{"id":11114,"date":"2026-04-13T07:14:21","date_gmt":"2026-04-13T07:14:21","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/lina-hu\/"},"modified":"2026-04-13T07:14:27","modified_gmt":"2026-04-13T07:14:27","slug":"lina-hu","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/lina-hu\/","title":{"rendered":"Lina Hu"},"content":{"rendered":"","protected":true},"excerpt":{"rendered":"","protected":true},"author":7,"featured_media":11115,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-11114","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","post-password-required","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Serial combined drying strategy of mushrooms for rehydration improvement","samenvatting":"Gedroogde vruchten, groenten en paddenstoelen kunnen zonder koeling worden opgeslagen en getransporteerd, wat hun houdbaarheid aanzienlijk verlengt. Onjuiste droogmethoden kunnen echter een nadelige invloed hebben op de textuur, kleur, sensorische eigenschappen en voedingswaarde. Aan de lucht gedroogde producten worden vaak taai en rehydrateren slecht, terwijl gevriesdroogde producten over het algemeen goed rehydrateren, maar de neiging hebben een overdreven zachte textuur te hebben. Met de bestaande droogtechnologie\u00ebn blijft het behoud van de oorspronkelijke kwaliteit van voedsel een aanzienlijke uitdaging, waardoor gedroogde producten moeilijk de kwaliteit van verse kunnen evenaren (Hoofdstuk 1).\n\nIn dit proefschrift onderzoeken we of het serieel combineren van verschillende droogtechnieken het kwaliteitsbehoud van gerehydrateerde paddenstoelen kan verbeteren. We proberen ook de kritische factoren te identificeren die de rehydratieprestaties be\u00efnvloeden door de microstructionele evolutie tijdens het drogen te bestuderen. Daarnaast hebben we een mechanistisch model van het drogen van paddenstoelen ontwikkeld om de warmte- en stofoverdrachtsprocessen die de microstructurele vorming bepalen, beter te begrijpen.\n\nIn Hoofdstuk 2 namen we de shiitake paddenstoel als casestudy en bestudeerden we verschillende combinaties van droogtechnieken, zoals instant gecontroleerde drukdaling drogen (DIC) en vriesdrogen (FD), voor porositeitsverbetering die de rehydratieprestaties verbetert. Deze behandelingen werden toegepast voor of na een extra droogstap bij lage (35 \u00b0C) of hoge (65 \u00b0C) temperaturen. Op basis van de principale componentenanalyse (PCA) op kwaliteitsindicatoren, waaronder relatief volume, rehydratiesnelheid, verlies van droge stof en sensorische scores, bleek de DIC-behandeling v\u00f3\u00f3r het drogen met hete lucht op 35 \u00b0C de meest veelbelovende combinatie te zijn voor het verbeteren van de rehydratiekwaliteit.\n\nOm de hypothese uit Hoofdstuk 2 te valideren, hebben we in Hoofdstuk 3 een vervolgstudie uitgevoerd. Gericht op de microstructurele ontwikkeling veroorzaakt door DIC, vergeleken we de algehele porositeit en connectiviteit tussen drie groepen: met hete lucht gedroogde monsters bij 35 \u00b0C (HA35), met DIC behandelde monsters en monsters onderworpen aan DIC gecombineerd met HA35. Onze bevindingen bevestigden dat het kritische temperatuurbereik voor schade aan het celmembraan tussen 30 \u00b0C en 40 \u00b0C ligt. Belangrijk is dat DIC-voorbehandeling een poreuze microstructuur cre\u00ebert met een verhoogde porositeit, mits de producttemperatuur onder de kritische drempel van 40 \u00b0C blijft tijdens het daaropvolgende drogen.\n\nOm een theoretisch model te ontwikkelen dat het fysieke proces van het drogen van paddenstoelen nauwkeurig weergeeft, onderzochten we in Hoofdstuk 4 de vocht-sorptie-isothermen (MSI's) van paddenstoelen, via zowel experimentele metingen als theoretische modellering. Onze analyse bracht variaties in MSI's en hysterese aan het licht tussen paddenstoelen die met verschillende methoden waren gedroogd. We hebben mogelijke oorzaken van deze variaties onderzocht.\n\nOp basis van de Flory-Huggins (FH) theorie suggereren onze bevindingen dat eiwitdenaturatie de vochtsorptie of hysterese niet significant be\u00efnvloedt. De integriteit van het celmembraan be\u00efnvloedt primair de vochtsorptie en het waterhoudend vermogen bij een hoge relatieve vochtigheid. In plaats daarvan schrijven we de waargenomen verschillen in MSI en hysterese toe aan visco-elastische relaxatie. Deze conclusie wordt ondersteund door dynamische damp-sorptie (DVS) experimenten, die temperatuur- en vochtafhankelijk visco-elastisch gedrag in paddenstoelen lieten zien.\n\nIn het licht van deze bevindingen stellen we voor om elastische spanning op te nemen in de drijvende kracht van het drogen, in overeenstemming met de Flory-Rehner theorie. Om de ontwikkeling van de spanning in visco-elastische media tijdens het drogen nauwkeurig te beschrijven, stellen we voor om een apart model te adopteren, zoals het gegeneraliseerde Maxwell-model.