魔芋片热风对流干燥动力学研究

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【国家自然科学基金】_对流干燥_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

2009年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
科研热词谷物蒸发纸张界面激光全息干涉渗透油墨干燥孔道网络模型多孔介质双尺度化学吸收传质模型 co2
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2012年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
科研热词推荐指数食品干燥 2 过热蒸汽干燥 2 低压过热蒸汽干燥 2 链板式松弛热定型机 1 超低密度 1 短纤维 1 热风对流干燥 1 热重分析 1 热干化 1 流场 1 污泥 1 水合物 1 植物纤维 1 数值模拟 1 扫描电子显微镜 1 微观结构 1 微波干燥 1 干燥特性 1 干燥动力学 1 多孔介质 1 反应工程方法 1 动力学模型 1 剪切速率 1 传热传质 1 superheated steam drying （ssd） 1 low-pressure superheated steam1 drying（lpssd） drying of foodstuffs 1 cmc水溶液 1
2008年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
科研热词推荐指数数值模拟 2 对流 2 非饱和 1 阴燃 1 长波辐射 1 辐射窗 1 蒸发换热 1 聚氨酯泡沫 1 氯离子 1 气相反应 1 气流干燥 1 明火 1 数学模型 1 扩散 1 总换热系数 1 干燥床 1 干燥 1 对流传热传质 1 失重率 1 多孔小颗粒 1 垃圾焚烧 1 垃圾干燥 1 含水率 1 传热传质 1 crank-nicolson差分格式 1

城市污水处理厂污泥低温对流干燥动力学特性

谢蕴江，吴中华，吴龙，张晶，聂海韬
（燥与脱水技术研究所，天津科技大学机械工程学院，天津３０２）干０２２
摘
要：针对近年来兴起的污泥低温热干化技术，采用热重实验分析方法，究了城市污水处理厂污泥低温对流干燥研
理函数．
关键词：污泥；热干化；干燥动力学；热重分析；反应工程方法中图分类号：Ｘ０７５文献标志码：Ａ文章编号：１７ —５０（０２０ —０２０６２６１２１）４０５ —５
Ｌｏ —ｅｐｅａｕｒｎｃｉｅＤｒｉｗｔｍｒｔｅＣｏｖｅｔｖｙｎｇＣｈａａｔｒｓｉｓｏｒｃｅｉｔｃｆＭｕｎｉｉｌｗａｅＳｕｄｇｃｐａＳｅｇｌｅ
Ｔａｊｎｖｒｔｆｃｅｃ＆Ｔｃｎｌｇ，ｉｊ０２２ＣｉａｉｉＵｉｅｓｙｏｉｅｅｈｏｏｙＴａｉ３０２，ｈｎ）ｎｎｉＳｎｎｎ
Ａｓｒｃ：Ｔｅｔｅｍｏｒｖｍｅ（Ｇ）ｎｉｅｅｔｌｔｅｍｏｒｖｍｅ（Ｔ）ｔｏｓａｐｉｏｓｄｈｏｂｔａｔｈｈｒｇａｉｔＴａｄｄｆｒｎｉｈｒｇａｉｔＤＧｍｅｄｗａｐｌｄｔｔｙｔｅｌｙｒｆａｙｒｈｅｕｗ—
ｔｎｅｇｎｅｉｇａｐｏｃＲＥｈｓｂｅｍｐｏｅｏｅｐａｎｔｅｍｅｈｎｓｏｅｔｒｉｇｒｔａｌｇｓａｅ．ａｅｉｎｉｅｒｐｒａｈ（Ａ）ａｅｎｅｌｙｄｔｘｌｉｈｃａｉｍｆｔｗｏｄｎａｅｆｌｎｔｇｓＷｔｒｏｎｈｙｉ

