一种建立快速检测柠檬烘干过程中色差模型的方法及应用与流程

[0001]
本发明属于食品加工技术领域，尤其涉及一种建立快速检测柠檬烘干过程中色差模型的方法及应用。


背景技术：

[0002]
柠檬(citrus limon)又名黎檬，芸香科柑橘属常绿小乔木，其果实作为水果鲜食或加工用，富含柠檬酸、vc、黄酮类、挥发油等多种营养成分，具有杀菌、清热解暑、开胃健脾、提升润喉等功效，对高血压、口腔溃疡、结石等多种疾病具有预防和辅助治疗功效。柠檬鲜果加工产品多样，其中柠檬干片是主要加工产品之一，作为果干泡水饮用，深受消费者喜爱。
[0003]
采用热风烘干是干制加工柠檬片的主要加工方法之一，现有生产中常用的烘干设施为恒温热风干燥设备，烘干温度范围主要在60℃-80℃之间，烘干时间范围通常为0.5-9小时。
[0004]
柠檬片富含多种营养成分，切分后造成细胞破损，在烘干过程中易产生酶促褐变和非酶褐变，导致烘干后产品表面色泽褐变或变黑，严重影响产品外观质量，因此在烘干过程中需控制好烘干工艺，降低由柠檬片外观色泽劣变造成的品质降低。柠檬干片外观色泽常作为判断商品质量好坏的重要依据，可采用色差值来进行色泽的定量测定。
[0005]
现有生产中常用肉眼和凭借经验对烘干过程中柠檬片的色泽变化进行判定，存在较大误差，且在动态干燥过程中无法及时准确判断。


