溫度模式對(duì)鲅魚熱泵干燥品質(zhì) 及動(dòng)力學(xué)特性的影響

, ,,長(zhǎng)湖

(中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島 266003)

鲅魚學(xué)名藍(lán)點(diǎn)馬鮫,其肉質(zhì)細(xì)膩、味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富,是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)魚類。除鮮食外,還可加工制做咸干品。但目前咸干魚仍然以傳統(tǒng)的加工工藝為主,主要包括手工加工和自然晾曬。傳統(tǒng)方法存在明顯的缺陷,一方面干燥容易受天氣影響,干燥過程和時(shí)間無法控制,導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)得不穩(wěn)定;另一方面其所需的時(shí)間過長(zhǎng),生產(chǎn)效率低下;此外,衛(wèi)生條件較差,產(chǎn)品存在食品安全隱患[1]。

目前水產(chǎn)品的干燥方式主要包括:熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、微波干燥、熱泵干燥等。熱風(fēng)干燥雖然已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于水產(chǎn)品的干燥,但熱風(fēng)干燥所需要的干燥時(shí)間較長(zhǎng),并且與氧氣長(zhǎng)時(shí)間接觸,會(huì)有較多的色素和維生素氧化、較多的溶質(zhì)由物料內(nèi)部遷移至表面,對(duì)含脂肪較多的魚類還會(huì)引起嚴(yán)重的脂肪氧化,產(chǎn)生不良?xì)馕恫⑵茐乃a(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu),從而使產(chǎn)品品質(zhì)嚴(yán)重降低。真空冷凍干燥設(shè)備一次性投資大,干燥時(shí)間長(zhǎng)、能耗大,因而加工成本高,使得真空冷凍干燥技術(shù)在水產(chǎn)品加工中的應(yīng)用受到很大限制。汪廷彩等[2]研究證明,經(jīng)真空冷凍干燥加工的產(chǎn)品,生產(chǎn)成本比熱風(fēng)干燥要高5～7倍。微波干燥具有加熱速度快、加熱均勻、選擇性好、反應(yīng)靈敏、易于控制和能源利用率高等優(yōu)點(diǎn),目前被廣泛用于各種物料的干燥加工。然而,單純使用微波進(jìn)行食品干燥,容易出現(xiàn)食品邊緣或尖角部分焦化以及由于過熱引起的燒傷現(xiàn)象,同時(shí),采用微波進(jìn)行干燥時(shí),干燥終點(diǎn)不易判別,容易產(chǎn)生干燥過度現(xiàn)象。熱泵干燥是利用熱泵從低溫?zé)嵩粗形諢崃?將其在較高溫度下釋放從而對(duì)物料進(jìn)行干燥的方法[3]。由于具有節(jié)約能耗[4],提高產(chǎn)品質(zhì)量[5],節(jié)約干燥時(shí)間[6]、環(huán)境友好[7],溫度范圍寬[8]等優(yōu)點(diǎn),因此熱泵干燥被廣泛地應(yīng)用于水產(chǎn)品的干燥。石啟龍等[9]研究了竹莢魚的熱泵干燥特性,發(fā)現(xiàn)得到的成品在色澤和口感方面均有一定優(yōu)勢(shì),吳建中等[10]對(duì)發(fā)酵型半干羅非魚片進(jìn)行熱風(fēng)和熱泵干燥的對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)熱泵干燥得到的產(chǎn)品品質(zhì)遠(yuǎn)優(yōu)于熱風(fēng)干燥。但目前有關(guān)鲅魚熱泵干燥研究未見系統(tǒng)研究報(bào)道。

針對(duì)這一現(xiàn)狀,為了將熱泵干燥應(yīng)用于咸干鲅魚的生產(chǎn),提高成品的品質(zhì)與生產(chǎn)效率。本文擬研究恒溫條件下和升溫條件下鲅魚的熱泵干燥特性,并建立了用于描述鲅魚熱泵干燥過程水分變化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型;同時(shí)還通過測(cè)定鲅魚成品的感官特性、質(zhì)構(gòu)(TPA)、色澤、揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)等品質(zhì)指標(biāo)的變化,最終確定鲅魚熱泵干燥的最佳工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鲅魚 青島市市南區(qū)齊東路海鮮市場(chǎng);食鹽 當(dāng)?shù)爻?氫氧化鈉(粒狀)、甲基紅、溴甲酚綠、氧化鎂、硼酸、95%乙醇、鹽酸 分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