茭白片热风对流干燥模型与传质性能

Ｈａｇｈｕ３０２，ｈｎ）ｎｚｏ０３Ｃｉａ１
ＡｂｔａｔＩｒｅｏｉｖｅｔｇｔｈｒｎｆｒｃａａｔｒｓｉｓｏｈａｅ－ａｒｎｒｃｓ，ａｌｂｒｔｒｓｒｃ：ｎｏｄｒｔｎｓｉａｅｔｅｔａｓｅｈｒｃｅｉｔｃｆｔｅｗｔｒｏｔｄｙｉｇｐｏｅｓａｏａｏｙｃｎｅｔｅｈｔａｒｄｅａｐｌｄｔｔｄｈｎｕｎｅｆｄｉｇｔｍｐｒｔｅａｄｔｉｋｅｓｏｔｒｏｔｏｖｃｉｏｉｒｒｗｓａｐｉｏｓｕｙｔｅｉｆｅｃｓｏｒｎｅｅａｕｒｎｈｃｎｓｆｗａｅ－ａｖｙｅｌｙｓｉｅｏｈｒｉｇｐｏｃｓ．Ｔｈｘｅｉｅｔｌｄａａｏｏｓｕｅｒｔｔｒｏａｌｅｒｅｏｆｈｌｃｎｔｅｄｎｒｅｓｙｅｅｐｒｍｎａｔｆｍｉｔｒａｉｏｆｗａｅ－ｔｓｉｓｗｅｅｕｓｄｔｔｔｅｏｃｉｍａｈｍａｉａｏｅｓｎｄｔｅｄｉｆｉｎｃｅｃｅｔｎｅｉｆｒｎｒｎｅｐｒｔｒｓｗｅｅｃｃａｅ，ｔｅｔｅｔｃｍｄｌ，ａｈｆｕｓｏｏｆｉｎｓｕｄｒｄｆｅｅｔｄｙｉｇｔｍｅａｕｅｒａｕｌｔｄｈｌｉｌｒｌｔｖｅａｉｓｂｔｅｈｉｆｓｏｏｆｃｅｔａｄｄｙｎｇｔｍｐｒｔｒｒｌｏｒｌｔｄ．ｅｒｓｌｈｗｅａｉｅｒｌｔｏｎｅｗｅｎｔｅｄｆｕｉｎｃｅｉｉｎｎｒｉｅｅａｕｅｗｅｅａｓｅａｅＴｈｅｕｔｓｏｓｔｔｔｅｒｉｇｔｍｐｒｔｒｉｆｕｎｅｈｄｉｇｒｃｓｓｇｆｃｎｌ，ａｄｈｈｉｎｒｓｉｅｂｎｆｔｈｈａｈｄｎｅｅａｕｅｎｅｃｓｔｅｒｎｐｏｅｓｉｎｉａｔｙｎｔｅｔｎｅｌｃｅｅｓｔｅｙｌｙｉｉｍｏｉｔｒｉｆｓｏ．ｍｏｇｓｖｒａｉａｕｅｉａｏｓｕｅｒｔｄｌ，ｇｄｌｓｕｅｄｆｕｉｎＡｎｅｅａｆｍｌｒｎｍｒｃｌｌｉｍｉｔｒａｉｍｏｅｓＰａｅｍｏｅｍｏｉｔｒａｉｓｏｏｆｓｕｅｒｔｏｗａｆｕｄｔｅｔｅｍｏｔｓｔｓａｔｒｎｏｈｅｃｉｔｎｏｈｉｅｉｓｏｈｏｉｒｉｇｗａｅ－ｔｓｉｅｏｎｏｂｈｓａｉｆｃｏｏｅｆｒｔｅｄｓｒｐｉｆｔｅｋｎｔｃｆｔｅｈｔａｒｄｎｔｒｏａｌｓｙｏｙｃｐｏｅｓＩｓａＳｏｎｈｔｗｈｎｔｅｔｉｋｅｓｏａｅ．ａｌｃＳ００３ｍ．ｉｈｎｃｅｓｆｔｍｐｒｔｒｒｃｓ．ｔｗａｌＯｆｕｄｔａ．ｅｈｈｃｎｓｆｗｔｒｏｔｓｉｅｉ．０ｗｔｔｅｉｒａｅｏｈｅｅａｕｅ