技术实现要素：

[0006]
为了解决以上技术问题，本发明提供一种建立快速检测柠檬烘干过程中色差模型的方法及应用，解决柠檬片在热风烘干过程中产品外观色泽的动态变化情况科学预测问题，快速、稳定，重复性好；实现柠檬片热风烘干过程中烘干工艺与产品商品质量间的科学预测与检验，通过预测模型制定合理的干燥工艺和烘干设备运行程序，进而保障产品质量的稳定性。
[0007]
为解决以上技术问题，本发明建立一种快速检测柠檬烘干过程中色差模型的方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0008]
(1)柠檬片样品的制备：新鲜柠檬清洗杀菌后切片，平铺；
[0009]
(2)热风干燥处理，每隔30min测定一次样品指标变化，直至每处理样品烘干为止；
[0010]
(3)测定烘干过程中的色差值(l*、a*和b*)；
[0011]
(4)建立回归检测模型；
[0012]
(5)预测产品色差值(l*、a*和b*)，即可。
[0013]
所述测定指标步骤中测定色差。
[0014]
所述测定色差为测定柠檬片果心至边缘1/2处实心部位果肉的色差值，避开果核，每处理重复测定35片，每片测定2个平行点。
[0015]
所述回归检测模型：
[0016]
y(l*)＝65.031-0.876h-0.214t，
[0017]
y(a*)＝-6.425+0.341h+0.032t，
[0018]
和y(b*)＝5.188+0.864h；其中，h为烘干时间，t为烘干温度。
[0019]
所述烘干处理方式为恒温热风干燥。
[0020]
利用本发明中方法建立的模型的应用，为在快速检测柠檬片烘干过程中色差值的应用。
[0021]
具体包括以下步骤：
[0022]
1)提供待检测柠檬的烘干温度t和烘干时间h；
[0023]
2)将步骤1)中烘干温度t、烘干时间h代入下述方程中，得到所述烘干过程中待测柠檬片的色差值，所述色差值包含l*，a*，b*值，所述l*值代表cie l*a*b*色空间系统中的明暗度坐标，a*代表cie l*a*b*色空间系统中红-绿轴的色度坐标；b*代表cie l*a*b*色空间系统中黄-蓝色的色度坐标；
[0024]
y(l*)＝65.031-0.876h-0.214t，
[0025]
y(a*)＝-6.425+0.341h+0.032t，
[0026]
y(b*)＝5.188+0.864h；其中，h为烘干时间，t为烘干温度，即得。烘干温度(t)的单位为摄氏度，时间(h)的单位为小时。
[0027]
色差值的界定：l*值≥41、a*≤-0.5，b*≤13，需要同时满足以上这三个条件。在这个色差值范围内，柠檬干片才有较好的商品性，超出该范围的柠檬片颜色出现暗淡、变黑等问题。
[0028]
所述烘干温度为60℃-80℃，烘干时间为0.5-9小时。
[0029]
所述柠檬片切片厚度3
±
1毫米。
[0030]
本发明针对上述热风烘干温度范围，测定了不同温度下柠檬片烘干时间变化过程中的色差动态变化值，并以烘干时间和烘干温度为自变量，建立了60℃-80℃烘干温度范围内，各烘干时间段柠檬片的色差值(l*、a*、b*)的线性回归模型。发现柠檬片烘干过程中l*、a*值主要受烘干时间和烘干温度的影响，影响程度均大于60％；b*值主要受烘干时间的影响，影响程度为89.2％。
[0031]
本发明中一种通过柠檬片恒温热风烘干过程中烘干温度和烘干时间来快速预测柠檬片色差值(l*、a*、b*)的方法，通过该方法可以实现柠檬片热风烘干过程中烘干工艺与产品商品质量间的科学预测与检验，通过预测模型制定合理的干燥工艺和烘干设备运行程序，进而保障产品质量的稳定性。
具体实施方式
[0032]
具体操作过程通过具体实施例进行详细阐述，但本发明并不限于以下实施例：所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得：
[0033]
所用的色差检测器为cr-400型色差仪(日本konica)；烘干设备为dhg-9075a型电热恒温鼓风干燥箱(上海齐欣科学仪器有限公司)；称量设备为ja31002型电子天平(上海精天电子仪器有限公司)。
[0034]
所用的试验原料(柠檬)采收于四川省资阳市安岳县龙台镇柠檬种植基地，品种名
为“尤力克”，大小均匀，成熟度一致，无残、病、次果。
[0035]
柠檬片烘干过程中色差值的快速检测方法，为柠檬片的制备、分时测试定标集样品的重量和色差值(l*、a*和b*)、建立回归预测模型、采集预测集样品色差值(l*、a*和b*)。
[0036]
实施例1
[0037]
建立快速检测柠檬烘干过程中色差模型的方法，步骤如下：
[0038]
(1)柠檬片样品的制备：柠檬鲜果，表面清洗杀菌，横切成3mm的片，均匀平铺；(2)热风干燥，烘干处理，每隔30min测定一次样品指标变化，直至每处理样品烘干为止；烘干处理为恒温热风干燥。烘干处理温度分别为60℃、70℃、80℃。
[0039]
(3)测定指标；测定指标步骤中测定色差，具体色差为测定柠檬片果心至边缘1/2处实心部位果肉的色差值，避开果核，每处理重复测定35片，每片测定2个平行点。
[0040]
(4)建立回归检测模型；回归检测模型：
[0041]
y(l*)＝65.031-0.876h-0.214t，
[0042]
y(a*)＝-6.425+0.341h+0.032t，
[0043]
和y(b*)＝5.188+0.864h；其中，h为烘干时间，t为烘干温度。
[0044]
色差值包含l*，a*，b*值，l*值代表cie l*a*b*色空间系统中的明暗度坐标，a*代表cie l*a*b*色空间系统中红-绿轴的色度坐标；b*代表cie l*a*b*色空间系统中黄-蓝色的色度坐标。烘干温度(t)的单位为摄氏度，时间(h)的单位为小时。
[0045]
(5)测定产品色差值(l*、a*和b*)，即可。将烘干温度(t)和烘干时间(h)代入上述方程中，得到所述烘干过程中待测柠檬片的含水率和色差值。
