全 文 ：2 0 1 4 年 1 月 农 业 机 械 学 报 第 45 卷 第 1 期
doi:10． 6041 / j． issn． 1000-1298． 2014． 01． 034
雪莲果吸附等温线及热力学性质研究*
石启龙 赵 亚 马占强
(山东理工大学农业工程与食品科学学院，淄博 255049)
摘要:采用静态称量法研究了雪莲果(包括纯雪莲果粉(YP)和按总固形物含量比例为 1∶ 1添加麦芽糊精(MD)的
雪莲果粉(YP-MD) )在温度 15、25、35℃时的吸附等温线;采用 7 种常用数学模型拟合试验数据，得到用于描述雪莲
果吸附特性的最适模型;探讨了雪莲果的热力学性质(如净等量吸附热、微分熵、熵焓互补和扩张压力)及添加 MD
对雪莲果水分吸附特性和热力学性质的影响。结果表明，雪莲果水分吸附特性为Ⅲ型等温线，GAB 模型为描述雪
莲果水分吸附特性的最适模型。YP和 YP-MD的平衡含水率随着水分活度 aw的增加而增加。添加 MD 降低了雪
莲果的单分子含水率 M0。温度 15 ～ 35℃时，YP和 YP-MD的 M0范围分别为 15. 04% ～ 9. 04%和 8. 80% ～ 5. 91%。
雪莲果的净等量吸附热 qst和微分熵 Sd随着含水率的增加而降低，YP和 YP-MD的含水率由 6. 33%增加至 75. 29%
时，其 qst分别由 67. 44 kJ /mol和 66. 17 kJ /mol降低至 62. 23 kJ /mol和 62. 12 kJ /mol，YP的 Sd总高于YP-MD。雪莲果
的扩张压力随着 aw的增加而升高，随着温度的升高而降低;而在相同 aw和温度下，YP 的扩张压力总高于 YP-MD。
YP和 YP-MD的水分吸附过程均为熵驱动。
关键词:雪莲果 吸附等温线 热力学性质
中图分类号:TS201. 7;S668. 9 文献标识码:A 文章编号:1000-1298(2014)01-0214-08
收稿日期:2013-08-06 修回日期:2013-09-12
* 国家自然科学基金资助项目(31171708)和山东理工大学青年教师发展支持计划资助项目(110033)
作者简介:石启龙，副教授，主要从事果蔬、水产品加工与贮藏研究，E-mail:qilongshi@ sdut． edu． cn
引言
水分活度作为一种评价食品贮藏稳定性的方法
得到了食品界的广泛认可。例如，它可预测食品在
贮藏过程中的微生物生长、脂肪氧化、酶促及非酶褐
变等反应以及食品质构、口感等变化［1］。水分在食
品中的作用取决于食品的化学组成、物理结构和水
在食品中存在的形式。食品中水蒸气分压与温度、
含水率的关系对于食品加工、包装及贮藏过程中含
水率的控制极为重要［2］。吸附等温线是指食品的
含水率与其水分活度之间的关系曲线［3］，它可以预
测食品的贮藏稳定性以及优化工艺设计及控制，例
如预测干燥终点、优化食品配方工艺等［4］。近年
来，以水蒸气吸附过程中的热力学性质作为评估食
品贮藏稳定性及货架期预测的准则越来越受到重
视［5 ～ 6］。目前，国内外关于生物材料水分吸附过程
中的热力学性质研究较少，主要有酸奶、枇杷、温柏、
油菜籽和青豆种子［2，7 ～ 10］。
雪莲果采后极易出现果寡糖水解、褐变和腐烂
等现象，导致采后巨大的经济损失，限制了雪莲果产
业的可持续发展［11］。果蔬粉因具有营养丰富、风味
独持、易于保存、携带方便、冲调迅速等优点而成为
国内外研究的热点。果蔬中糖类主要是低分子量组
分，其玻璃化转变温度较低，而且具有较强的吸湿
性。因此，果蔬粉在加工及贮藏过程中极易发粘，解
决此问题的途径之一是添加高分子量的干燥助剂
(如麦芽糊精，MD)［12 ～ 13］。添加 MD 对果蔬粉加工
及贮藏稳定性的影响需深入研究。本文研究雪莲果
的水分吸附特性和热力学性质，探讨添加 MD 对其
水分吸附特性及热力学性质影响。以期为果蔬粉尤
其是雪莲果加工及贮藏稳定性提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 材料与试剂
雪莲 果 购 于 淄 博 果 品 批 发 市 场。 LiCl，
CH3COOK，MgCl2·6H2O，K2CO3，Mg(NO3)2·6H2O，
NaNO2，NaCl，(NH4)2SO4，KCl，BaCl2·2H2O，P2O5，
麝香草酚等均为分析纯;麦芽糊精(MD，DE 15)为
食品级。
1. 2 主要试验仪器
DZF-6050 型真空干燥箱(上海精宏实验设备有
限公司) ;SPX-250B-Z型生化培养箱(上海博迅实业
有限公司) ;DHG-9623A型电热恒温鼓风干燥箱(上