Scout SE-SE602F型電子天平 奧豪斯儀器(常州)有限公司;TMS-PRO型質(zhì)構(gòu)儀 美國(guó)FTC公司;1HP-II熱泵干燥實(shí)驗(yàn)機(jī) 青島歐美亞科技有限公司;ColorQuest XE型分光色差儀 美國(guó)HunterLab公司;8400型全自動(dòng)凱氏定氮儀 丹麥FossKjeltec公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 鲅魚片的腌制 鲅魚解凍后,去除內(nèi)臟、魚鰓及瘀血,洗凈后取出魚肉,切成4 cm×6 cm×1.5 cm的魚片,然后進(jìn)行腌制處理,腌制采用干腌法。腌制條件如下:稱取魚片總質(zhì)量4%的食鹽,均勻的抹在魚片表面,在10 ℃下腌制2 h。然后將魚片用蒸餾水清洗,洗去表面過多的鹽分,用濾紙吸干魚片表面的水分。

1.2.2 干燥條件的確定 除了實(shí)驗(yàn)溫度外其他操作條件恒定:風(fēng)速為2 m/s、裝料量為4 kg/m2、相對(duì)濕度為30%、干燥溫度設(shè)定分為恒溫模式和升溫模式,升溫干燥的設(shè)計(jì)結(jié)合了前人的研究和本研究對(duì)象的特點(diǎn)來進(jìn)行[11]，溫度范圍為10～30 ℃。具體見表1。因?yàn)樵诖藴囟确秶鷥?nèi)，魚肉蛋白尚未變性、脂肪氧化程度低、與TVB-N產(chǎn)生有關(guān)的酶的活性及微生物的生長(zhǎng)繁殖速率均處于較低水平。實(shí)驗(yàn)過程中每隔1 h測(cè)一次樣品質(zhì)量,每干燥12 h后將樣品裝進(jìn)塑料包裝袋中,置于8 ℃的恒溫培養(yǎng)箱進(jìn)行罨蒸12 h(罨蒸時(shí)間不計(jì)入干燥時(shí)間),第二天取出繼續(xù)干燥,當(dāng)干基含水率達(dá)到約1 kg/kg即為達(dá)到干燥終點(diǎn),停止干燥。

表1 鲅魚熱泵干燥試驗(yàn)方案Table 1 Experimental program of Scomberomorus niphonius heat pump dry

1.2.3 水分指標(biāo)的測(cè)定

1.2.3.1 干基含水率 常壓干燥法:稱取1.5 g左右切碎的鮮魚魚肉于稱量瓶中,然后將裝有樣品的稱量瓶置于105 ℃的干燥箱中干燥3 h,取出放入干燥器中1 h,再進(jìn)行稱重,然后每干燥1 h后再進(jìn)行稱重,重復(fù)此操作至恒重后(兩次重量不超過0.002 g即為恒重),通過干燥前后的質(zhì)量差來計(jì)算樣品的干基含水率[11]。

鲅魚干基含水率計(jì)算公式為:

式(1)

式中,M為鲅魚的干基含水率,kg/kg;G0、G分別為鲅魚起始質(zhì)量和干燥至恒重質(zhì)量,g。

1.2.3.2 水分比MR MR用于表示一定干燥條件下物料還有多少水分未被干燥除去,可以用來表示物料干燥速率的快慢。計(jì)算公式如下[12]:

式(2)

式(3)

1.2.3.3 干燥速率DR 干燥速率的計(jì)算按以下公式計(jì)算:

式(4)

式中,DRt表示t時(shí)刻樣品的干燥速率,kg/(kg·h);Mt、Mi分別表示該時(shí)刻樣品的干基含水率,kg/kg;i-t表示t到i時(shí)刻所經(jīng)歷的干燥時(shí)間,h。