苹果片的热风干燥特性及数学模型研究

苹果片的热风干燥特性及数学模型研究程晶晶;王军;武冰芪【摘要】为了研究苹果片的热风干燥特性,考察了切片厚度、热风温度和装样量对苹果片热风干燥过程的影响,比较了6种数学模型在苹果片热风干燥中的适用性.结果表明:切片厚度、热风温度和装样量均对苹果片的热风干燥过程影响较大,苹果片切片厚度越小,热风温度越高,热风干燥速率越大,装样量对干燥速率的影响呈现先增大后减小的趋势;苹果片的热风干燥过程可分为升速干燥阶段及降速干燥阶段,没有恒速阶段;Midilli-Kucuk模型对实验数据的拟合度最高,优于Page模型和Modified Page模型;热风温度从50℃增加到70℃,其有效水分扩散系数由1.10×10-9 m2/s增加到1.83×10-9m2/s,苹果片的干燥活化能为13.58 kJ/m0l.【期刊名称】《许昌学院学报》【年(卷),期】2016(035)002【总页数】9页(P91-99)【关键词】苹果片;热风干燥;干燥特性;数学模型;有效水分扩散系数【作者】程晶晶;王军;武冰芪【作者单位】许昌学院食品与生物工程学院,河南许昌461000;许昌学院食品与生物工程学院,河南许昌461000;许昌学院食品与生物工程学院,河南许昌461000【正文语种】中文【中图分类】TS255.36我国是苹果生产大国，年量占世界总产量的40%以上，但苹果加工转化率较低，目前苹果消费主要以鲜食为主[1].苹果片以其酥脆爽口、香气浓郁等特点备受广大消费者喜爱[2].热风干燥具有适用范围广、物料处理量大、设备成本及操作费用低等优点，是干燥农产品和果蔬制品最常见的方法.国内外学者对鲜块菌、杏鲍菇、竹笋、番薯片、茭白片、油茶籽、平菇、葡萄等的热风干燥工艺进行了研究[3-10].对于苹果片的热风干燥，也有大量文献进行了报道.邓红[11]等比较了普通热风干燥、远红外线干燥及微波干燥对苹果片品质的影响，结果表明热风干燥对苹果片的品质影响和微波干燥试验结果基本接近，采用热风干燥也可以获得高品质的苹果片.王俊等[12]对苹果片进行辐照处理，然后进行热风干燥，考察了辐照剂量、风温及切片厚度等因素对苹果片品质的影响，并优化了工艺.袁越锦等[13]和马烨[14]采用热风真空组合干燥技术对苹果片进行了干燥，主要对热风温度、热风干燥时间和真空度等因素进行了优化.以上研究主要集中于不同干燥方法对苹果片品质的影响以及工艺参数的优化，对苹果片的热风干燥特性及数学模型的研究报道不多.干燥是一个复杂的传质传热过程，期间不稳定的热量和水分传递同时发生.从工程角度考虑，对干燥过程进行动力学分析，利用数学模型对干燥过程进行拟合和预测,对改进现有干燥系统以及对干燥过程进行优化控制，设计新型干燥工艺具有重要意义[15-16].本研究以红富士苹果为原料，研究苹果片的热风干燥特性，探讨不同切片厚度、热风温度和装样量对苹果片热风干燥过程的影响，建立苹果片热风干燥的数学模型，并计算苹果片热风干燥过程的有效水分扩散系数和活化能，以期为苹果片热风干燥工艺研究和干燥过程控制提供理论依据.1.1 试验材料试验用红富士苹果购自本地超市.选择无病害无损伤的苹果，用清水将苹果表面洗净，去皮、去核，切成薄片，进行干燥.1.2 仪器设备DHG-9073BS-Ⅲ型电热恒温鼓风干燥箱(上海新苗医疗器械制造有限公司)；YP30002型电子天平(上海佑科仪器仪表有限公司).1.3 实验设计以切片厚度、热风温度和装样量作为苹果片热风干燥的影响因素，按表1条件进行干燥实验，干燥至苹果片水分含量降到5%(湿基)以下.1.4 水分含量的测定和干燥速率的计算水分含量的测定参照GB/T 5009.3-2003.水分比根据(1)式计算：其中：MR为水分比；Mt为干燥过程中t时刻样品的含水率，g water/g solid；Me为样品的平衡含水率，g water/g solid；M0为样品的初始含水率，g water/g solid.因为Me相对于Mt和M0来说非常小，可忽略不计，水分比可以根据(2)式进行计算：干燥速率根据(3)式计算：其中：DR为干燥速率，g/(g·min)；Mt+dt为样品在t+dt时刻的含水率，g water/g solid；Mt为样品在t 时刻的含水率，g water/g solid [4-5].1.5 干燥模型本文在参阅相关文献[9,17-20]的基础上，采用6种数学模型(表2)对苹果片热风干燥进行数据拟合验证，用决定系数R2、卡方χ2、均方根误差RMSE 3个参数对模型进行评价，R2越大，χ2和RMSE越小，说明模型拟合效果越好.其计算公式分别为其中：MRexp,i和MRpre,i分别为第i个数据点的实验所得MR和模型预测所得MR；N为实验数据点的个数；n为模型中参数的个数.1.6 有效水分扩散系数和活化能的计算Fick扩散方程一般用来描述生物制品的降速干燥特性.当初始含水率相同的物料进行长时间的干燥试验时，可以进行如下简化[21-22]：其中：Deff为有效水分扩散系数，单位：m2/s；L为物料平均厚度的一半，单位：m；t为干燥时间，单位：s.