海精宏实验设备有限公司) ;PL203 型分析天平(梅
特勒-托利多仪器有限公司)。
1. 3 试验方法
1. 3. 1 样品准备
采用真空干燥法得到雪莲果粉末［14］，按雪莲果
粉与 MD的总固形物含量比例为 1∶ 1加入 MD 并混
匀(YP-MD) ，以不添加 MD 的雪莲果粉作为对照组
(YP)。将雪莲果粉置于底部含有 P2O5 的干燥器中
放置 7 ～ 21 d，得到近似绝干的样品。
1. 3. 2 吸附等温线确定及模型拟合
采用静态称量法测定雪莲果粉的吸附特性。分
别称取 1 g雪莲果粉(YP和 YP-MD)于称量瓶中，然
后将其置于盛有不同饱和盐溶液的干燥器中，密封
后放于恒温箱中进行平衡，其温度分别控制在
(15 ± 1)、(25 ± 1)和(35 ± 1)℃，放置 7 ～ 56 d。不
同饱和盐液在不同温度下的平衡相对湿度见文
献［15 ～ 16］。对水分活度 aw大于 0. 75 样品，在干
燥器中放置一个盛有适量麝香草酚的小烧杯，以防
止微生物的生长繁殖。定期测定样品质量，直至前
后 2 次质量差不超过 0. 001 g，即可认为样品达到平
衡。平衡后的样品测定其含水率。平行试验 3 次，
结果取其平均值。适用于描述脱水食品(尤其是高
糖含量果蔬)水分吸附特性的数学模型见表 1，表中
M表示试验测定的平衡含水率，M0表示单分子层含
水率，aw表示水分活度，A、B、C、K、k、a、b、c、r、m1、
m2、n1、n2 表示各模型中的常数。
表 1 描述农产品吸附等温线的数学模型
Tab． 1 Mathematical models describing the sorption
isotherms of agricultural products
模型
名称
数学表达式
文献
来源
BET M =
M0C aw
1 － aw +(C － 1) (1 － aw)aw
［17］
Caurie M = exp(A + Baw) ［18］
Chen aw = exp(k － cexp(－ bM) ) ［19］
GAB M =
M0CKaw
(1 － Kaw) (1 － Kaw + CKaw)
［20］
Halsey M (= － alna )w
1
r
［21］
Henderson M (= － ln(1 － aw))A 1B ［22］
Peleg M = m1an1w + m2an2w ［23］
采用表 1 所示的 7 种数学模型拟合雪莲果水分
吸附数据，模型拟合精度采用平均相对偏差 P、标准
误差和相关系数 Ｒ2等统计参数确定。Ｒ2越高、P
(P ＜ 10%)和标准误差越低，说明模型拟合得越好。
此外，残差作为一个定性的标准被用来评估模型的
适用性。若残差值趋于呈明显规律趋势时，模型拟
合效果较差;反之，残差值呈随机分布时，则模型拟
合精度较高，可认为是适宜的模型［24］。
1. 3. 3 净等量吸附热和微分熵
等量吸附热是指水分子在物料表面吸附过程中
所释放的能量，可作为物料所吸收水分存在状态的
判别指标。净等量吸附热 qst是指一定温度下的吸
附等温热减去纯水的蒸发潜热，反映吸附位点上水
分子与固体基质作用力强弱，其值可以通过
Clausius-Clapeyron方程计算得到［25］，即
qst = － (Ｒ dlnawd 1 )T X (1)
式中 qst———净等量吸附热，kJ /mol
Ｒ———气体常数，8. 314 J /(mol·K)
T———绝对温度，K
X———平衡干基含水率，%
由式(1)可知，在特定含水率时，lnaw －
1
T 作图
为一条直线，由直线斜率可计算得到 qst。
微分熵 Sd与特定能级水平上固体基质表面的
水分可吸附位点的数量呈正比，其数值反映吸附过
程中水分吸附位点数量的变化，进而了解物料结构
的变化［26］。热力学体系的 qst与 Sd的关系可表示
为［27］
(lnaw)x = －
qst
ＲT +
Sd
Ｒ (2)
由式(2)可知，特定含水率时的 Sd可由直线截
距计算得到。
1. 3. 4 熵-焓互补理论
熵-焓互补理论可用于评估水分吸附过程中发
生的主要物理化学现象，该理论提出 qst与 Sd存在线
性关系，表示为［28］
qst = TβSd + ΔGβ (3)
式中 Tβ———等速温度，指吸附过程中所有反应以
同一速率进行时的温度，K
ΔGβ———Tβ时的吉布斯自由能，kJ /mol
绘制 qst与 Sd的关系图，参数 Tβ和 ΔGβ可通过线
性回归计算得到。Polatogˇlu 等［27］推荐一种关于熵
焓互补理论的检验方法，主要是对 Tβ和调和平均温
度 Thm进行比较，表示为
Thm =
n
∑
n
i = 1
1
