荔枝肉干燥过程平衡含水率模型
响应面法优化荔枝真空冷冻干燥工艺参数
响应面法优化荔枝真空冷冻干燥工艺参数王丽艳;郭树国;李成华【摘要】为了确定荔枝真空冷冻干燥的工艺参数,采用电阻法测量荔枝真空冷冻干燥的物料共晶点,并应用响应面法,以冻干品生产能耗为指标进行评定考察冻干效果,优化荔枝真空冷冻干燥工艺.结果表明:荔枝真空冷冻干燥物料的共晶点温度为-23℃,干燥室压力为60 Pa、物料厚度为4mm、加热温度为35℃,应用该优化技术工艺可最大限度地降低生产能耗.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2012(034)011【总页数】5页(P163-166,170)【关键词】荔枝;真空冷冻干燥;优化;耗电量【作者】王丽艳;郭树国;李成华【作者单位】沈阳化工大学机械工程学院,沈阳 110142;沈阳化工大学机械工程学院,沈阳 110142;沈阳理工大学机械工程学院,沈阳 110168【正文语种】中文【中图分类】S3750 引言中国是荔枝原产国，荔枝栽培面积和年产量分别占全世界的81%和80%［1］，其栽培面积与年产量均居世界第一［2］。
荔枝味道甜美可口，含有丰富的糖分、钙、磷、多种维生素以及少量的脂肪、蛋白质、铁等，具有滋补和药用价值，享有“果中珍品”“岭南果王”等美誉［3］。
但是，由于荔枝成熟于盛夏高温季节，采收期集中，给贮运保鲜工作带来诸多困难，素有“一日色变，二日香变，三日味变，四日色香味尽去”的特点而影响远运及商品价值［4］。
传统的荔枝加工方法主要有速冻、罐藏和干制，传统方法技术含量低，营养成分损失大［5］。
因此，急需通过深加工解决荔枝的保值、增值问题。
真空冷冻干燥技术能够极大限度地保持物料原有的颜色、气味和形状，极大程度地保留了营养成分，提高了荔枝干的质量且便于长途运输和长期贮藏，明显优于传统荔枝加工方法;但能耗过高已成为真空冷冻干燥技术大规模工业应用的技术瓶颈［6］，真空冷冻干燥过程中的能耗问题已成为当前研究的热点问题。
因此，本文通过试验研究了荔枝真空冷冻干燥工艺参数(干燥室压强、荔枝干厚度、加热板温度)对能耗的影响，目的在于促进我国真空冷冻干燥产业的快速发展，为荔枝果实加工新产品的研发提供新的思路，对提高荔枝的附加值提供有益的参考。
干燥过程的物料平衡与热平衡计算
干燥过程的物料与热平衡计算1、湿物料的含水率湿物料的含水率通常用两种方法表示。
(1)湿基含水率：水分质量占湿物料质量的百分数，用ω表示。
100%⨯=湿物料的总质量水分质量ω(2)干基含水率：由于干燥过程中，绝干物料的质量不变，故常取绝干物料为基准定义水分含量。
把水分质量与绝干物料的质量之比定义为干基含水率，用χ表示。
100%⨯=量湿物料中绝干物料的质水分质量χ(3)两种含水率的换算关系： χχω+=1 ωωχ-=1 2、湿物料的比热与焓(1)湿物料的比热m C湿物料的比热可用加和法写成如下形式：w s m C C C χ+=式中：m C —湿物料的比热，()C kg J ο⋅绝干物料/k ； s C —绝干物料的比热，()C kg J ο⋅绝干物料/k ； w C —物料中所含水分的比热，取值()C kg J ο⋅水/k (2)湿物料的焓I '湿物料的焓I '包括单位质量绝干物料的焓和物料中所含水分的焓。
(都是以0C ο为基准)。
()θθχθχθm s w s C C C C I =+=+='186.4式中：θ为湿物料的温度，C ο。
3、空气的焓I空气中的焓值是指空气中含有的总热量。
通常以干空气中的单位质量为基准称作比焓，工程中简称为焓。
它是指1kg 干空气的焓和它相对应的水蒸汽的焓的总和。
空气的焓值计算公式为： ()χ1.88t 24901.01t I ++= 或()χχ2490t 1.881.01I ++=式中；I —空气(含湿)的焓，绝干空气kg/kg ；χ—空气的干基含湿量，绝干空气kg/kg ；—干空气的平均定压比热，K ⋅kJ/kg ； —水蒸汽的定压比热，K ⋅kJ/kg ； 2490—0C ο水的汽化潜热，kJ/kg 。
由上式可以看出，()t 1.881.01χ+是随温度变化的热量即显热。
而χ2490则是0C ο时kg χ水的汽化潜热。
它是随含湿量而变化的，与温度无关，即“潜热”。
4种干燥方法对荔枝果肉干制品品质的影响
荔枝（ Litchi chinensis Sonn） 属无患子种，为亚热 带常绿植物，原产于我国南部，作为一种高价值的亚 热带水果，现已广泛种植于亚洲的亚热带地区以及夏 威夷、南非、澳大利亚等地。荔枝果实成熟期短，采后 果实极不耐贮藏，常温下采后果皮颜色很快由鲜红变 成暗红最后变成褐色，严重影响荔枝的商品价值。每 年有大量荔枝因腐烂变质，给果农和销售商造成很大 损失，因此荔枝的深加工显得尤为重要，是提高果农 种植积极性和保产创收的一个重要途径。
