预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法与流程

本发明涉及食品科学与加工
技术领域：
，特别涉及一种预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法，该技术可直接应用于企业在线检测风干肉的水分含量和干燥速率。
背景技术：
：风干肉制品在我国历史悠久，由于风味独特和常温易贮藏等特点受到广大消费者喜欢。风干是风干肉加工的关键工序，热风干是目前企业广泛采用的干燥方式。水分含量的传统测定方法为对肉与肉制品进行加热，使其中的水分蒸发，当肉与肉制品的重量不发生变化时，此时的重量即为干物质含量，重量减少量即为水分含量。干燥速率是在水分含量测定基础上计算得出得，即某一干燥时刻每克肉每分钟脱除的水分重量。现有测定方法是：在风干前，gb/t9695.15-2008《肉与肉制品水分含量测定》中规定的直接干燥法测定实验所用冻肉的水分含量，在风干中，风干设备自动称重系统每5min记录一次风干肉的重量，并计算风干肉的水分含量。干燥速率的计算如下：每5min减少的重量除以5，再除以风干肉的干重即为每克干重每分钟脱除的水分重量。这一测定方法过程繁琐，耗时长，难以实现准确并快速的在线实时监测产品水分含量。使得在风干肉加工企业中，由于缺乏快速测定水分含量和干燥速率的方法，风干肉的水分含量全凭经验和感觉控制，造成产品品质参差不一。因而，面对现有的风干肉风干过程中水分含量在线检测难的问题，能为风干肉风干过程的优化和控制提供理论依据非常必要。技术实现要素：本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本发明还有一个目的是提供一种预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法，仅需在肉品风干过程中获得其酰胺ⅰ谱带，就能实现在线对风干肉的水分含量和干燥速率的测定，方法简便、准确度高，且实时性强。为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法，包括以下步骤：步骤1、测量得到风干过程中样品肉的酰胺ⅰ谱带；步骤2、取所述酰胺ⅰ谱带的第一个吸收峰的峰顶点的吸收度值分别代入水分含量公式和干燥速率公式，计算即得所述风干肉在热风干过程中的水分含量和干燥速率预测值；其中，所述水分含量公式为：水分含量(％)＝4082.5*峰1顶点吸收度值-392.35；所述干燥速率公式为：干燥速率(min-1)＝815.32*峰1顶点吸收度值-87.39。优选的是，所述的预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法中，所述酰胺ⅰ谱带的测量方法如下：步骤1.1、测量得到样品肉在光谱范围为4000-600cm-1的中红外光谱图；步骤1.2、在步骤1得到的中红外光谱图中剪切光谱范围为1700-1600cm-1的谱带，即得所述酰胺ⅰ谱带。优选的是，所述的预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法中，所述步骤1.1中的样品肉为去掉风干肉表面硬壳后，最表面的一层肉品。优选的是，所述的预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法中，在剪切所述中红外光谱图前还需将所述中红外光谱图中的h2o峰和co2峰去除。优选的是，所述的预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法中，通过将所述酰胺ⅰ谱带进行二阶求导，然后平滑处理，得到具有多个吸收峰的光谱图，其中所述光谱图中的第一个吸收峰的峰顶点吸收度值即为所述峰1顶点吸收度值。优选的是，所述的预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法中，所述水分含量公式和干燥速率公式的得到方法为：步骤2.1、将实验肉品在温度为-0.5℃下解冻后，切成1.5*1.5*3cm的立方体肉块，且所述肉块的长轴方向平行于所述实验肉品的肌纤维方向；步骤2.2、将所述立方体肉块以其长轴方向垂直于地面的方向挂在能够自动称重的风干箱内进行风干；步骤2.3、将步骤2.2中水分含量降到70％、65％、60％、55％、50％和45％的立方体肉块分别取出，并分别测量得到对应的酰胺ⅰ谱带以及干燥速率值；步骤2.4、取所述酰胺ⅰ谱带中的各个吸收峰的峰顶点的吸收度值与实验肉品的水分含量和干燥速率值分别进行拟合，得到对应于不同吸收峰的峰顶点吸收度值的线性方程；步骤2.5、在步骤2.4中取吸收峰的峰顶点吸收度值与实验肉品水分含量和干燥速率分别线性相关系数最大的线性方程，即得所述水分含量公式和干燥速率公式。