Ti
(4)
式中 n———等温线数目
熵-焓互补理论只有在 Tβ≠Thm时才适用。若 Tβ
＞ Thm，吸附过程为焓驱动;若 Tβ ＜ Thm，则吸附过程
为熵驱动。
512第 1 期 石启龙 等:雪莲果吸附等温线及热力学性质研究
1. 3. 5 扩张压力
扩张压力 Φ 是指为阻止被吸附基质表面扩张
而需要的垂直作用于任一边缘面积上的作用力。扩
张压力可通过分析含水率与 aw间的经验关系式并
进行相应计算而得到［29］，即
Φ =
KBT
Am
a
1 [r (
1
1
r )－ 1 (－ lnaw)1r ]－ 1
aw
0. 05
(5)
式中 Φ———扩张压力，J /m2
KB———玻尔兹曼常数，1. 38 × 10
－23 J /K
Am———1 个水分子的表面积，1. 06 × 10
－19 m2
a、r———Halsey 参数，通过 Halsey 模型［21］拟
合水分吸附数据得到
1. 4 数据分析
采用 Matlab 7. 1 和 Origin 7. 5 软件进行统计分
析。
2 结果与分析
2. 1 吸附等温线
2. 1. 1 温度
温度 15、25 和 35℃时，雪莲果的吸附等温线如
图 1 所示。可以看出，雪莲果的水分吸附特性属于
典型的Ⅲ型等温线，符合这类等温线的原料一般为
高糖含量果蔬。其特征为:同一温度下的平衡含水
率在低 aw区间时上升缓慢，而在中间和高 aw区间急
剧上升。这与 Morage等［30］、Fabra等［31］和 Cˇervenka
等［32］报道的草莓、葡萄柚和牛蒡的水分吸附特性基
本一致。aw ＜ 0. 75 时，平衡含水率随着温度升高而
降低，这是由于温度引起物料内部物理、化学变化致
使水的活性位点减少;而当 aw ＞ 0. 75 时，出现平衡
含水率随着温度升高而增加的反常现象，这是由于
糖的溶解性随着 aw增加而增加所致
［33］。这种反常
温度影响的交叉点取决于食品组分和糖的溶解性。
对于 YP和 YP-MD而言，其反常温度交叉点对应 aw
分别为 0. 70 和 0. 75，其值略高于葡萄干、黑加仑和
无花果，而与梅子和杏子的反常温度交叉点对应 aw
值接近［34］。
2. 1. 2 麦芽糊精
为考察添加麦芽糊精对雪莲果吸附等温线的影
响，对 YP 和 YP-MD 的水分吸附特性进行分析。例
如，温度为 15℃时，YP 和 YP-MD 的吸附等温线如
图 2 所示。为便于分析，将雪莲果吸附等温线分成
3 个区域:区Ⅰ(0 ＜ aw ＜ 0. 3) ，区Ⅱ(0. 3 ＜ aw ＜
0. 75) ，区Ⅲ(aw ＞ 0. 75)。区Ⅰ时，MD 对雪莲果平
衡含水率影响不大;而在区Ⅱ和区Ⅲ时，随着 aw的
增加，添加 MD 能显著降低雪莲果的平衡含水率。
图 1 雪莲果的吸附等温线
Fig． 1 Moisture sorption isotherms of yacon
(a)YP (b)YP-MD
这是由于含碳水化合物基质的水分吸附行为主要是
基质无定型区域的羟基与水分子中氢的结合［35］。
麦芽糊精(MD，DE 15)含有较少的亲水基团，添加
到雪莲果粉中能改变粉末中亲水性 /疏水性位点间
的平衡，从而降低被吸附水分的含量。温度为 25℃
和 35℃时，MD对雪莲果吸附等温线的影响与 15℃
时平衡含水率随 aw变化规律基本一致。
图 2 YP和 YP-MD在 15℃下的吸附等温线
Fig． 2 Moisture sorption isotherms of YP and
YP-MD at 15℃
2. 2 模型拟合
采用表 1 所示的 7 种数学模型拟合雪莲果水分
吸附试验数据，通过回归分析得到模型统计参数和
残差分布(残差图略) ，结果见表 2。可以看出，在整
个温度和 aw范围内，Peleg 和 GAB 模型具有较高的
Ｒ2和较低的 P、标准误差，且 GAB 模型的残差分布
612 农 业 机 械 学 报 2 0 1 4 年
为随机分布。此外，通过 GAB模型试验值与预测值
的比较也可以验证 GAB模型拟合精度较高(图 3)。
因此，描述雪莲果水分吸附特性的最适模型为 GAB
模型。
表 2 吸附模型拟合的评价参数值
Tab． 2 Estimated parameters of different models for the sorption isotherms
样品 模型
Ｒ2 P /% 标准误差
15℃ 25℃ 35℃ 15℃ 25℃ 35℃ 15℃ 25℃ 35℃
残差
分布
YP
Peleg
GAB
Halsey
Caurie
Henderson
Chen
BET
0. 997 3
0. 991 8
0. 972 0