乙醇、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、氢氧化钠、乙酸 锌、葡萄糖、蔗糖、盐酸、抗坏血酸、邻苯二甲酸氢钾、 硫酸铜，均为分析纯试剂。 1. 2 实验方法 1. 2. 1 荔枝果肉干生产工艺流程［1］
荔枝挑选→清洗→去皮、去籽→装盘→干燥→包 装
荔枝干不同干燥加工的前处理操作基本相同，挑 选无霉变、腐烂的成熟果实，手工去皮去籽且尽可能 减少汁液的流失，然后装盘用不同方法进行干燥。 1. 2. 2 真空冷冻干燥［2］
［4］ 潘秀娟，屠康． 质构仪质地多面分析（ TPA） 方法对苹 果采后质地变化的检测［J］． 农业工程学报，2005，21 （ 3） ： 166 － 170.
荔枝果肉的可溶性糖主要以蔗糖、葡萄糖和果糖 的形式存在，还原糖含量随着品种的不同有一定的变 化，不同品种荔枝葡萄糖与果糖的质量比均接近 1∶ 1，总糖含量为 11. 88% ～ 17. 55%［6］。
4 种干燥方法制得荔枝干的还原糖和总糖含量 如图 2 所示。真空冻干、真空微波、真空干燥、热风干 燥样品还原糖含量依次是 62. 3% 、62. 5% 、62. 1% 和 59. 3% ，含 量 相 差 不 大，4 种 样 品 总 糖 含 量 分 别 是 79. 6% 、79. 9% 、81. 7% 和 78. 25，经热风干燥的荔枝 干中还原糖和总糖含量稍低，这可能是热风干燥过程 中部分糖参与了美拉德反应，由于还原糖的减少，进 而影响到总糖的含量。
荔枝果肉微波真空干燥特性与动力学模型
荔枝果肉微波真空干燥特性与动力学模型李辉;林河通;袁芳;林艺芬;陈艺晖【摘要】研究了荔枝果肉微波真空干燥特性,探讨不同微波功率、相对压力及装载量对荔枝果肉干燥速率的影响.结果表明:微波功率和装载量对荔枝果肉干燥速率的影响较大,而相对压力的影响不明显.干燥试验数据用于对12种可利用的干燥模型进行非线性回归拟合求解,并确定模型系数.结果发现Modified Henderson andPabis模型具有较高的决定系数R2、较低的残差平方和( SSE)及均方根误差(RMSE),该模型能较准确地表达和预测荔枝果肉微波真空干燥过程的水分变化规律.%The microwave-vacuum drying characteristics of litchi pulp were studied and the effects of microwave power, relative pressure and loading capacity on drying rate of litchi pulp were investigated. The results showed that the drying rates of litchi pulp were markedly affected by microwave power and loading capacity, whereas, there was no obviously affected by relative pressure. The experimental drying data of litchi pulp were used to fit twelve available drying models , and coefficients of models were determined by non-linear regression analysis. It showed that Modified Henderson and Pabis model had higher correction coefficient R , lower square sum of error (SSE) value and root mean square error (RMSE) value and could exactly describe and predict the moisture dynamics of litchi pulp during microwave-vacuum drying process.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2012(043)006【总页数】6页(P107-112)【关键词】荔枝果肉;微波真空干燥;干燥特性;干燥模型【作者】李辉;林河通;袁芳;林艺芬;陈艺晖【作者单位】福建农林大学食品科学学院,福州350002;福建农林大学食品科学学院,福州350002;福建农林大学食品科学学院,福州350002;福建农林大学食品科学学院,福州350002;福建农林大学农产品产后技术研究所,福州350002【正文语种】中文【中图分类】TS255.3引言荔枝(Litchi chinensis Sonn.)汁多味美、营养丰富，深受人们的喜爱。