优选的是，所述的预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法中，步骤2.5中与实验肉品水分含量和干燥速率线性相关系数最大的吸收峰的峰值顶点吸收度值为所述酰胺ⅰ谱带的第一个吸收峰的峰值顶点吸收度值。优选的是，所述的预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法中，所述实验肉品水分含量和干燥速率和所述第一个吸收峰峰顶点吸收度的线性相关系数分别为0.943和0.838。优选的是，所述的预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法中，步骤2.2中风干箱内的风干条件为：温度35℃、相对湿度60％以及风速3m.s-1。本发明至少包括以下有益效果：本发明针对风干过程中水分含量和干燥速率的现有检测技术中存在的问题进行改进，仅需在获得风干过程中肉品的酰胺ⅰ谱带后，选取酰胺ⅰ谱带中的第一个吸收峰的峰顶点的吸收度值代入相应的水分含量和干燥速率的公式，即可得出检测肉品的水分含量和干燥速率，方法简单易操作，且实时性强，能够使得企业随时获得生产风干肉品的干燥速率参数，进而保证生产风干肉品的品质的统一性。本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本发明所述的风干过程中风干肉的水分含量和干燥速率与风干时间的关系图；图2为本发明所述的肉品风干至不同水分含量的中红外光谱图；图3为本发明所述的风干肉水分含量测定值和干燥速率测定值及酰胺ⅰ谱带第一个吸收峰峰顶点吸收度的直线相关性图；图4为本发明所述的风干肉水分含量测定值和干燥速率测定值及酰胺ⅰ谱带第二个吸收峰峰顶点吸收度的直线相关性图；图5为本发明所述的风干肉水分含量测定值和干燥速率测定值及酰胺ⅰ谱带第三个吸收峰峰顶点吸收度的直线相关性图；图6为本发明所述的风干肉水分含量测定值和干燥速率测定值及酰胺ⅰ谱带第四个吸收峰峰顶点吸收度的直线相关性图；具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。本发明提供一种预测风干肉在热风干过程中水分含量和干燥速率的方法，包括以下步骤：步骤1、测量得到风干过程中样品肉的酰胺ⅰ谱带；步骤2、取所述酰胺ⅰ谱带的第一个吸收峰的峰顶点的吸收度值分别代入水分含量公式和干燥速率公式，计算即得所述风干肉在热风干过程中的水分含量和干燥速率预测值；其中，所述水分含量公式为：水分含量(％)＝4082.5*峰1顶点吸收度值-392.35；所述干燥速率公式为：干燥速率(min-1)＝815.32*峰1顶点吸收度值-87.39。在上述方案中，通过对风干肉品测量得到酰胺ⅰ谱带，然后将谱带中的第一个吸收峰的峰顶点的吸收度值代入公式，既能得到风干肉品的水分含量和干燥速率的预测值，方法简单易实现，且能够实现在线快速预测，从而满足了企业生产过程中对产品品质的监控的要求，克服了现有检测方法过程繁琐，耗时长的缺陷。一个优选方案中，所述酰胺ⅰ谱带的测量方法如下：步骤1.1、测量得到样品肉在光谱范围为4000-600cm-1的中红外光谱图；步骤1.2、在步骤1得到的中红外光谱图中剪切光谱范围为1700-1600cm-1的谱带，即得所述酰胺ⅰ谱带。在上述方案中，本发明的样品肉的中红外光谱图是在vertex80v型傅里叶变换红外光谱仪(bruker,germany)上测试的，所述红外光谱仪上配有atr附件、kbs-5偏振片(piketechnologies,inc.,madison,wi)、晶体ge片(80×20×4mm；piketechnologies,inc.,madison,wi)，检测器为液氮冷却的mct检测器，晶体ge片有一个45°的孔径角，可产生20次内反射。将样品肉放于atr附件的晶体上，用压头紧压，使样品和晶体充分接触。实验参数设置如下：采用积分球漫反射，分辨率8cm-1，扫描次数64次，光谱扫描范围为4000-600cm-1，即得风干至不同水分含量的风干肉的中红外光谱图，如图2所示。同时，在测试前，需要对ge晶体片进行清洗，先用丙酮清洗，然后用去离子水进行清洗，并用脱脂棉擦干，从而保证了获得的中红外光谱图的准确性。而后对得到的中红外光谱图进行剪切光谱范围为1700-1600cm-1的谱带，即可获得酰胺ⅰ谱带。当然也可以采用其他型号的红外光谱仪进行测试。一个优选方案中，所述步骤1.1中的样品肉为去掉风干肉表面硬壳后，最表面的一层肉品。在上述方案中，样品肉在风干过程中表面失水较之内部严重，坚硬，因而通过将样品肉表面风干形成的硬壳去掉，然后取内部薄薄的一层肉品进行中红外光谱图的获取。一个优选方案中，在剪切所述中红外光谱图前还需将所述中红外光谱图中的h2o峰和co2峰去除。