1.2.4 品質(zhì)測(cè)定

1.2.4.1 感官評(píng)價(jià) 選10位有食品感官品嘗經(jīng)驗(yàn)的人員組成感官評(píng)價(jià)小組,對(duì)不同干燥條件下干燥的腌干魚進(jìn)行外觀、氣味、咬勁和回味四方面的感官評(píng)定,按照感官評(píng)分的細(xì)則進(jìn)行打分,打分采用百分制,取10組評(píng)分的平均值。在進(jìn)行評(píng)分時(shí),評(píng)分員之間不能相互交談,單獨(dú)進(jìn)行,避免相互之間的干擾。每次品嘗之后都用蒸餾水漱口,避免多次品嘗后影響感官判斷。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 鲅魚成品感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards of end products

1.2.4.2 TPA的測(cè)定 TPA測(cè)定又稱兩次咀嚼測(cè)試,主要通過模擬人口腔咀嚼運(yùn)動(dòng),對(duì)樣品進(jìn)行兩次壓縮。實(shí)驗(yàn)采用TMS-PRO型質(zhì)構(gòu)儀以及P/50平底圓柱探頭進(jìn)行TPA的測(cè)定。在魚肉的TPA測(cè)試結(jié)果中,選擇硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性和回復(fù)性5個(gè)指標(biāo)。每個(gè)樣品做6組平行,結(jié)果取平均值。測(cè)試參數(shù):測(cè)前速度30 mm/min,測(cè)試速度60 mm/min,測(cè)后速率30 mm/min,壓縮比為30%;兩次測(cè)定的間隔時(shí)間為5 s;觸發(fā)力為0.5 N,觸發(fā)類型為自動(dòng)[14]。

1.2.4.3 TVB-N含量的測(cè)定 采用全自動(dòng)定氮儀測(cè)定法。鲅魚干燥后,稱取除去魚油、魚刺后混合均勻樣品10.0 g,置于錐形瓶中,加100.0 mL水,不時(shí)振搖,浸漬30 min后過濾,濾液置冰箱備用;吸取5.0 mL樣品濾液于體積為300.0 mL消化管中,加入5 mL氧化鎂溶液,迅速放人全自動(dòng)定氮儀蒸餾,關(guān)上安全門,待儀器自動(dòng)蒸餾、滴定、計(jì)算并打印結(jié)果,同時(shí)做空白試驗(yàn)。每個(gè)樣品做三組平行,結(jié)果取平均值,結(jié)果表示為mg N/100 g[15]。

1.2.5 干燥動(dòng)力學(xué)模型

1.2.5.1 理論模型 理論擴(kuò)散模型-菲克第二定律普遍用于描述物料薄層干燥特性。鲅魚由于形狀較為平整,可以看作平板物料,因此平板物料的菲克第二定律可以簡(jiǎn)化為:

式(5)

式中,Deff是有效擴(kuò)散系數(shù),m2/s;H為樣品厚度,m;ts為干燥時(shí)間,s。

將式(5)兩端取對(duì)數(shù),則ln(MR)和干燥時(shí)間ts可以看作是一次函數(shù)關(guān)系。然后將不同干燥方式下的ln(MR)和ts利用Origin軟件進(jìn)行線性擬合,然后根據(jù)方程的斜率、截距以及鲅魚中心至邊緣厚度H(經(jīng)測(cè)得為0.75×10-2m)等計(jì)算出鲅魚在恒溫干燥和升溫干燥下的水分有效擴(kuò)散系數(shù)。