0. 988 4
0. 988 0
0. 969 0
0. 905 6
0. 995 9
0. 994 3
0. 990 3
0. 981 1
0. 984 7
0. 977 8
0. 973 7
0. 991 5
0. 991 8
0. 991 4
0. 958 3
0. 965 9
0. 976 2
0. 988 3
5. 350 1
9. 530 0
17. 057 0
15. 120 0
14. 586 7
20. 331 3
16. 706 0
7. 119 7
7. 052 0
9. 421 0
17. 647 0
17. 773 7
18. 416 4
10. 495 0
7. 296 7
6. 852 0
8. 077 0
30. 901 0
31. 256 5
20. 401 6
10. 575 0
0. 015 3
0. 024 6
0. 042 4
0. 027 3
0. 027 8
0. 047 7
0. 078 1
0. 018 0
0. 019 5
0. 023 9
0. 033 4
0. 030 0
0. 038 7
0. 040 0
0. 029 6
0. 027 0
0. 025 7
0. 056 8
0. 051 3
0. 045 9
0. 028 4
规律分布
随机分布
规律分布
规律分布
规律分布
规律分布
随机分布
YP-MD
Peleg
GAB
Halsey
Caurie
Henderson
Chen
BET
0. 998 4
0. 988 9
0. 978 8
0. 977 5
0. 977 7
0. 963 7
0. 903 4
0. 998 6
0. 995 4
0. 994 1
0. 969 0
0. 972 5
0. 975 4
0. 975 2
0. 992 7
0. 993 6
0. 989 5
0. 941 2
0. 948 6
0. 977 7
0. 990 7
2. 763 6
9. 130 0
10. 083 0
18. 009 0
18. 228 6
18. 448 6
14. 574 0
2. 655 8
4. 275 0
3. 511 0
19. 545
20. 032 8
15. 453 5
8. 180 0
6. 431 9
5. 241 0
10. 641 0
28. 974 0
29. 925 9
15. 336 3
7. 267 0
0. 008 1
0. 020 0
0. 025 9
0. 026 7
0. 026 6
0. 036 2
0. 055 7
0. 007 1
0. 012 0
0. 012 6
0. 029 1
0. 027 4
0. 027 7
0. 026 0
0. 017 3
0. 015 0
0. 017 9
0. 042 4
0. 039 7
0. 028 0
0. 016 9
规律分布
随机分布
规律分布
规律分布
规律分布
规律分布
随机分布
图 3 平衡含水率试验值与 GAB模型预测值
Fig． 3 Experimental and calculated equilibrium moisture
content values by GAB model for YP and YP-MD
GAB模型参数值见表 3。GAB 单分子层含水
率 M0随着温度的升高而降低，由于吸附分子的动能
随着温度升高而增加，同时温度对 M0的影响也与吸
附活性位点的减少有关。此外，相同温度下，雪莲果
M0值随着 MD添加而降低，25℃时，YP和 YP-MD的
M0分别为 11. 62%和 7. 42%。温度 15 ～ 35℃时，YP
和 YP-MD 的 M0范围分别为 15. 04% ～ 9. 04% 和
8. 80% ～5. 91%。
2. 3 净等量吸附热和微分熵
净等量吸附热 qst反映食品中水分子与非水组
分的结合强度，其信息对于干燥设备设计非常重
表 3 GAB和 Halsey模型的参数值
Tab． 3 Parameters of GAB and Halsey models
模型 参数
YP YP-MD
15℃ 25℃ 35℃ 15℃ 25℃ 35℃
M0 /% 15. 04 11. 62 9. 04 8. 80 7. 42 5. 91
GAB C 2. 144 0 4. 013 0 6. 714 0 6. 088 0 11. 080 0 27. 250 0
K 0. 898 0 0. 947 5 1. 019 0 0. 925 3 0. 958 8 1. 017 0
Halsey
a 0. 063 1 0. 076 2 0. 108 9 0. 038 3 0. 046 5 0. 067 2