龙眼果肉真空微波干燥的数学模型
龙眼果肉真空微波干燥的数学模型胡晓露;余小林;胡卓炎;龚丽;李惠娟;陈颖璇【摘要】采用真空微波干燥设备对龙眼鲜果肉进行干燥,研究不同微波强度下龙眼果肉的干燥特性。
通过选取8个常用的薄层干燥模型以及采用非线性回归法进行分析,建立了龙眼果肉真空微波干燥数学模型。
结果表明：与通常热风干燥一样,龙眼果肉真空微波干燥过程可分为升速、恒速和降速3个阶段;各模型的相关系数（R2）、卡方值（!2）和均方根误差（RMSE）的比较结果显示,Page模型拟合效果最好;经验证,该模型能很好地预测龙眼果肉真空微波干燥过程水分的变化状态。
%An experimental study was performed to determine the drying characteristics of peeled longan under various microwave intensity by microwave vacuum dryer. Eight commonly used thin-layer drying models were adopted to fit the experimental data, non-linear regression analysis was also applied. The results indicated that the drying process of peeled longan involved three stages: acceleration phase, constant-rate phase and deceleration phase. The performance of different drying models was investigated by comparing the coefficient of determination (R2) , chi- square (X2) and root mean square error (RMSE). As a result, the Page model had higher accuracy in prediction than other models. The change of moisture contents during the drying procedure was well predicted by the model.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2012(038)011【总页数】6页(P20-25)【关键词】龙眼果肉;真空微波干燥;干燥特性;数学模型【作者】胡晓露;余小林;胡卓炎;龚丽;李惠娟;陈颖璇【作者单位】华南农业大学食品学院,广东广州510642;华南农业大学食品学院,广东广州510642;华南农业大学食品学院,广东广州510642;广东省农业机械研究所,广东广州510630;华南农业大学食品学院,广东广州510642;华南农业大学食品学院,广东广州510642【正文语种】中文【中图分类】TS252.42龙眼是我国南方的特色水果，营养丰富，保健价值高，有“果中圣品”、“南方人参”的美称［1］。
红肉苹果片穿流式热风薄层干燥特性及数学模型
红肉苹果片穿流式热风薄层干燥特性及数学模型侯燕杰;刘冬;杨曦;郭玉蓉【摘要】以新疆红肉苹果为试材,研究不同切片厚度、热风温度及热风速率下苹果切片的干燥特性,通过Origin8.0软件对试验数据进行数学模型拟合,得到红肉苹果片的热风薄层干燥模型.结果表明,热风温度、切片厚度和热风风速对红肉苹果片的干燥特性均有一定影响,热风温度对其影响程度最为显著.热风温度越高,切片厚度越小,风速越大,红肉苹果片的干燥速率越大.综合而言,在热风温度80℃、切片厚度2 mm、热风速度1.5m/s时,红肉苹果片干燥速率最大.所选6个数学模型均可以较好地阐述红肉苹果片在热风薄层干燥过程中的水分变化规律,其中Page模型具有最高的R2值、最低均方根误差RMSE及卡方值x2,更适于评估红肉苹果片干燥过程中的水分脱除规律.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2018(044)008【总页数】8页(P141-148)【关键词】红肉苹果;热风薄层干燥;干燥特性;数学模型【作者】侯燕杰;刘冬;杨曦;郭玉蓉【作者单位】陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安,710119;陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安,710119;陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安,710119;陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安,710119【正文语种】中文新疆红肉苹果，属蔷薇科苹果属落叶植物，属于第三纪孑遗植物新疆野苹果的变型，是现代栽培苹果的祖先种[1-5]。