1.2.5.2 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?物料干燥過程是一個(gè)復(fù)雜的熱量和質(zhì)量傳遞過程,國(guó)外許多學(xué)者[17-21]通過對(duì)不同物料的實(shí)驗(yàn)研究,總結(jié)出了幾種常用的經(jīng)驗(yàn)干燥數(shù)學(xué)模型,用于定量地描述物料干燥規(guī)律。本研究選用以下6種常見的干燥模型模型對(duì)鲅魚的干燥曲線進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬,并通過模型的決定系數(shù)R2和均方根誤差RMSE,卡方χ2來評(píng)價(jià)模型的擬合度。具體包括Wang and Singh模型、Logaritmic模型、Henderson and Pabis模型、Newton模型、Two-terms模型、Page模型等6種常見的數(shù)學(xué)模型,模型表達(dá)式見表3。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 16.0軟件,采用最小顯著差異法(least significant difference,LSD)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行顯著性分析(p<0.05);采用Origin 8.5進(jìn)行線性回歸模擬、非線性回歸模擬和作圖。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 干燥方式對(duì)鲅魚干基含水率和干燥速率的影響

對(duì)于恒溫干燥,從圖1a可以看出,干燥溫度為10、20、30 ℃時(shí)鲅魚達(dá)到干燥終點(diǎn)的時(shí)間分別為54、33、27 h,隨著干燥溫度的升高,鲅魚達(dá)到干燥終點(diǎn)的時(shí)間明顯縮短,由此可見,干燥溫度是影響鲅魚干燥速率的重要因素之一。從圖1b可以看出,在干基含水率為1.4 kg/kg和1.1 kg/kg時(shí)有加速現(xiàn)象的出現(xiàn),這是因?yàn)榧尤肓祟徽?若不考察罨蒸對(duì)干燥速率的影響，鲅魚的整個(gè)干燥過程均只經(jīng)歷降速階段,這是因?yàn)橐环矫骐S著干燥的進(jìn)行,魚體表面的自由水含量逐漸下降,干燥速率的快慢主要由水分?jǐn)U散的速率決定;另一方面,隨著干燥的進(jìn)行,熱泵系統(tǒng)中空氣的濕度逐漸增加,熱泵的除濕性能逐漸降低,這兩者的綜合作用導(dǎo)致了鲅魚干燥只經(jīng)歷降速階段[22]。

圖1 不同干燥方式對(duì)鲅魚干基含水率和干燥速率的影響Fig.1 Effect of different drying methods on dry soil moisture content and drying rate of scomberomorus niphonius注:a.鲅魚干基含水率隨時(shí)間變化曲線; b.鲅魚干燥速率隨干基含水率變化曲線。

對(duì)于升溫干燥,從圖1a可以看出,不同升溫模式下,除了模式3和4外,鲅魚達(dá)到干燥終點(diǎn)的所需的時(shí)間也各不相同,模式1、2、3、4達(dá)到干燥終點(diǎn)的時(shí)間分別為29、24、27、27 h;與恒溫干燥相比除了模式1以外,其他升溫模式均能縮短干燥時(shí)間。若不考察罨蒸對(duì)干燥速率的影響,鲅魚升溫干燥只有模式2出現(xiàn)了恒速階段,其他模式均沒有經(jīng)歷明顯恒速和加速階段,不過與恒溫干燥相比,升溫干燥速率下降的趨勢(shì)顯得更加平緩。

2.2 鲅魚感官評(píng)價(jià)和品質(zhì)測(cè)定

2.2.1 鲅魚感官評(píng)價(jià) 表4是鲅魚成品的感官評(píng)價(jià)得分表。對(duì)于恒溫干燥,10 ℃下的鲅魚成品的硬度適中、咬勁較好、無明顯發(fā)紅和發(fā)黃、但亮度較低、香味較濃、有輕微腐敗和酸敗氣味、回味短;20 ℃下的鲅魚成品的硬度偏大、但咬勁較好、色澤明亮、無明顯發(fā)紅和發(fā)黃、香味較濃、無腐敗和酸敗氣味、回味較長(zhǎng);30 ℃下的鲅魚成品的魚肉軟爛、咀嚼性較差、存在明顯發(fā)紅和發(fā)黃、香味較淡、無腐敗和酸敗氣味、回味較短。

表4 不同干燥方式下鲅魚成品的感官評(píng)定Table 4 Sensory evaluation of end products at different heat pump drying method