[0046]
实施例2
[0047]
工艺流程：柠檬鲜果
→
表面清洗杀菌
→
切片(横切，厚度为3mm)
→
均匀平铺于托盘中
→
热风干燥
→
指标测定。
[0048]
切分后的柠檬片随机混合，均分平铺装入5个规格相同的托盘中，分别将托盘置于已预设温度(60℃、70℃、80℃)的电热恒温鼓风干燥箱中进行烘干处理，每隔30min测定一次样品指标变化，直至每处理样品烘干为止。
[0049]
测定指标
[0050]
色差：测定柠檬片果心至边缘1/2处实心部位果肉的色差值，避开果核。每处理重复测定35片，每片测定2个平行点。
[0051]
数据分析
[0052]
试验数据采用spss软件进行处理。
[0053]
结果
[0054]
本实施例中分别在60℃、70℃、80℃对应的采集时间内进行了柠檬干片含水率和色差值(l*、a*和b*)的测定，结果见表1
[0055]
表1柠檬干片在不同干燥温度下的色差值
[0056]
[0057][0058]
注：烘干过程中观察不同温度下柠檬片烘干过程中的外观颜色变化，当外观颜色明显褐变，已不具有商品性后即停止记录重量和色差值。
[0059]
柠檬片烘干温度(t)、烘干时间(h)与色差值(l*、a*、b*)建立回归方程
[0060]
分别以柠檬片色差值l*、a*、b*作为因变量，烘干时间和烘干温度作为自变量，得到模型3，模型4，模型5，回归分析结果见表2和表3。
[0061]
表2以烘干时间和烘干温度作为自变量分别与色差值的回归分析结果
[0062][0063]
表3模型回归系数表
[0064][0065]
回归结果分析：
[0066]
从表4可看出，烘干时间和温度作为自变量时，l*值有65.4％受到烘干时间和烘干温度的影响；a*值有75.2％受到烘干时间和烘干温度的影响；b*值有89.2％受到烘干时间的影响。验证回归式显著性的f值分别是30.201、48.402、273.084，sig.均为0.000＜0.01，为“极显著”，表明组成回归式统计上均是极显著的。
[0067]
从表5可得出，回归方程式分别是y(l*)＝65.031-0.876h(时间)-0.214t(温度)；y(a*)＝-6.425+0.341h(时间)+0.032t(温度)；y(b*)＝5.188+0.864h(时间)，各回归系数均极显著，p值(sig.)均小于0.01。
[0068]
实施例3
[0069]
利用本发明中方法建立的模型的应用，为在快速检测柠檬片烘干过程中色差值的应用。本发明中方法的应用，为所述方法中回归检测模型适用烘干温度范围：60℃-80℃，烘干时间范围：0.5-9小时。
[0070]
模型建立后其它人在这个范围和时间内的，只要将时间和温度输入算出相应的相，然后这些值满足l*值≥41、a*≤-0.5，b*≤13，就算是合格或优质的产品。
[0071]
具体包括以下步骤：
[0072]
1)提供待检测柠檬的烘干温度t和烘干时间h；切片厚度3毫米。
[0073]
2)将步骤1)中烘干温度t、烘干时间h代入下述方程中，得到所述烘干过程中待测柠檬片的色差值，所述色差值包含l*，a*，b*值，所述l*值代表cie l*a*b*色空间系统中的明暗度坐标，a*代表cie l*a*b*色空间系统中红-绿轴的色度坐标；b*代表cie l*a*b*色空间系统中黄-蓝色的色度坐标；
[0074]
y(l*)＝65.031-0.876h-0.214t，
[0075]
y(a*)＝-6.425+0.341h+0.032t，
[0076]
y(b*)＝5.188+0.864h；其中，h为烘干时间，t为烘干温度，即得。烘干温度(t)的单位为摄氏度，时间(h)的单位为小时。
[0077]
试验一
[0078]
选取新鲜柠檬，新鲜柠檬清洗杀菌后切片，切片厚度3毫米，平铺；热风干燥，烘干处理，每隔30min测定一次样品指标变化，直至每处理样品烘干为止；运用仪器测定色差，即测定柠檬片果心至边缘1/2处实心部位果肉的色差值，避开果核，每处理重复测定35片，每片测定2个平行点，得到实际测量的色差值l*、a*、b*。
[0079]
运用本发明回归预测模型进行l*、a*、b*值的测算，并计算实际测量值与预测值差值，结果见表4。
[0080]
表4柠檬片在烘干过程中色差值l*、a*、b*及其预测值
[0081]
[0082][0083]
利用表4中本发明的预测值与实际色差值分别建立回归模型，得到y(l*)＝-6.668+1.434*x(y表示实际测量的色差l*值，x表示本发明预测色差值l*)，决定系数(r2)为0.674(p＜0.0001)，实际测量色差值l*与预测值l*差值的绝对值最大为3.53，最小为0.21；y(a*)＝0.635+1.157x(y表示实际测量的色差a*值，x表示本发明预测色差值a*)，决定系数(r2)为0.749(p＜0.0001)，实际测量色差值a**与预测值a*差值的绝对值最大为0.91，最小为0.01；y(b*)＝-0.013+1.009x(y表示实际测量的色差b*值，x表示本发明预测色差值b*)，决定系数(r2)为0.905(p＜0.0001)，实际测量色差值b*与预测值b*差值的绝对值最大为1.29，最小为0.02；可见，本发明预测值与实际测量值接近，检测准确度较高，可以用于柠檬片烘干过程中色差值l*、a*、b*的预测。
[0084]
本发明通过检测模型制定合理的干燥工艺和烘干设备运行程序，进而保障产品质量的稳定性。通过烘干温度和烘干时间对柠檬片烘干色差值的预测方法，采用该方法可实现根据柠檬片烘干条件预测烘干过程中产品色泽变化情况的科学预测，有利于实现对烘干过程中加工工艺的科学制定与调整和对产品质量的准确掌握。
[0085]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点，上述实施例和说明书所描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。