在上述方案中，在中红外光谱图的获取后，水分h2o和二氧化碳co2对于后续酰胺ⅰ谱带的准确性具有很大的影响，因而在中红外光谱图的剪切前对h2o峰和co2峰去除，能够进一步保证酰胺ⅰ谱带的准确性。在本发明中首先对得到的中红外光谱图利用opus7.5软件进行处理和分析，其中利用气候补偿谱图处理方法进行的h2o和co2峰去除，当然也可以用其他的软件对中红外光谱图进行处理和分析。一个优选方案中，通过将所述酰胺ⅰ谱带进行二阶求导，然后平滑处理，得到具有多个吸收峰的光谱图，其中所述光谱图中的第一个吸收峰的峰顶点吸收度值即为所述峰1顶点吸收度值。在上述方案中，通过对酰胺ⅰ谱带进行二阶求导和平滑能够进一步明确原酰胺ⅰ谱的吸收峰。在本发明中，采用了了平滑点数9对酰胺ⅰ谱带进行平滑处理，在原谱带上得到了4个吸收峰，当然也可以使用5点、15点以及21点等的平滑模型，但本发明通过实现发现，9点平滑模型的平滑效果较为适中，不会因为平滑不足出现过多的噪音，也不会因为平滑过度而丢失信息。一个优选方案中，所述水分含量公式和干燥速率公式的得到方法为：步骤2.1、将实验肉品在温度为-0.5℃下解冻后，切成1.5*1.5*3cm的立方体肉块，且所述肉块的长轴方向平行于所述实验肉品的肌纤维方向；步骤2.2、将所述立方体肉块以其长轴方向垂直于地面的方向挂在能够自动称重的风干箱内进行风干；步骤2.3、将步骤2.2中水分含量降到70％、65％、60％、55％、50％和45％的立方体肉块分别取出，并分别测量得到对应的酰胺ⅰ谱带以及干燥速率值；步骤2.4、取所述酰胺ⅰ谱带中的各个吸收峰的峰顶点的吸收度值与实验肉品的水分含量和干燥速率值分别进行拟合，得到对应于不同吸收峰的峰顶点吸收度值的线性方程；步骤2.5、在步骤2.4中取吸收峰的峰顶点吸收度值与实验肉品水分含量和干燥速率分别线性相关系数最大的线性方程，即得所述水分含量公式和干燥速率公式。在上述方案中，优选将实验肉品在-0.5℃下进行解冻，通过使肉品的肌纤维方向与地面垂直，能够使得风干肉成品形态好。通过在水分含量不同的肉品取出，获取肉品的中红外光谱图，如图2所示，然后对中红外光谱图进行分析和处理，去除其中的h2o和co2峰，然后剪切得到对应的酰胺ⅰ谱带，对酰胺ⅰ谱带进行二阶求导并平滑，进而能够得到4个吸收峰，其中谱图中峰的谷底波数值见下表1，通过将吸收峰的峰顶点吸收度值与水分含量和干燥速率分别进行拟合，得到多个线性方程和线性相关度图，如图3-6所示，取其中线性相关系数最大的线性方程，即为在线预测肉品水分含量公式和干燥速率公式。表1中红外光谱酰胺ⅰ带二阶导数谱图中峰的谷底波数值(cm-1)水分含量(％)峰1峰2峰3峰4741694.45a1680.89a1648.21a1630.85a701694.34b1681.57a1648.78a1630.34a651694.34b1680.89a1648.27a1630.85a601694.34b1680.89a1648.16a1630.85a551694.34b1680.83a1648.27a1630.79a501694.34b1680.89a1648.10a1630.85a451694.34b1680.89a1648.21a1630.23ap值0.01530.44750.44060.6536注：在每一列中，不同字母表示差异显著(p<0.05)一个优选方案中，步骤2.5中与实验肉品水分含量和干燥速率线性相关系数最大的吸收峰的峰值顶点吸收度值为所述酰胺ⅰ谱带的第一个吸收峰的峰值顶点吸收度值。在上述方案中，通过计算各个水分含量的肉品的干燥速率值，得到肉品水分含量和干燥速率与干燥时间的关系图，如图1所示，可以发现干燥过程可分为2个阶段，第一个阶段是开始的25min，在此阶段，干燥速率迅速降低，在第二个阶段，干燥速率下降速度缓慢，位于第一干燥阶段的第一个吸收峰的峰值顶点吸收度值与实验肉品水分含量和干燥速率线性相关系数最大。一个优选方案中，所述实验肉品水分含量和干燥速率和所述第一个吸收峰峰顶点吸收度的线性相关系数分别为0.943和0.838。在上述方案中，通过计算发现，实验肉品水分含量和干燥速率和第一个吸收峰峰顶点吸收度的线性相关系数分别为0.943和0.838，线性相关系数较之其他吸收峰峰顶点吸收度值均高，且线性相关系数很高，使得预测结果与实际值相当接近，适宜在线预测风干肉的水分含量和干燥速率。一个优选方案中，步骤2.2中风干箱内的风干条件为：温度35℃、相对湿度60％以及风速3m.s-1。在上述方案中，温度35℃、相对湿度60％以及风速3m.s-1这一风干条件与传统自然风干条件相类似，因而通过限定风干箱内的风干条件，可以模拟自然风干，使得得出的结果更加具备实用性，适用于企业中在线检测风干肉的水分含量和干燥速率，大大缩短了传统直接干燥测定水分含量的时间。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。当前第1页12