新疆红肉苹果不仅富含矿物质和糖酸[6-7]，而且多酚、花色苷含量也较高，有预防癌症和心血管疾病的功效[8-10]。
目前对新疆红肉苹果的研究主要集中在营养物质提取、组分和含量测定[11-15]及新品种选育[16-21]等方面，有关新疆红肉苹果深加工方面未见报道。
新疆红肉苹果味酸，不宜直接食用，然而制成果丹皮后口感明显提升，具有特殊风味。
目前，红肉苹果果丹皮的制作常采用自然晒干的方式，存在着产品质量不稳定、口感损失严重等缺点。
荔枝真空冷冻干燥技术
荔枝真空冷冻干燥技术荔枝具有很高的经济价值，但鲜荔枝因保鲜贮藏期限短而易于变质，而制成荔枝干则仍可保持其原有风味，且大大延长了贮藏期限，并使产品增值。
传统的荔枝干制是用日晒法和火焙法，干燥质量难以保证，加工时间长，营养成分损失大，因此急需研制开发荔枝干燥新工艺、新设备。
真空冷冻干燥技术加工的冻干产品，可以最大限度地保持产品原有的营养成分，形状、色泽、气味、味道也基本不变，而且冻干产品可以在常温下保存，复水容易，复水后的冻干产品与鲜品非常接近。
为摸索荔枝冻干工艺，本研究分别对荔枝整果和荔枝肉做了冻干实验，观察了荔枝整果和荔枝肉在冻干过程中的变化，初步研究了荔枝真空冷冻干燥工艺。
一、材料与方法1、材料采用空运广东产新鲜荔枝状元红和黑叶品种，其果肉平均含水率为84%，分别对整果和荔枝果肉进行真空冷冻干燥。
其中状元红荔枝果近卵圆形，单果重20-23.2g，果皮紫红色，皮厚，种子饱满，果实可食部分占全果重的70%，含可溶性固形物16.4%-17.2%；黑叶果呈卵圆形或歪心形，单果重16.1-32g，果皮暗红色，皮薄而韧，种子大而饱满，果实可食部分占全果重的63.5%-73.3%，含可溶性固形物16.5%-20%。
2、设备仪器主要实验设备为清华大学自行设计制造的5平方米冻干机，设备由真空升华干燥仓体、加热板、物料托盘、冷阱、真空泵机组、复叠式制冷机组及测量控制一体化工控机组成。
预冻结用冰柜，最低冻结温度-38℃，实验台秤，称量精度：±5g。
3、方法实验对荔枝整果和荔枝果肉分别进行冻干，荔枝整果的前处理工艺为：挑选→剪掉枝叶→清洗→漓干→装盘称重→装入冰柜预冻；荔枝果肉的前处理工艺为：挑选→剪掉枝叶→清洗→漓干→剥皮→去核→切分→装盘称重→装入冰柜预冻。
荔枝预冻温度为-30℃。
干燥：首先将冷阱预冷至-35℃，打开干燥仓门，装入冻透的荔枝，关上仓门，启动真空机组进行抽空，当真空度达到60Pa时，开始加热，加热过程中需要保证稳定的工作真空度，而且保证物品最高温度不超过50℃。
荔枝果肉热风干燥薄层模型
荔枝果肉热风干燥薄层模型关志强;王秀芝;李敏;蒋小强;谢晶【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2012(43)2【摘要】The influences of drying temperature and hot air speed on the moisture ratio MR and the drying velocity U of litchi were studied by self-building heat pump drying device. The results showed that drying process of litchi occurred in the falling rate period, and the moisture transfer was controlled by internal diffusion. Nine different dynamic models were fitted nonlinearly by using the drying test data of litchi in the heat pump device. The results of comparing the values of the correlation coefficient R , the reduced chi-square X2 and the root mean square