環(huán)境舒適度對酥性餅干吸濕特性的影響

環(huán)境舒適度對酥性餅干吸濕特性的影響

在運輸和儲存過程中，由于環(huán)境濕度的潮濕，堅果的水位變軟，從而降低。因此，我們調(diào)查了干果的濕特性，并為它們提供了更可靠的防潮包裝保護。這是一個非常重要和重要的問題，中國目前的研究還很少。本文以酥性餅干為研究對象,研究環(huán)境溫度、相對濕度對其平衡含水率的影響,借助已有等溫度吸濕模型,比較獲得可用于描述酥性餅干產(chǎn)品的等溫吸濕模型。在此基礎上,推導用于這類餅干產(chǎn)品防潮包裝保質(zhì)期的預測模型。1對食品等溫吸附特性的研究食品、金屬等都是容易吸收水分或在表面吸附水分,引起潮解、長霉或腐蝕的產(chǎn)品,為使對上述產(chǎn)品的防潮包裝達到良好的效果,則需要對被包裝產(chǎn)品的吸濕特性進行充分的了解。研究食品平衡含水率與環(huán)境相對濕度關系的等溫吸附理論成為世界各國學者研究關注的焦點。經(jīng)過大量的研究,相繼提出了許多用于描述食品水分等溫吸附特性的模型,但是沒有一個模型能夠?qū)φ麄€水分度范圍給出精確的結果。其中常用于評價食品平衡含水率的經(jīng)驗模型主要有以下四種:1.1標準偏差模型1967年,Thompsom在測定了玉米等多種物料的平衡含水率后對著名的Henderson原始模型進行了修正,得出如下數(shù)學模型:1.2標度鎖pmcp模型1.3osin模型的發(fā)展1946年,Oswin經(jīng)過對農(nóng)作物平衡含水率的研究提出Oswin模型,后來經(jīng)過學者研究發(fā)現(xiàn),模型中的常數(shù)與溫度呈線性關系,從而對Oswin模型進行了修正,得到如下模型:1.4數(shù)學模型的建立Halsey通過對多層分子凝縮作用的理論研究,于1978年,通過多次實驗研究修正后,得出如下的數(shù)學模型:式中,RH—環(huán)境相對濕度,%;T—絕對溫度,K;M—物料平衡含水率,%;A、B、C-與物料性質(zhì)相關的常數(shù)。2材料和方法2.1bopp/vmcpp復合材料的制備香濃奶酥餅干由蘇州一食品廠提供,生產(chǎn)日期為2007年8月29日,單包質(zhì)量為100g,用BOPP/vmCPP復合材料包裝。THS-AOC-100AS恒溫恒濕實驗機慶聲科技有限公司;DHS-20紅外水分測定儀上海天平廠。2.2平衡含水率稱取質(zhì)量為2.500g的餅干試樣三份,分別置于質(zhì)量已知的干燥玻璃皿(加蓋)內(nèi),并稱取記錄成套玻璃皿及內(nèi)裝試樣的總質(zhì)量。將其一同放進設定好溫濕度條件的恒溫恒濕箱內(nèi),打開蓋子,將其斜撐在玻璃皿邊緣,保證內(nèi)裝試樣與環(huán)境充分接觸。溫度條件設定為:25、32、42℃;濕度條件設定為:15%、25%、35%、45%、55%、70%、80%、90%。參照GB/T5009.3-2003《食品中水分的測定》中的方法,每隔1h加蓋取出試樣稱量一次總質(zhì)量,直至前后兩次的質(zhì)量之差小于0.001g時,認為此時內(nèi)裝餅干的含水量已達到平衡。將試樣迅速轉(zhuǎn)移到紅外水分測定儀的鋁質(zhì)托盤上,進行含水率的測定并記錄數(shù)據(jù)。試樣平衡含水率的計算公式為:其中mi-試樣烘干前的質(zhì)量(g);mj-試樣烘干后的質(zhì)量,即干物質(zhì)的質(zhì)量(g)。實驗測出酥性餅干在不同溫濕度條件下的平衡含水率,繪制其等溫吸濕特性曲線。3濕度對餅干等溫穩(wěn)定性的影響在三個溫度條件下,實驗測出的各個濕度餅干的平衡含水率數(shù)據(jù)如圖1所示。從圖1中的曲線可以看出,總體上溫度對餅干的吸濕特性曲線影響不顯著。三個實驗溫度下,濕度從15%~90%的范圍內(nèi),餅干的平衡含水率在1.94%~16.20%的區(qū)域內(nèi),其等溫吸濕特性曲線呈反S型。即在同一溫度條件下,餅干的平衡含水率隨濕度的增大,呈現(xiàn)先緩慢增加再迅速增加的趨勢;另外,在低濕度范圍內(nèi)(約30%以下),環(huán)境溫度越高,餅干的平衡含水率越低,相反,在濕度高于30%的范圍里,溫度越高,餅干的平衡含水率也越高。4模型擬合度評價本文使用上述的4種三參數(shù)的經(jīng)驗模型與實驗所得的數(shù)據(jù)點進行擬合,得到的方程中各個參數(shù)以及評價指標見表1。利用Matlab編程計算后給出的SSE(誤差平方和)、RMSE(標準差)、R-squre(協(xié)同因素)以及AdjustedR-squre4個評價指標對各模型的準確度進行評價,其中前兩個指標值越接近“0”,模型擬合效果越好,后兩個則是越接近“1”,模型擬合效果越好。在25℃時四個模型的擬合圖形見圖2。將擬合得到的4個評價指標進行整理,綜合考慮4個模型對實驗數(shù)據(jù)的擬合程度,最好的均為MOS模型。所以可以得出結論,MOS模型是最適合用于描述本實驗餅干的吸濕特性曲線的模型,即酥性餅干的吸濕特性曲線模型為:擬合結果如圖3,相關系數(shù)可達0.99以上。5采用p-2/wsop/p-nh3-包裝工藝模型根據(jù)費克第一擴散定律與亨利定律可以得到:式中:m-水蒸氣在單位時間(s),單位面積(cm2)上的滲透量,cm3/(s·cm2);P-水蒸氣透過包裝材料的滲透系數(shù),g·cm/(cm2·s·kPa);p1、p2-包裝材料外側(cè)、內(nèi)側(cè)的壓強,Pa;d-包裝材料厚度,cm。另外,水蒸氣滲透量(透濕率)qMW與m之間的關系為:式中:S-包裝總面積,cm2;t-時間,s。則由式(11)與(12)可得:又有p1-p2=pθ·Δh%=pθ·(RH1-RH2)代入式(13)得:式中:pθ-θ℃時的飽和水蒸氣壓強,kPa;Δh%-包裝材料兩側(cè)的相對濕度差,%;RH1、RH2-包裝外測、內(nèi)測的相對濕度,%。求導得到含水率隨時間的變化率為:將式(10)代入得:整理積分得到餅干的防潮包裝保質(zhì)期預模型:式中:q1-初始透濕量,g;q2-臨界透濕量,g。6餅干透濕系數(shù)及初始含水率的測定利用上述推導出的預測模型式(18),對市售100g香濃奶酥餅干的保質(zhì)期進行理論值的計算,存條件為25℃,相對濕度65%。使用的包裝材料BOPP/vmCPP,經(jīng)國家輕工業(yè)包裝制品質(zhì)量監(jiān)督測中心測得Bopp/vmCPP的透濕系數(shù)為0.51×10-1g·cm/cm2·s·Pa,薄膜厚