[发明专利]在线监测微波冷冻干燥过程中物料外观的系统及监测方法

说明书

本发明提供一种在线监测微波冷冻干燥过程中物料外观的系统及监测方法。该系统包括微波冻干仓和太赫兹成像检测模块，所述太赫兹成像检测模块安装于所述微波冻干仓的上方：所述微波冻干仓内设置有可相对所述微波冻干仓移动的载物台；所述载物台设置在所述太赫兹成像检测模块成像的焦点位置。本系统可以实时监测微波冷冻干燥物料的表面结构和水分分布信息，有利于及时调整微波冷冻干燥的微波功率和压力，确保微波冷冻干燥物料的外观品质，获得外观良好的冻干产品。

技术领域

本发明属于微波冻干技术领域，特别涉及一种在线监测微波冷冻干燥过程中物料外观的系统及监测方法。

背景技术

冷冻干燥技术是在将产品进行预先速冻，冻结成固体后在真空环境下加热使固态水直接升华挥发，剩余未能结成冰的液态水分通过解析的方式被去除，这种冻干技术，能使物质形态停留在冻结时的冰架结构。因此，该干燥技术是目前已知的最能够保持食品品质的方法，包括保持食品外形、颜色、营养成分等，对食品营养的保留率高达85％以上，部分甚至可高达90％以上。但是长时间、高能耗限制了冻干食品的大规模应用。

近年来，微波冻干作为一种新型的干燥方式被很多科研人员研究，这种干制方式以微波加热取代传统的加热板传导加热，使食品处于整体加热的环境中，热量的传递和质量的传递变为同一方向，大大提高了干制效率。根据目前的研究结果，微波冷冻干燥的干制时间比单纯的冷冻干燥缩短30％的时间。

在对微波冻干的研究过程中，有采用光纤测温以获得食品内部的实时温度，但是也遇到了一些瓶颈，如研究人员发现香蕉、荔枝等物料会产生膨化作用而在表面形成很多不均匀的气泡，因此降低产品外观品质。同时光纤测温并不能获得食品在微波冻干过程中的实时水分含量信息，也无法及时获得食品外观品质的变化规律。尤其是食品外观作为给消费者的第一感官印象，能够影响消费者购买意愿。良好的宏观外形也意味着物料的超微结构保持得十分良好，而这恰恰可以作为干制方法的选择是否合适以及干制过程的工艺调节是否合理的重要评价指标。由于微波具有热效应，使得现有的红外成像无法有效地检测食品微波冻干过程中的外观形貌。由于目前技术手段无法了解微波冻干过程中外观品质变化规律，就无法控制整个微波冻干过程中物料的形状变化，这对微波冻干的产业化极为不利。

发明内容

针对目前微波冻干在食品进行干燥时无法监控物料外观形貌变化情况等问题，本发明提供一种在线监测微波冷冻干燥过程中物料外观的系统。

另一方面，本发明还提供基于上述在线监测微波冷冻干燥过程中物料外观的系统的一种微波冷冻干燥中物料外观的监测方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种在线监测微波冷冻干燥过程中物料外观的系统，包括微波冻干仓和太赫兹成像检测模块，所述太赫兹成像检测模块安装于所述微波冻干仓的上方：

所述微波冻干仓内设置有可相对所述微波冻干仓移动的载物台；所述载物台设置在所述太赫兹成像检测模块成像的焦点位置。

相应地，一种微波冷冻干燥中物料外观的监测方法，包括以下步骤：

在载物台上放置物料样品；

采用如上所述的在先监测微波冷冻干燥过程中物料外观的系统对物料进行冷冻干燥；

在微波冻干仓内上有规律地移动所述载物台，使所述载物台按照x-y二维平面移动，每移动一个像元即可获得物料样品的太赫兹时域信号，利用时域信号信息对像元进行赋值，获得一个x-y二维矩阵；

根据矩阵单元数值的大小转化为灰度图像。

本发明的有益效果为：