error eRMSE and the verification testing showed the Page model was the best suitable to descript the relationship of litchi moisture and drying time by hot air drying. The effective moisture diffusion coefficient Deff and the activation energy Ea were also obtained by experiments under different conditions, the values of Deff would increase with the addition of drying temperature and hot air speed, the average value of Ea was 29. 939 kJ/mol.%利用热泵干燥装置探讨了热风温度和热风风速对荔枝果肉干燥水分比MR和干燥速率U的影响.结果表明:荔枝果肉薄层热风干燥是内部水分扩散控制的降速干燥过程.对9种常见食品薄层干燥模型进行试验数据非线性拟合,通过比较评价决定系数R2、卡方x2和标准误差eRMSE以及试验验证,结果显示Page模型是描述荔枝果肉薄层热风干燥过程的最优模型.不同干燥条件下有效水分扩散系数Deff和活化能Ea的求解结果表明,有效水分扩散系数Deff随热风温度和风速的增加而变大,平均活化能Ea为29.939 kJ/mol.【总页数】9页(P151-158,191)【作者】关志强;王秀芝;李敏;蒋小强;谢晶【作者单位】广东石油化工学院化学与生命科学学院,茂名525000;广东海洋大学工程学院,湛江524000;广东海洋大学工程学院,湛江524000;广东海洋大学工程学院,湛江524000;上海海洋大学食品科学与工程学院,上海201306【正文语种】中文【中图分类】TQ028.6+72;S375【相关文献】1.白萝卜薄层热风干燥特性及其数学模型 [J], 黄珊;王修俊;沈畅萱2.稻谷薄层热风干燥工艺优化及数学模型拟合 [J], 尹晓峰;杨明金;李光林;张先锋;周玉华;杨玲3.荔枝、龙眼果肉及荔枝、龙眼多糖清除活性氧自由基的研究 [J], 吴华慧;李雪华;邱莉4.荔枝果肉微波真空干燥特性与动力学模型 [J], 李辉;林河通;袁芳;林艺芬;陈艺晖5.龙眼果肉微波真空薄层干燥数学模型研究 [J], 刘永富;谭安林;潘小莉;韦向成因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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速度，同时对干制荔枝的贮存期也有重要影响。 本研究的目的就是要测定荔枝肉的解吸和吸湿平 衡含水率，分析温度和相对湿度对平衡含水率的 影响，并对实验数据进行拟合研究，建立相应的 计算模型，为荔枝干燥加工和贮藏提供理论指导 和实验参考。 平衡含水率是物料表面的水蒸气分压和空气 中水蒸气分压相等时物料的含水率，即物料经过 一定的时间，在一定温度和湿度条件下达到平衡 时的最终含水率。平衡含水率包括吸湿平衡含水 率和解吸平衡含水率。确定食品水分吸附与解吸 平衡含水率的方法包括称重法、测蒸气压法和测 相对湿度法等[2-3]。称重法是最常用的试验方法， 利用密闭容器系统内的饱和盐溶液或者是不同浓 度的酸溶液，产生一定的平衡相对湿度(或水分 活度)，或者辅助一定流速的不断循环的空气， 然后连续地或者周期性地测定样品的水分含量变 化，至水分含量基本不变 [4]。此方法被美国农业 工程学会推荐为标准方法 [5]。国内外学者对食品 中水分的吸湿与解吸现象做了大量深入的理论和 实验研究，常用的半理论经验模型有Henderson 模型、Chung-Pfost模型、Halsey模型和Oswin模型 等。Henderson模型最早用于拟合谷物的等温线， 是一个运用比较广泛的方程，1968年Thompson等 人对Henderson模型进行了修正。Halsey模型适合 于高油脂和高蛋白的农作物，Oswin模型多用于 谷物。Chen[6]等人评价了修正Henderson模型、修 正Chung-Pfost模型、Halsey模型和修正的Halsey 模型对18种不同谷物和种子的等温线数据的拟合 情况，发现修正Henderson模型和修正Chung-Pfost 模型能够作为大多数淀粉类谷物和富含纤维物料 的等温线拟合模型。这些半理论的经验模型较吸 附理论式应用范围广、精度高，因而得到广泛应 用。常用于食品的经验模型有以下几种。 1 模型 1.1 Chung-Pfost模型 Chung和Pfost以Polanyi吸附理论为基础，提出 了以下经验模型：