\n\nIn Hoofdstuk 5 introduceren we een mechanistisch en meerfasenmodel voor het simuleren van het drogen met hete lucht van shiitake paddenstoelen. Het model integreert verschillende belangrijke fysieke verschijnselen, waaronder krimp, voorspelling van wateractiviteit op basis van de Flory-Huggins theorie, visco-elastische relaxatie beschreven door een uitgebreid Maxwell-model, en gekoppelde warmte- en stofoverdracht in een poreus medium. Het legt het kenmerkende drooggedrag van paddenstoelen vast, zoals langdurige interne verdampingskoeling en een scherpe temperatuurstijging tegen het einde van het droogproces. Het model werd gevalideerd aan de hand van experimentele gegevens bij meerdere droogtemperaturen en werd vervolgens toegepast om laag-veld NMR-resultaten te interpreteren, die de aanwezigheid van twee thermodynamische fasen met de twee verschillende waterpopulaties die overeenkomen met verschillende cellulaire compartimenten bevestigden. Door modelvoorspellingen te integreren met elektrische geleidbaarheid en NMR-gegevens, werden kritische drempels voor de integriteit van het celmembraan ge\u00efdentificeerd - specifiek wanneer de producttemperatuur de 40 \u00b0C overschrijdt of het vochtgehalte onder de 3% (w.b.) zakt. Deze bevindingen bieden een waardevol hulpmiddel voor verdere optimalisatie van de droogprocessen om de membraanintegriteit te behouden en daardoor de rehydratiekwaliteit te verbeteren.\n\nIn Hoofdstuk 6 reflecteren we op onze bevindingen in een bredere context. We bespreken DIC-behandelingen in de context van de huidige literatuur over serieel en parallel gecombineerd drogen. Verder zijn de gevonden condities voor het behoud van de integriteit van het celmembraan voor shiitake paddenstoelen waarschijnlijk toepasbaar op andere biologische materialen. Het toestandsdiagram van paddenstoelen kan de weg wijzen bij het ontwerpen van geoptimaliseerde droogprotocollen. We erkennen ook de huidige beperking van het ontwikkelde model in het mechanistisch beschrijven van grote deformaties en krimp, wat te wijten is aan de complexiteit van zachte materialen en het gebrek aan materiaaleigenschappen op cellulair niveau. Toekomstige modellen zouden de impulsbalans moeten bevatten om vochttransport, spanning en krimp te koppelen, waarbij mogelijk poromechanica en diffusie-deformatie-theorie\u00ebn worden ge\u00efntegreerd. Daarnaast wordt het potentieel van T\u2082-NMR als een niet-destructief hulpmiddel voor het monitoren van waterdynamiek en microstructuur tijdens het drogen besproken. De NMR\/MRI-methoden kunnen multifysische modellen valideren, ruimtelijke veranderingen kwantificeren en realtime kwaliteitsbewaking in industri\u00eble droogprocessen mogelijk maken. Ten slotte wordt aanbevolen dat toekomstig werk zich richt op het volledige DIC\/HA-proces, waarbij de bevindingen worden gegeneraliseerd naar andere vruchten en groenten met inachtneming van de intrinsieke materiaaleigenschappen zoals Tg en initi\u00eble porositeit, en het ontwikkelen van simulatiegestuurde optimalisatiekaders voor meerfasen-drogen.\n\nConcluderend bevordert dit proefschrift het begrip van serieel gecombineerd drogen voor shiitake paddenstoelen en biedt het een fundamenteel modelleringskader voor cellulaire voedingsmiddelen. Door de ge\u00efdentificeerde onderzoekshiaten aan te pakken, kan toekomstig werk de ontwikkeling van kwaliteitsgevoelige droogtechnologie\u00ebn voor een breder scala aan vruchten en groenten versnellen.","summary":"Dried fruits, vegetables, and mushrooms can be stored and transported without refrigeration, significantly extending their shelf life. However, improper drying methods can adversely affect the texture, color, sensory qualities, and nutritional value. Air-dried products often become tough and rehydrate poorly, while freeze-dried products generally rehydrate well but tend to have an excessively soft texture. With existing drying technologies, maintaining the original quality of food remains a significant challenge, making it difficult for dried products to match the quality of fresh ones (Chapter 1).\n\nIn this thesis, we explore whether serially combining different drying techniques can improve the quality retention of rehydrated mushrooms. We also seek to identify the critical factors influencing rehydration performance by studying microstructural evolution during the drying. Additionally, we have developed a mechanistic model of mushroom drying to better understand the heat and mass transfer processes that shape microstructure formation.\n\nIn Chapter 2 we took shiitake mushroom as the case study, and studied various combinations of drying techniques such as instant controlled pressure drop drying (DIC) and freeze drying (FD) for porosity enhancement that improves the rehydration performance. These treatments were applied either before or after an additional drying step at low (35 \u00b0C) or high (65 \u00b0C) temperatures. Based on the principal component analysis (PCA) on quality indicators including relative volume, rehydration rate, dry matter loss and sensory scores, the DIC treatment before hot air drying at 35 \u00b0C was shown to be the most promising combination for improving the rehydration quality.\n\nTo validate the hypothesis from Chapter 2, we conducted a follow-up study in Chapter 3. Focusing on the microstructural development induced by DIC, we compared overall porosity and connectivity among three groups: hot air dried samples at 35\u00b0C (HA35), DIC treated samples, and samples subjected to DIC combined with HA35. Our findings confirmed that the critical temperature range for cell membrane damage lies between 30\u00b0C and 40\u00b0C. Importantly, DIC pretreatment creates a porous microstructure with increased porosity, provided the product temperature remains below the critical threshold of 40\u00b0C during the subsequent drying.