對(duì)于升溫干燥,模式1下的鲅魚成品魚肉軟爛、咀嚼性較差、亮度較低、存在輕微褐變、香味較淡、回味短;模式2下的鲅魚成品的硬度適中、咀嚼性良好、色澤明亮、無發(fā)紅和發(fā)黃現(xiàn)象、香味濃、無腐敗和酸敗氣味、回味長(zhǎng);模式3下的鲅魚成品的硬度適中、咀嚼性良好、色澤明亮、無發(fā)紅和發(fā)黃現(xiàn)象、香味較濃、回味較長(zhǎng)、但存在腐敗和酸敗氣味;模式4下的鲅魚成品的硬度和咀嚼性過高、亮度高,但存在明顯的發(fā)紅和發(fā)黃現(xiàn)象、香味較濃,有輕微腐敗和酸敗氣味、回味較長(zhǎng)。

綜合考慮外觀、咬勁、氣味、回味等四個(gè)方面的得分,升溫模式2的總分顯著(p<0.05)高于其他所有組別,因?yàn)樯郎啬Ｊ?下得到的鲅魚成品感官特性最佳。

2.2.2 干燥方式對(duì)鲅魚成品TPA的影響 TPA是鲅魚的重要感官指標(biāo),直接影響著鲅魚的口感。表5是不同干燥方式下鲅魚成品的TPA值。

對(duì)于恒溫干燥,從表5可以看出,不同干燥溫度下,鲅魚的彈性、回復(fù)性無顯著性差異(p>0.05);30 ℃的的鲅魚成品硬度和咀嚼性則顯著低于10和20 ℃的成品(p<0.05),內(nèi)聚性則顯著高于10 ℃和20 ℃的成品(p<0.05)。5項(xiàng)指標(biāo)最能直觀感受的分別是硬度、彈性和咀嚼性,通過多次感官評(píng)定,一致認(rèn)為鲅魚的硬度在60 N左右、彈性在3左右、咀嚼性在100 N左右具有比較優(yōu)良的口感,此時(shí)魚肉結(jié)實(shí),咀嚼性好。通過對(duì)上表的綜合分析:10 ℃時(shí),鲅魚成品的口感最佳,20 ℃下的成品則硬度過大,30 ℃下的成品肉質(zhì)軟爛、咀嚼性較差不具有良好的感官特性。

表5 不同干燥方式下鲅魚成品TPATable 5 Values of TPA of end products at different heat pump drying method

對(duì)于升溫干燥,不同升溫模式下鲅魚成品的彈性無顯著性差異(p>0.05),其數(shù)值均大于恒溫干燥,說明升溫干燥得到的成品彈性更佳;模式4鲅魚成品的硬度和咀嚼性顯著高于其他模式的鲅魚成品(p<0.05),模式1硬度最低;模式4和2的內(nèi)聚性和回復(fù)性顯著高于模式1和3(p<0.05)。模式1下鲅魚成品的硬度和咀嚼性過低,造成魚肉較軟、咀嚼性差;模式4下成品的硬度值和咀嚼性過高,不方便消費(fèi)者加工和食用;模式2和模式3下成品的硬度、彈性、咀嚼性等指標(biāo)適中,魚肉結(jié)實(shí)、咀嚼性好,具有良好的感官特性。

2.2.3 干燥方式對(duì)鲅魚成品TVB-N含量的影響 TVB-N指動(dòng)物性食品由于酶和細(xì)菌的作用,在腐敗過程中,使蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生氨以及胺類等堿性物質(zhì),可以用來表征食品的變質(zhì)程度以及安全性。圖2是不同干燥方式下鲅魚成品的TVB-N含量。

圖2 不同干燥方式對(duì)鲅魚成品TVB-N含量的影響Fig.2 Effect of different drying methods on TVB-N content of end products注:若有相同字母,表示差異不顯著(p>0.05), 反之則差異顯著(p<0.05)。

