知，干燥功率大于3.00 W/g時(shí)，其與色度a*值呈負(fù)相關(guān)，干燥功率越高，色度a*值越?。桓稍锕β市∮?.00 W/g時(shí)，其與色度a*值呈正相關(guān)，隨干燥功率的增加，色度a*值呈增大的趨勢。排濕風(fēng)速大于2.00 m/s時(shí)，其與色度a*值呈負(fù)相關(guān)，排濕風(fēng)速越高，色度a*值越??；排濕風(fēng)速小于2.00 m/s時(shí)，其與色度a*值呈正

60、相關(guān)，排濕風(fēng)速越高，色度a*值越大。</p><p>　　在排濕風(fēng)速一定的情況下，色度a*值隨干燥功率的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。較低干燥功率時(shí)不能迅速的去除水分，導(dǎo)致褐變程度較大，色度a*值較?。惠^高干燥功率時(shí)，降水速率也越快，溫度較高導(dǎo)致褐變程度變大，色度a*值變小。在干燥干燥功率一定的情況下，排濕風(fēng)速較低水平時(shí)，物料溫度會(huì)隨排濕排濕風(fēng)速的增加而相應(yīng)降低，褐變程度較小，保留有大量的活性米原色；排濕風(fēng)速較高水

61、平時(shí)，降水速率較快，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)活性米營養(yǎng)成分的影響，色度a*值變小，反映到色澤就表現(xiàn)為褐變程度大。</p><p>　　3.2.5.3 各因素對(duì)色度b*值的影響</p><p>　　在干燥時(shí)間為4.00 min，緩蘇比為1:4時(shí)，干燥功率和排濕風(fēng)速的交互作用對(duì)活性米色度b*值的響應(yīng)曲面如圖12所示。</p><p>　　由圖12可知，干燥功率大于2.50 W/g時(shí)

62、，其與色度b*值呈負(fù)相關(guān)，干燥功率越高，色度b*值越小；干燥功率小于2.50 W/g時(shí)，其與色度b*值呈正相關(guān)，隨干燥功率的增加，色度b*值呈增大的趨勢。排濕風(fēng)速大于1.50 m/s時(shí)，其與色度b*值呈負(fù)相關(guān)，排濕風(fēng)速越大，色度b*值越小，排濕風(fēng)速小于1.50 m/s時(shí)，其與色度b*值呈正相關(guān)，排濕風(fēng)速越大，色度b*值越大。</p><p>　　色度b*值越大，表現(xiàn)為物料呈現(xiàn)黃色較深，并與熱風(fēng)干燥后的活性米作比較

63、，微波干燥能較熱風(fēng)干燥的活性米呈較深的黃色。微波干燥較熱風(fēng)干燥能顯著縮短干燥時(shí)間，也就減少物料處于高溫、富氧、多水分的狀態(tài)中，能顯著減輕物料褐變程度。最終干燥的物料表現(xiàn)為顏色較佳。</p><p><b>　　3.3 優(yōu)化分析</b></p><p>　　在試驗(yàn)結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，在溫度（Y1）取最小值，含水率（Y2）取最小值，爆腰率（Y3）取最小值，γ-氨基丁酸含量（

64、Y4）取最大值，色度L*值(Y5)取最大值，色度a*值(Y6)取最小值，色度b*值取最大值為主要目標(biāo)的條件下，按照節(jié)能、高效、干后品質(zhì)高的原則，利用Design-expert 6.0.10軟件對(duì)試驗(yàn)參數(shù)X1、X2、X3、X4進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)過擇優(yōu)處理最終只有一組結(jié)果，期望值可達(dá)到0.821，擇優(yōu)結(jié)果見表5。獲得試驗(yàn)的理論最佳優(yōu)化結(jié)果為當(dāng)干燥功率3.22 W/g，干燥時(shí)間3.72 min，排濕風(fēng)速2.13 m/s，緩蘇比1:4。此條件下所得微

65、波干燥活性米溫度為80.3℃，含水率為14.40%，爆腰率48.12%，γ-氨基丁酸含量16.28 mg/100g，色度L*值57.78，色度a*值-1291.80，色度b*值21.99。</p><p>　　為了檢驗(yàn)活性米微波干燥工藝的可靠性，采用已得到的最佳干燥工藝參數(shù)條件進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)條件，即干燥功率3.00 W/g，干燥時(shí)間4.00 min，排濕風(fēng)速2.00 m/s，緩蘇比1:4條件下，進(jìn)行

