【摘要】：近年來，各種聯(lián)合干燥技術(shù)以其干燥時間短，能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用。果蔬中的水分主要以結(jié)合水，半結(jié)合水和自由水的狀態(tài)存在，大部分的自由水和半結(jié)合水在干燥過程中脫除，而結(jié)合水因與物料到固質(zhì)結(jié)合的非常緊密一般不能在干燥中去除。聯(lián)合干燥技術(shù)融合各種干燥技術(shù)的優(yōu)點，在物料干燥的不同的階段采用不同的干燥技術(shù)，脫除物料中大部分的自由水和半結(jié)合水。對物料干燥過程中的水分狀態(tài)及其水分分布的研究有利于為變溫聯(lián)合干燥過程干燥工藝、轉(zhuǎn)換點的確定以及數(shù)學模型的建立提供理論依據(jù)。目前，國內(nèi)外學者已經(jīng)利用無損檢測技術(shù)，如H核磁共振技術(shù)(HNMR)、計算機斷層技術(shù)(CT)以及γ射線等獲得物料水分的分布圖，而HNMR法測量速度快，結(jié)果精度高，攜帶信息多的特點使其應(yīng)用于果蔬干燥過程研究具有顯著優(yōu)勢。 論文應(yīng)用核磁共振及其成像技術(shù)研究胡蘿卜不同恒溫熱風溫度干燥過程中物料內(nèi)部水分的變化規(guī)律，試驗采用電熱恒溫干燥箱設(shè)備，分別在40℃、50℃、60℃、70℃和80℃的條件下對胡蘿卜切片進行熱風恒溫干燥。 論文第一部分研究了核磁共振總信號幅值與干基含水率的相關(guān)系數(shù)，并擬合出定標曲線。借助SPSS13.0軟件進行回歸分析，胡蘿卜樣品核磁共振總信號幅值與樣品干基含水率的相關(guān)系數(shù)R=0.999(R2=0.9991)，顯著性水平為α0.01，干基含水率在5.10%~90.71%之間，因此干基含水率與核磁共振信號幅值存在十分顯著的線性關(guān)系。定標曲線方程為y=3.1784x+107.97，x代表干基含水率，y代表信號幅值，通過定標曲線可以得到胡蘿卜未知樣品的含水率以及干燥過程中物料內(nèi)部各狀態(tài)水分的含量。 論文第二部分研究胡蘿卜不同溫度熱風干燥對物料內(nèi)部水分狀態(tài)及其分布的影響。制作胡蘿卜切片直徑為25mm，厚度10mm五個，分別在不同的熱風溫度下干燥，，至濕基含水率≤10%為止。通過T2反演譜分析得出：譜中包含三個波峰(即三種狀態(tài)的水分)，證實胡蘿卜片中水分以結(jié)合水、半結(jié)合水和自由水狀態(tài)存在；干燥過程改變了胡蘿卜樣品中水的分布和結(jié)合狀態(tài)，自由度高的水分向自由度低的遷移；隨著干燥溫度升高，干燥速率加快，但溫度為80℃時，由于物料表面結(jié)殼阻礙了水分的外遷從而影響干燥速率。 論文第三部分對樣品在40℃和70℃的條件下干燥過程中不同時段的成像研究。通過成像可視化物料內(nèi)部水分的分布，樣品內(nèi)部水分分布不均勻。從成像的偽彩圖我們清晰看到，隨著干燥時間的延長，圖像的亮度變?nèi)�，由于溫度梯度和水分梯度的分布，外層的水分先被蒸發(fā)。干燥后期使物料收縮嚴重阻礙了水分的外遷，另外，此時的水分與固質(zhì)的結(jié)合更緊密，干燥速率處于降速段，但是70℃干燥條件下溫度相對較高，破壞了樣品的組織，從圖像上看亮度變?nèi)跛俾氏鄬Ω臁?論文第四部分研究反演軟件算法對不同信噪比(SNR)的適應(yīng)性，通過仿真我們得出當SNR40時，聯(lián)合迭代重建算法(SIRT)反演的結(jié)果穩(wěn)定，論文中第三部分試驗采集的信號的SNR都大于40，所以反演的結(jié)果可信；而當SNR40時，反演譜出現(xiàn)假峰或者峰變的尖銳，短弛豫組分的信噪比低于長弛豫組分的信噪比，所以短弛豫組分受干擾更大。 低場核磁技術(shù)揭示了胡蘿卜干燥過程內(nèi)部水分的變化規(guī)律，為果蔬干燥參數(shù)的研究提供了一種有效方法。
【圖文】：

MRI的空間編碼技術(shù)是采用梯度磁場，以達到層面選擇的目的。對一個選定層面的體素進行相位編碼和頻率編碼核磁共振信號時便具有二維空間信息，經(jīng)相位編碼梯度多的信號確定每一體素的空間位置和信號強度，經(jīng)二維傅立圖像。現(xiàn)狀，2004年，Bertram et al[29]等利用低場強的NMR研究了動性，發(fā)現(xiàn)與額外的肌原纖維蛋白水分子數(shù)目相關(guān)的NMR特性是有聯(lián)系的，并且縱肌的收縮與橫肌縮水是肌原纖維動力。2007年，Prabal.K.Ghosh.et al[30]利用自旋回波序列磁種子干燥過程中的水分分布圖像，通過分析利用該圖像研數(shù)學模型為谷物的干燥提供理論基礎(chǔ)。而Lodi.et al[31]利用包儲存過程中水分分布和移動進行研究，得出水分的均勻和杏仁面包的變質(zhì)發(fā)揮著基礎(chǔ)作用的結(jié)論。Sally G. Hardin術(shù)測量木板干燥過程中的水分分布，證明了在含有纖維素共振可以提供有用的可視化和定量的水分分布數(shù)據(jù)。

當自旋核不加外加磁場時，質(zhì)子的排列處于無序狀態(tài)，其南、北極的朝向是隨機的、瞬間即變的，各瞬間不同朝向質(zhì)子的磁力將互相抵消，物質(zhì)不顯示磁性。即生物組織的宏觀磁矩M=0。如圖2-1所示：圖 2-1 無外加磁場時質(zhì)子宏觀磁矩Fig.2-1 Macro magnetic moment of protons when there is no additional magnetic field分析證明，自旋并不完全與磁場趨向一致，而是傾斜一個角度θ。當外加主磁場B0時，氫原子核自旋的同時，又沿主磁場方向作圓周運動，將質(zhì)子磁矩的這種運動稱為拉莫爾進動，它與陀螺在地球引力的作用下的運動類似，如圖2-2所示。
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：R445.2

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本文編號：2707507