不同红外条件下家蚕幼虫的对比红外干燥研究：干燥动力学、RSM优化及基于ANFIS的建模

《International Journal of Tropical Insect Science》：Comparative infrared drying of Lucilia sericata larvae under different infrared conditions: drying kinetics, RSM optimization, and ANFIS-based modeling

　　

摘要

在全球粮食安全与可持续食品生产背景下，将昆虫作为替代蛋白质来源的做法越来越受到重视。干燥是一种关键的保存工艺，能够延长保质期、降低微生物活性、便于储存，并改善昆虫衍生材料的处理性能。本研究探讨了不同类型的红外灯（IRA、IRB和IRC）在干燥家蚕蛾幼虫过程中对各项干燥特性所产生的影响，这些特性包括水分含量、有效扩散系数、收缩率以及颜色变化。研究采用响应面方法评估了干燥行为及工艺优化情况，同时通过期望函数对响应变量进行优化，并运用自适应神经模糊推理系统对其建立模型。实验结果表明，在240分钟的干燥时间内，IRA灯能实现最快且最高效的干燥效果，而IRB灯则会导致干燥速度较慢但水分去除率更高。IRA灯的最佳干燥条件为28.18℃和42.95分钟，对应的期望值为0.59。此外，ANFIS模型展现出较强的预测能力，其R2值达到了0.99。这些研究结果证明了红外干燥技术在处理基于昆虫的生物材料及蛋白质来源方面的应用潜力。进一步而言，将数学优化与智能预测系统相结合，有望为可持续的昆虫加工产业以及未来的功能性食品开发出高效、可扩展且能保持产品质量的干燥方案。据我们所知，这是首批将红外干燥优化、基于期望值的统计分析以及ANFIS预测建模相结合用于家蚕蛾幼虫加工研究的课题之一。