r 1. 438 0 1. 269 0 0. 986 1 1. 483 0 1. 324 0 1. 069 0
要［7］。雪莲果的 qst与平衡含水率的关系如图 4 所
示。可以看出，qst随着含水率的增加而降低，而在含
水率超过 53. 23%后 qst值趋于恒定。YP 含水率为
10. 07%和 24. 14%时，其 qst分别为 64. 72 kJ /mol 和
62. 96 kJ /mol。雪莲果含水率较低时，物料胶体颗粒
表面吸着的是单分子层水，由此形成吸附物与吸附
位点之间相互作用产生了较高的能量。低含水率时
的高 qst值表明:干燥过程中、后期，雪莲果中水分与
其溶质组分有较强的相互作用，干燥较为困难;随着
含水率的增加，水分吸附位点逐渐下降，从而导致
qst的值逐渐减小，干燥过程也相对容易(如干燥初
期)。添加 MD 能降低雪莲果的 qst，例如含水率为
712第 1 期 石启龙 等:雪莲果吸附等温线及热力学性质研究
18. 52%时，YP和 YP-MD的 qst分别为 63. 54 kJ /mol
和 63. 05 kJ /mol。这可能是由于 MD 添加导致固体
颗粒表面积增大，引起颗粒单位面积上的可吸附位
点减少的缘故。本研究结果可为果蔬尤其是雪莲果
干燥过程节能目标实现提供理论参考，如变温干燥
图 4 YP和 YP-MD的净等量吸附热与含水率关系
Fig． 4 Net isosteric heat of sorption of YP and YP-MD
versus moisture content
工艺、优化产品配方(添加能降低 qst的干燥助剂，如
MD)。雪莲果的吸附微分熵 Sd与平衡含水率的关
系如图 5 所示。可以看出，Sd与含水率有较强的依
赖关系。Sd随着含水率增加而降低，而在含水率超
过 53. 23%后趋于恒定。添加 MD 能降低雪莲果的
Sd，例如含水率为 14. 47%时，YP 和 YP-MD 的 Sd分
别为 366. 11 J /(mol·K)和 364. 09 J /(mol·K)。由
于在特定能量水平内，Sd与颗粒单位表面可吸附位
点的数量成正比。因此，雪莲果可吸附位点随着水
分吸附过程进行而减少，吸附到一定程度(例如含
水率达到 53. 23%)时，可吸附位点达到恒定值。相
同平衡含水率下，添加 MD 能够显著减少单位面积
可吸附位点个数，因此能够降低雪莲果粉吸湿性。
图 5 YP和 YP-MD的微分熵与含水率关系
Fig． 5 Differential entropy of sorption for YP and
YP-MD versus moisture content
2. 4 熵 焓互补理论
熵-焓互补理论对于了解物料在不同条件下的
水分吸附机制以及吸附过程中涉及的物理、化学现
象非常重要［36］。雪莲果吸附热和微分熵的关系如
图 6 所示。可以看出，净等量吸附热与微分熵存在
一定的线性关系。通过计算得到 YP 和 YP-MD 的
Tβ分别为 149. 43 K和 149. 07 K。由式(4)计算得到
YP 和 YP-MD的 Thm = 297. 93 K。由于 Tβ和 Thm间存
在显著差异(p ＜ 0. 05) ，且 Tβ ＜ Thm，所以雪莲果(YP
和 YP-MD)的水分吸附过程为熵驱动。同时，YP 和
YP-MD 的 ΔGβ分别为 8. 88 kJ /mol 和9. 02 kJ /mol，
表明雪莲果水分吸附过程为非自发过程(ΔGβ ＞ 0)。
图 6 YP和 YP-MD的净等量吸附热与微分熵的关系
Fig． 6 Ｒelationships between net isosteric heat of sorption
and differential entropy of sorption
(a)YP (b)YP-MD
2. 5 扩张压力
雪莲果扩张压力 Φ的值可由式(5)以及 Halsey
模型参数 a和 r(表 3)计算得到。Φ 与 aw的关系如
图 7 所示。可以看出，Φ 随着 aw的升高而增加，且
随着温度的升高而降低。相同 aw和温度的条件下，
YP的 Φ值总高于 YP-MD的 Φ。其原因可能是 MD
颗粒与雪莲果粉颗粒融合，形成更大体积的颗粒，所
以表面积相对增加，而可吸附位点的个数不变，所以
YP的 Φ值总高于 YP-MD 的 Φ 值。本试验的结果
与 Aviara 和 Ajibola［37］、Al-Muhtaseb 等［38］对瓜子、
木薯的扩张压力与 aw和温度的关系研究结果基本
一致。扩张压力的大小代表着表面过剩自由能的高
低。因此，MD 的添加能够有效降低雪莲果粉颗粒