\n\nTo develop a theoretical model that accurately represents the physical process of mushroom drying, we investigated the moisture sorption isotherms (MSIs) of mushrooms in Chapter 4, through both experimental measurement and theoretical modeling. Our analysis revealed variations in MSIs and hysteresis among mushrooms dried using different methods. We explored potential causes of these variations.\n\nBased on the Flory-Huggins (FH) theory, our findings suggest that protein denaturation does not significantly influence moisture sorption or hysteresis. Cell membrane integrity primarily affects the moisture sorption and water-holding capacity at high relative humidity. Instead, we attribute the observed differences in MSI and hysteresis to viscoelastic relaxation. This conclusion is supported by dynamic vapor sorption (DVS) experiments, which revealed temperature- and moisture-dependent viscoelastic behavior in mushrooms.\n\nIn light of these findings, we propose incorporating elastic stress into the driving force of drying, consistent with the Flory-Rehner theory. To accurately describe the stress evolution in viscoelastic media during drying, we suggest adopting a separate model, such as the generalized Maxwell model.\n\nIn Chapter 5 we introduce a mechanistic and multiphase model for simulating the hot air drying of shiitake mushrooms. The model integrates several key physical phenomena, including shrinkage, water activity prediction based on Flory-Huggins theory, viscoelastic relaxation described by an extended Maxwell model, and coupled heat and mass transfer in a porous medium. It captures the distinctive drying behavior of mushrooms, such as prolonged internal evaporative cooling and a sharp temperature rise toward the end of drying process. The model was validated against experimental data across multiple drying temperatures, and it was then applied to interpret low-field NMR results, which verified the presence of two thermodynamic phases with the two distinct water populations corresponding to different cellular compartments. By integrating model predictions with electrical conductivity and NMR data, critical thresholds for the cell membrane integrity were identified\u2014specifically, when the product temperature exceeds 40\u00b0C or moisture content falls below 3% (w.b.). These findings provide a valuable tool for further optimization of the drying processes to maintain membrane integrity, thereby improving the rehydration quality.\n\nIn Chapter 6 we reflect on our findings in a broader context. We discuss DIC treatments in the context of current literature of serial and parallel combined drying. Furthermore, state the found conditions for the preservation of cell membrane integrity for shiitake mushrooms are likely applicable to other biological materials. The state diagram of mushrooms can guide the design of optimized drying protocols. We also acknowledge the developed model's current limitation in mechanistically describing large deformations and shrinkage, which is due to the complexity of soft materials and the lack of cellular-level material properties. Future models should incorporate momentum balance to couple moisture transport, stress, and shrinkage, potentially integrating poromechanics and diffusion-deformation theories. Besides, the potential of T\u2082-NMR as a non-destructive tool for monitoring water dynamics and microstructure during drying is discussed. The NMR\/MRI methods can validate multiphysics models, quantify spatial changes, and enable real-time quality monitoring in industrial drying processes. Finally, future work is recommended to focus on the complete DIC\/HA process, generalizing the findings to other fruits and vegetables with the considerations of the instinct material properties like Tg and initial porosity, and developing simulation-driven optimization frameworks for multi-stage drying.\n\nIn conclusion, this thesis advances the understanding of serial combined drying for shiitake mushrooms and provides a foundational modeling framework for cellular food materials. By addressing the identified research gaps, future work can accelerate the development of quality-sensitive drying technologies for a wider range of fruits and vegetables.","auteur":"Lina Hu","auteur_slug":"lina-hu","publicatiedatum":"6 mei 2026","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/linahu?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/0348d409-3c41-4806-9182-2ccc0f2c494a\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"18834","isbn":"978-94-6534-342-6","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Wageningen University","afbeeldingen":11116,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Wageningen University","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11114","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=11114"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11114\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":11117,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11114\/revisions\/11117"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/11115"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=11114"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=11114"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}