荔枝是岭南名贵果品之一，其外观多鲜红， 果肉含有丰富的营养物质，具有滋补、开胃等多 种医疗价值，素有“果中珍品”的美誉[1]。但鲜荔 枝因保鲜贮藏期限短而易于变质，而荔枝干制后
大大延长了保质期，并保留了原有风味。在荔枝 的干制过程中，荔枝的平衡含水率是一个重要的 影响参数，它不但决定了在一定干燥条件下所能 达到的最低水分含量，而且直接影响荔枝的干燥
收稿日期：2011-09-21 基金项目：广东省茂名市科技计划项目(2007045)。 作者简介：关志强(1956—)，男，广东阳江人，硕士，教授，主要从事食品冷冻与干燥工程技术研究工作。
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食品科技
2012年 第 37卷 第 5期 FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
食品开发
Abstract: Moisture absorption and desorption Equilibrium moisture content were tested by the static method while the relative humidity change from 10% to 85% and the temperature at different values such as 25, 35, 45 ℃ and 55 ℃, and the influence of temperature and relative humidity on Equilibrium moisture content were discussed. Taking the correlation coefficient and standard error as the evaluation index, the Equilibrium moisture content curves were fitted according to the three mathematical Equations of ChungPfost, Halsey and Oswin models. By comparing fitting precision, it found that Oswin modified model was more suitable to describe the Equilibrium moisture content curves of litchi flesh, then the desorption and absorption Equilibrium moisture content of the Oswin equations were given respectively. Key words: litchi flesh; Equilibrium moisture content; model
食品开发
食品科技
FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 2012年 第 37卷 第 5期
荔枝肉干燥过程平衡含水率模型 研究
关志强1，王秀芝2，李 敏2，蒋小强2 (1.广东石油化工学院，茂名 525000；2.广东海洋大学，湛江 524000)
摘要：采用静态法分别测定了荔枝肉在25、40、55 ℃和10%~85%相对湿度范围内的吸湿和解吸 平衡含水率，分析温度和相对湿度对荔枝肉平衡含水率的影响。以相关系数和标准误差作为评 价指标，对Chang-Pfost、Halsey和Oswin 3个数学模型和平衡含水率曲线进行了拟合研究，比较 了不同的平衡含水率模型对实验数据的拟合精度，发现Oswin修正模型较适合于描述荔枝肉的平 衡含水率曲线，分别给出了荔枝肉解吸和吸湿平衡含水率的Oswin方程式。 关键词：荔枝肉；平衡含水率；模型 中图分类号： TS 255.4 文献标志码： A 文章编号：1005-9989(2012)05-0060-04
Equilib in drying process of litchi flesh
GUAN Zhi-qiang1, WANG Xiu-zhi 2 , LI Min 2 , JIANG Xiao-qiang 2
(1.Guangdong University of Petrochemical Technology, Maoming 525000; 2.Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524000)