對(duì)于恒溫干燥,在熱泵干燥溫度為10、20、30 ℃的情況下,其TVB-N含量分別為(63.67±3.72)、(52.49±0.91)、(55.39±1.45) mgN/100 g,10 ℃鲅魚成品的TVB-N含量顯著高于20 ℃和30 ℃的成品(p<0.05),這是因?yàn)?0 ℃下鲅魚達(dá)到干燥終點(diǎn)的時(shí)間較長(zhǎng),水分活度適合微生物生長(zhǎng)的階段也隨之延長(zhǎng),故TVB-N的積累量較其他兩種溫度高。30 ℃成品的TVB-N略高于20 ℃,但兩者無顯著性差異(p>0.05),這是因?yàn)殡S著干燥溫度的升高,與TVB-N產(chǎn)生相關(guān)的微生物的生長(zhǎng)繁殖速率加快以及酶的活性升高[23]。

對(duì)于升溫干燥,模式1、2、3、4下,鲅魚成品鲅魚的揮發(fā)性鹽基氮的含量分別為(49.83±1.89)、(53.41±3.39)、(63.26±1.38)、(63.70±1.11) mgN/100 g。模式3和4下成品的TVB-N含量顯著高于1和2(p<0.05),說明模式1和2的安全性要優(yōu)于模式3和4。

2.2.4 干燥方式對(duì)鲅魚成品色澤的影響 色澤是鲅魚成品的重要感官指標(biāo),直接影響著消費(fèi)者的購(gòu)買欲望。表6是鲅魚成品在不同干燥方式下的色澤變化。L*主要跟魚肉的結(jié)構(gòu)特性、水分的位置和分布有直接的關(guān)系,a*主要與肌紅蛋白的含量和類型有關(guān),b*主要與脂肪的氧化有關(guān)[24-27]。

表6 不同熱泵干燥溫度下鲅魚成品色澤Table 6 Values of color of end products at different heat pump drying method

對(duì)于恒溫干燥,從表6可以看出,隨著溫度的升高,鲅魚成品的L*、a*、b*值均增大。20 ℃和30 ℃的鲅魚成品的L*值顯著高于10 ℃(p<0.05),這是因?yàn)樵?0 ℃和30 ℃的干燥條件下,鲅魚表面失水速率要顯著高于10 ℃下的失水速率,這使得魚肉結(jié)構(gòu)更加結(jié)實(shí)緊密,這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)增加光的散射,光散射越多,鲅魚成品的L*值越大。30 ℃下的鲅魚成品的a*值顯著高于10 ℃和20 ℃(p<0.05)。30 ℃下的鲅魚成品的b*值顯著高于10 ℃和20 ℃(p<0.05),這是因?yàn)橹狙趸傅淖钸m溫度在30 ℃左右;30 ℃和10 ℃成品的ΔE顯著高于20 ℃(p<0.05)。結(jié)合感官評(píng)價(jià)和色差測(cè)定,干燥溫度為10 ℃時(shí)的鲅魚雖然無明顯發(fā)紅和發(fā)黃,但亮度較低;20 ℃時(shí)的鲅魚成品亮度較好,且無發(fā)紅和發(fā)黃現(xiàn)象,色澤較好,30 ℃雖然亮度較好,但存在明顯的發(fā)紅和發(fā)黃現(xiàn)象。因此,20 ℃的成品的色澤最好、10 ℃的成品次之、30 ℃的成品色澤最差。

對(duì)于升溫干燥,鲅魚成品的L*、a*、b*、ΔE值則無明顯變化規(guī)律。模式2、3、4成品的L*值顯著高于模式1,但模式2、3、4間無顯著性差異(p>0.05);模式1成品的a*值顯著高于模式3高于模式2(p<0.05),但模式4與模式1和3均無顯著性差異(p>0.05);模式4成品的b*值顯著高于其他3種模式(p<0.05),但其他3種模式無顯著性差異(p>0.05);模式1和4成品的ΔE值顯著高于模式2和3(p<0.05)。模式1下的成品的色澤亮度最低、偏紅;模式2成品的色澤亮度較好、無明顯發(fā)紅和發(fā)黃;模式3下的成品的亮度較好、但有輕微的發(fā)紅和發(fā)黃;模式4下干燥的成品的亮度最高,但存在明顯的發(fā)紅和發(fā)黃,可能是脂肪氧化造成的。綜上所述,升溫模式下,模式2下的鲅魚成品的色澤最佳。