表面的电势，使得吸附位点的活性降低，从而降低雪
莲果粉的吸湿性。
812 农 业 机 械 学 报 2 0 1 4 年
图 7 不同温度下 YP和 YP-MD的扩张压力与 aw的关系
Fig． 7 Ｒelation between spreading pressure and aw at
different temperatures
(a)YP (b)YP-MD
3 结论
(1)雪莲果水分吸附特性遵循Ⅲ型等温线，描
述雪莲果水分吸附特性的最适模型为 GAB模型。
(2)aw ＜ 0. 75 时，平衡含水率随着温度升高而
降低;而当 aw ＞ 0. 75 时，出现平衡含水率随着温度
升高而增加的反常现象。YP和 YP-MD的反常温度
交叉点对应 aw分别为 0. 70 和 0. 75。
(3)雪莲果的单分子含水率 M0随着 MD 的添
加而降低。温度 15 ～ 35℃时，YP和 YP-MD的 M0范
围分别为 15. 04% ～9. 04%和 8. 80% ～5. 91%。
(4)雪莲果的净等量吸附热和微分熵随着含水
率的增加而降低，添加 MD 能降低雪莲果的净等量
吸附热和微分熵。扩张压力随着 aw的增加而升高，
随着温度的升高而降低;而在相同 aw和温度下，雪
莲果扩张压力随着 MD的添加而降低。
(5)雪莲果水分吸附为熵驱动、非自发过程。
参 考 文 献
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Moisture Sorption Isotherm and Thermodynamic Properties of Yacon
Shi Qilong Zhao Ya Ma Zhanqiang
(School of Agricultural Engineering and Food Science，Shandong University of Technology，Zibo 255049，China)
022 农 业 机 械 学 报 2 0 1 4 年
Abstract:Moisture sorption isotherms of pure yacon powder (YP)and yacon powder with maltodextrin
addition (YP-MD) (total solids ratio of yacon ∶ maltodextrin = 1 ∶ 1)were determined at different
temperatures (15，25 and 35℃)by static gravimetric method． The best model for describing yacon
adsorption characteristic was determined through seven models fitting analyses． Thermodynamic
properties，namely net isosteric heat of sorption，differential entropy，enthalpy-entropy compensation and
spreading pressure，were determined from sorption isotherm data of yacon． The effect of maltodextrin
(MD)on the sorption characteristics and thermodynamic properties were also discussed． The results show
that the sorption behaviour of yacon follows a type Ⅲ isotherm;GAB model is the best fit one for
describing yacon adsorption characteristic for both YP and YP-MD． Equilibrium moisture content of YP
and YP-MD increases with water activity (aw)． Addition of MD decreases the monolayer moisture content
(M0)of yacon． When temperature ranges from 15℃ to 35℃，the M0 of YP and YP-MD ranges from