66、活性米微波干燥試驗(yàn)，三次平行實(shí)驗(yàn)取平均值得到試驗(yàn)值分別為溫度81.2℃，含水率14.35%，爆腰率47.00%，γ-氨基丁酸含量16.10 mg/100g，色度L*值57.98，色度a*值-1288.77，色度b*值22.09。</p><p>　　相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.979。因此可以確定最佳干燥工藝參數(shù)為干燥功率3.00 W/g、干燥時(shí)間4.00 min、排濕風(fēng)速2.00 m/s、緩蘇比1:4。</p>

67、<p><b>　　表5 最優(yōu)化結(jié)果</b></p><p><b>　　表5 最優(yōu)化結(jié)果</b></p><p>　　4 連續(xù)式干燥試驗(yàn)確定及驗(yàn)證</p><p>　　根據(jù)已獲得的合理的活性米微波干燥工藝參數(shù)：干燥功率3.00 W/g、干燥時(shí)間4.00 min、排濕風(fēng)速2.00 m/s、緩蘇比1:4，此條

68、件下得到的溫度81.2℃，含水率14.35%，爆腰率47.00%，γ-氨基丁酸含量16.10 mg/100g，色度L*值57.98，色度a*值-1288.77，色度b*值22.09。在與上述試驗(yàn)相近條件的下，當(dāng)微波功率為7 kW，物料質(zhì)量為10 kg，排濕風(fēng)速2.00 m/s，緩蘇比1:4，每次循環(huán)作用時(shí)間4 min時(shí)，進(jìn)行連續(xù)式干燥，得到最優(yōu)結(jié)果，此時(shí)活性米含水率的最小值為14.46±0.32%，其中爆腰率47.02

69、7;1.29%，含有γ-氨基丁酸的最大量為16.41±0.53 mg/100g，色度L*值57.98±1.12，色度a*值-1288.77±12.65，色度b*值22.09±0.73。真實(shí)值與預(yù)測值之間的誤差小于5%，即得到的模型是可靠的。進(jìn)行活性米微波連續(xù)干燥試驗(yàn)研究，獲得高效率、高品質(zhì)的活性米連續(xù)式干燥工藝一套。</p><p><b>　　5 結(jié)論<

70、/b></p><p>　　運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室微波干燥裝置進(jìn)行活性米微波干燥工藝試驗(yàn)研究，可得結(jié)果如下：</p><p>　　1）各因素對(duì)溫度的影響程度大小依次為干燥時(shí)間、排濕風(fēng)速、干燥功率和緩蘇比；各因素對(duì)最終含水率的影響程度大小依次為干燥功率、緩蘇比、排濕風(fēng)速和干燥時(shí)間；各因素對(duì)爆腰率的影響程度大小依次為干燥功率、緩蘇比、排濕風(fēng)速和干燥時(shí)間；各因素對(duì)γ-氨基丁酸含量的影響程度大小依次為干

71、燥時(shí)間、干燥功率、緩蘇比和排濕風(fēng)速；各因素對(duì)色度L*值的影響程度大小依次為干燥時(shí)間、干燥功率、緩蘇比和排濕風(fēng)速；各因素對(duì)色度a*值的影響程度大小依次為干燥功率、干燥時(shí)間、緩蘇比和排濕風(fēng)速；各因素對(duì)色度b*值的影響程度大小依次為干燥功率、干燥時(shí)間、排濕風(fēng)速和緩蘇比。</p><p>　　2）微波干燥活性米的工藝優(yōu)化參數(shù)組合為：干燥功率3.00 W/g，干燥時(shí)間4.00 min，排濕風(fēng)速2.00 m/s，緩蘇比1:4

72、，此時(shí)可得到微波干燥活性米溫度為81.2℃，含水率為14.35%，爆腰率47.00%，γ-氨基丁酸含量16.10 mg/100g，色度L*值57.98，色度a*值-1288.77，色度b*值22.09。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 周玉龍. 貯藏條件對(duì)糙米水分傳遞的影響規(guī)律研究[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，</p&

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