2.3 鲅魚熱泵干燥擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算和數(shù)學(xué)模擬

2.3.1 鲅魚熱泵干燥擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算 表7是不同干燥方式下,鲅魚熱泵干燥的Deff。從表7可以看出,在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi),鲅魚的Deff在2.0429×10-11～4.8723×10-11m2/s之間,這個(gè)結(jié)果與前人所測(cè)的食品干燥時(shí)的Deff在10-9～10-11m2/s間基本一致[28]。對(duì)于恒溫干燥,鲅魚的Deff在2.0429×10-11～4.1947×10-11m2/s之間,且Deff隨著溫度的升高而增大,說明在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi),Deff與干燥溫度具有正相關(guān)性;對(duì)于升溫干燥,鲅魚的Deff在4.1164×10-11～4.8723×10-11m2/s之間,除了模式1以外,其他升溫模式下的Deff均大于恒溫干燥,這與“與恒溫干燥相比較除了模式1以外,其他升溫模式均能縮短干燥時(shí)間”這一結(jié)論基本吻合。

表7 不同干燥方式下鲅魚的DeffTable 7 Values of Deff of end products at different heat pump drying method

2.3.2 鲅魚熱泵干燥數(shù)學(xué)模擬 表8是不同模式對(duì)鲅魚熱泵干燥過程的數(shù)學(xué)模擬,R2表示的是模型擬合的相關(guān)系數(shù),R2越接近1,說明擬合度越高;RMSE和χ2分別表示模型擬合的均方根誤差和卡方,RMSE和χ2越小表示模型的擬合度越好。

表8 不同干燥方式下鲅魚數(shù)學(xué)模擬擬合表Table 8 Mathematical model fittingTable of heat pump drying of Scomberomorus niphonius at different drying method

對(duì)于恒溫干燥,Page模型的擬合度最高:R2均大于0.998、RMSE均小于0.6%、χ2均小于0.004%,因此選用Page模型來描述鲅魚熱泵干燥恒溫干燥過程;對(duì)于升溫干燥,Two-terms模型的擬合度最高:R2均大于0.996、RMSE均小于0.81%、χ2均小于0.008%,因此選用Two-terms模型來描述鲅魚熱泵升溫干燥過程。兩種模型的具體表達(dá)式見表9。

表9 不同干燥方式下鲅魚干燥模型具體表達(dá)式Table 9 The model of heat pump drying of Scomberomorus niphonius at different drying method

3 結(jié)論

對(duì)于恒溫干燥,在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi),鲅魚只經(jīng)歷降速階段,說明水分?jǐn)U散對(duì)鲅魚的干燥速率起主導(dǎo)作用,且溫度越高,干燥速率越快;不同升溫模式下,只有升溫模式2經(jīng)歷了恒速階段,其他模式均只經(jīng)歷降速階段,與恒溫干燥相比除了模式1以外,其他升溫模式均能縮短干燥時(shí)間。

恒溫干燥下,不同干燥溫度下得到的鲅魚成品均存在相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)和不足;升溫干燥不僅能縮短鲅魚干燥的時(shí)間,還能提高產(chǎn)品品質(zhì),得到的鲅魚成品在質(zhì)構(gòu)、安全性、色澤方面均具有一定的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于恒溫干燥,在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi),鲅魚的有效水分?jǐn)U散系數(shù)在2.0429×10-11～4.1947×10-11m2/s之間,且Deff隨著溫度的升高而增大,確定Page模型用來描述鲅魚的熱泵干燥過程(R2大于0.998、RMSE小于0.60%、χ2小于0.004%)。對(duì)于升溫干燥,鲅魚的Deff在4.1164×10-11～4.8723×10-11m2/s之間,確定Two-terms模型用來描述鲅魚升溫?zé)岜酶稍锏倪^程(R2大于0.996,RMSE均小于0.81%、χ2均小于0.008%)。

綜合考慮鲅魚的干燥效率以及成品品質(zhì),確定鲅魚熱泵干燥的最佳干燥工藝條件是:10 ℃(6 h)～20 ℃(6 h)～30 ℃(end)。