15. 04% to 9. 04%，8. 80% to 5. 91%，respectively． The net isosteric heat of sorption (qst)and
differential entropy (Sd)decreases with the increasing of moisture contents． The qst of YP and YP-MD
decreases from 67. 44 kJ /mol to 62. 23 kJ /mol，and 66. 17 kJ /mol to 62. 12 kJ /mol as the moisture
content increases from 6. 33% to 75. 29% ． The value of Sd of YP is always higher than that of YP-MD．
The spreading pressure of YP and YP-MD increases with increasing aw，and decreases with increasing
temperature． The value of spreading pressure of YP is always higher than that of YP-MD at fixed aw and
temperature． Through this study，a conclusion can be drawn at last that the driving force of moisture
sorption for PY and PY-MD is entropy．
Key words:Yacon Moisture sorption isotherm Thermody

namic properties
(上接第 213 页)
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Application of Ultra-filtration Technology in Cider Clarification
Wang Zhouli1 Wu Xiaohong2 Yue Tianli1 Zhang Nan1 Guo Caixia1 Yuan Yahong1
(1. College of Food Science and Engineering，Northwest A＆F University，Yangling，Shaanxi 712100，China
2. College of Economics and Management，Northwest University of Politics ＆ Law，Xi’an 710063，China)
Abstract:In order to improve the clarity and stability of cider，membrane ultra-filtration technology was
used for clarification． Box-Behnken response surface methodology (ＲSM)was adopted to study effect of
the key parameters pressure，temperature and feeding velocity on membrane flux． The results indicate
that the order of three factors effects on membrane flux are as follow:temperature，pressure，feeding
velocity． The optimal levels for cider clearing were obtained，including pressure of 0. 7 MPa，temperature
of 24℃，feeding velocity of 5. 6 mL /min． Under optimized conditions，the luminousness of cider is
98. 72%，the membrane flux is 14. 38 L /(m2·h) ，and the flavor and quality of cider are satisfactory．
Key words:Cider Ultra-filtration Clarification Ｒesponse surface
122第 1 期 石启龙 等:雪莲果吸附等温线及热力学性质研究