[发明专利]微波喷动冻干智能检测高糖分水果含水率及质构的方法

权利要求书

1.一种智能检测高糖分水果含水率及质构的方法，其特征在于，采用微波喷动冻干设备对水果进行负压低频微波喷动冻干，在此过程中阶段性取样进行低场核磁共振分析，得到样品的核磁响应信号参数，并测定样品的水分含量、硬度值；采用上述测定的核磁响应信号参数、水分含量和硬度值建立水果质构特征数据库，拟合其与干燥程度之间的对应关系；再以该对应关系为模型，对新的待测样品进行低场核磁共振分析，将检测结果代入所获得的对应关系中判断干燥程度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核磁响应信号参数包含横向弛豫时间和峰面积；所述对应关系包括核磁响应信号参数、水分含量和硬度值与水果干燥程度之间通过线性拟合和/或多元线性回归法建立的关系方程。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

(1)干燥前水果预处理：

清洗：水果原料经清水清洗干净后，去皮、去核，切成10×10×10mm的立方块；

速冻：将水果粒均匀铺放在不锈钢网筛制作的托盘上，置于﹣67℃的速冻库内进行冻结，冻结时间2h；

(2)微波喷动冻干过程：采用微波喷动冻干设备进行干燥，冷阱温度设置为﹣42℃，达到此温度时，将步骤(1)中冻结的水果粒倾倒入干燥仓内，开启真空泵，当真空度达到70Pa时，启动加热系统进入冻干阶段；

(3)干燥物料的低场核磁共振分析：在负压低频微波喷动冻干过程中，阶段性取样进行低场核磁共振分析，得到样品各项核磁响应信号参数；所述核磁响应信号参数包含横向弛豫时间和峰面积；所述横向弛豫时间包括结合水弛豫时间T₂₁、不易流动水弛豫时间T₂₂、自由水弛豫时间T₂₃共3种；所述峰面积包括结合水峰面积A₂₁、不易流动水峰面积A₂₂、自由水峰面积A₂₃和全部水的峰面积A共4种；

(4)干燥物料的品质检测：采用105℃烘箱法测定样品的水分含量；并利用质构分析仪测定样品的质构特性，获取样品的硬度值；

(5)基于低场核磁的冻干物料品质预测模型的建立：通过单次干燥实验阶段性取样及重复干燥实验得到大量样品水分含量、硬度值与其对应的核磁响应信号参数数据库，采用线性拟合及多元线性回归法建立关系方程；

(6)负压低频微波喷动冻干过程中水果品质的智能检测：干燥中的水果样品经取样进行低场核磁共振分析，由步骤(5)中得到的关系方程预测当前水分含量和质构特征，以判断干燥程度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述微波喷动冻干过程采用915MHz低频微波，此过程脉冲喷动系统工作设置为：开启0.4s,关闭10min，循环进行。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述阶段性取样是指避开冻干过程的2h升华干燥阶段之后每隔30min取样作测定分析。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，低场核磁共振分析采用Carr-Purcell-Meiboom-Gill脉冲序列采集质子衰变信号，获得CPMG衰减曲线，具体采集参数为：TW(等待时间)＝6000ms，TE(回波时间)＝0.5ms，NECH(回波数)＝15000，NS(扫描次数)＝64，将CPMG衰减曲线使用SRIT算法进行多指数拟合，获得样品的横向弛豫时间T₂曲线及对应的核磁响应信号参数。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(4)中质构特性的测定利用穿刺法，选用2.5mm扁平不锈钢柱状探头，10mm/min的探头移动速度，穿刺深度为10mm，将输出的最高的峰的峰值定义为物料的硬度(g)。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(5)中所述样品核磁响应信号参数中的不同组分水的峰面积与水分含量建立关系方程时，需要对峰面积作质量归一化处理，使所得到的单位质量峰面积与湿基含水量具有同等条件的对比基础。