基于三维视觉技术的苹果片干燥过程形态变化研究

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干燥是苹果加工的一种重要方式。然而苹果片干燥过程中极易发生不同程度的卷曲、收缩等形态变化,对干制品品质及精细化加工产生影响。本文将三维视觉技术应用于苹果片干燥过程形态变化检测,首先研究了不同干燥条件及物料状态对苹果片干燥过程曲面面积收缩率、高度标准差及平均曲率的影响;其次,研究了不同预处理方式对苹果片干燥过程三维形态变化以及干燥动力学、色泽、风味、总多酚含量和抗氧化特性的影响;在此基础上,选择预处理后的苹果片,研究其细胞壁果胶含量及纳米结构的变化,将其与苹果片干燥过程三维形态变化相结合,探究两者相关关系。本文主要研究结果如下:(1)应用三维视觉技术获取苹果片干燥过程的点云图像,经过点云处理选择曲面面积收缩率、高度标准差和平均曲率来评价苹果片干燥过程中的三维形态变化,该检测方法可以准确地描述苹果片干燥过程的收缩、表面卷曲以及表面局部光顺程度。(2)干燥温度越高,干燥风速(11 m/s除外)或介质相对湿度越大,苹果片干燥过程的收缩变化越快或干燥终点收缩率越大,局部光顺程度越小;切片厚度越大,苹果片干燥过程收缩越小,局部光顺程度越差。苹果片干燥过程的表面卷曲程度随着干燥温度、干燥风速和切片厚度的增加而降低,随着干燥介质相对湿度的增加而增大。干燥风向对样品干燥过程的收缩和局部光顺程度并无显著影响,但表面卷曲程度法线方向比切线方向的减少了64.5%。切分角度对样品干燥过程三维形态变化并无显著影响。(3)烫漂预处理和果胶酶预处理可增加苹果片干燥过程的收缩,降低表面卷曲程度,减少局部的光顺程度。超声波处理后的苹果片干燥过程收缩率略有增加,超声时间较短,表面卷曲程度和局部光顺程度并无明显变化,而超声时间为60 min时表面卷曲程度降低,局部光顺程度也减小。糖渍处理增加了苹果片的收缩率,降低了表面卷曲程度,局部光顺程度也有所变化。除此之外,不同预处理后苹果片的干燥动力学以及色泽、风味等品质特性也有不同程度变化。(4)烫漂处理和果胶酶处理的苹果片细胞结构被明显破坏,但果胶特征基团基本不发生变化,预处理后苹果片的水溶性果胶(WSP)含量均增加,碱溶性果胶(NSP)含量均降低。对烫漂处理60 s的样品WSP的链长及链宽进行分析发现,其链长主要分布在300-600 nm、600-900 nm和900-1200 nm之间,所占比例分别为26.67%,33.33%和16.67%,而链宽主要分布在≤50 nm,50-60 nm和60-70 nm之间,所占比例分别为27.50%,40.00%和17.50%。超声波处理60 min时果胶大分子链长及链宽明显降低,此时样品的三维形态变化也明显减小。该研究明确了不同因素对苹果片干燥过程三维形态变化的影响,对干制品外观品质的改善具有重要意义;揭示了三维形态变化与果胶特性变化的相关关系,对阐述三维形态变化机理以及形态调控具有重要意义。
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