通过绘制(7)式中lnMR相对于t的曲线，将曲线进行线性拟合，由直线的斜率计算得到Deff.活化能可以由(8)式计算：其中：D0为Arrhenius方程指数前因子，单位:m2/s；Ea为活化能，单位：kJ/mol；R为气体常数，单位:kJ/(mol·K)；T为绝对温度，单位:K.通过绘制(8)式中lnDeff相对于1/T的曲线，将曲线进行线性拟合，由直线的斜率可以计算得到Ea.1.7 数据分析应用Matlab软件，采用高斯-牛顿运算法和非线性最小二乘法对实验数据进行拟合求解.2.1 苹果片热风干燥特性分析2.1.1 切片厚度对苹果片干燥特性的影响不同切片厚度下苹果片的干燥曲线和干燥速率曲线见图1和图2.由图1和图2可知，在热风温度和装样量相同的情况下，随着切片厚度的减小，干燥速率逐渐增大.切片厚度越小，样品的比表面积越大，水分蒸发速度越快，干燥速率越大；另外，切片厚度小，内部水分迁移到表面的距离和热量传递到内部的距离都减小，传质与传热的速度加快，干燥速度也加快.从图2可以看出，苹果片的热风干燥过程只有开始的升速干燥阶段和随后的降速干燥阶段，没有恒速干燥阶段，水分蒸发主要发生在降速干燥阶段.干燥过程一般可以分为三个阶段：第一个阶段为升速干燥阶段.当湿物料与干燥介质相接触时，物料温度升高，表面的水分开始气化，随着温度的升高，干燥速率不断增大.第二个阶段为恒速干燥阶段.在此阶段，由于物料水分含量较大，内部水分能迅速达到物料表面，干燥速率为物料表面水分的气化速率所控制，干燥介质传给物料的热量全部用于水分的气化，物料表面的温度维持恒定，一定条件下物料表面的水蒸汽分压也维持恒定，故干燥速率恒定不变.第三个阶段为降速干燥阶段.当物料被干燥达到临界水分含量后，便进入降速干燥阶段.物料中所含水分较少，水分自物料内部向表面传递的速率低于物料表面水分的气化速率，干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制.随着物料水分含量逐渐减少，物料内部水分的迁移速率也逐渐减小，故干燥速率不断下降[23].干燥实验的结果也会因实验条件和样品不一样而有所差异.在本实验条件下，样品表面的水蒸气能够被热风及时带走.在升速干燥阶段，样品表面的水分迅速气化，样品水分含量降低，干燥速率随即为样品内部的水分迁移速率所控制，进入降速干燥阶段，这与文献[4]、[7]的研究结果一致.2.1.2 热风温度对苹果片干燥特性的影响不同热风温度下苹果片的干燥曲线和干燥速率曲线见图3和图4.由图3和图4可知，在切片厚度和装样量相同的情况下，随着热风温度的升高，干燥速率也随之增大.热风温度越高，热空气的相对湿度就越低，一定时间内能够带走的水蒸气也越多，样品与热空气的湿度差也越大，干燥速度也越大；另外，热风温度越高，样品温度也越高，样品表面水分蒸发速度和内部水分迁移速度都会增加，干燥速率也增大.2.1.3 装样量对苹果片干燥特性的影响不同装样量下苹果片的干燥曲线和干燥速率曲线见图5和图6.由图5和图6可知，在切片厚度和热风温度相同的情况下，随着装样量的增加，干燥速率呈现先上升后下降的趋势.在装样量较小时，单位时间内蒸发的水分少，干燥速度慢，样品表面的热空气远离饱和状态；当装样量增加时，因为切片厚度相同，样品表面积也随之增大，单位时间内蒸发的水分量也会增加；单位时间内蒸发的水分量与装样量之间并不是线性关系，在装样量较小时，前者的增加速度大于后者的增加速度，在装样量较大时，样品表面的热空气逐渐趋于饱和，前者的增加速度小于后者的增加速度，所以干燥速率会先上升后下降.装样量对水分蒸发速度的影响，除了考虑样品的表面积因素，还要考虑装样量的变化对样品温度分布的影响，这有待于进一步的研究.该实验结果与陈健凯等[4]的研究结果不一致，可能是因为实验设备和因素水平的选择不一样所致.在本实验条件下装样量为100 g时干燥速率最大，这一研究结果也可以为实际生产中干燥设备最佳装样量的确定提供参考. 2.2 苹果片热风干燥的数学模型2.2.1 苹果片热风干燥模型的选择将不同切片厚度、热风温度和装样量条件下的实验数据采用表2中列出的6种干燥模型进行拟合，结果见表3、表4和表5，并采用决定系数R2、卡方χ2、均方根误差RMSE 3个参数的平均值对模型进行评价.从表3、表4和表5可以看出，与其他模型相比，Midilli-Kucuk模型R2最大，χ2和RMSE最小，对实验数据的拟合度最高.许多文献研究表明，蔬菜水果的热风干燥过程适用Page模型和Modified Page模型[5,22]，本文的研究也发现Page 模型和Modified Page模型均具有较高的拟合度，但比Midilli-Kucuk模型的拟合效果略差.从各种模型的发展过程来看，Page模型经过修正，得到修正Page方程(Ⅰ)，即Modified Page模型，Page模型经过进一步的修正得到修正Page方程(Ⅱ)，如(9)式所示，而Midilli-Kucuk模型就是由(9)式修正而来[24-25]，Midilli-Kucuk模型与Page模型相比，既考虑了指数关系，又考虑了线性关系，并且引入了干燥模型经验系数a，因此，经过多次修正得到的Midilli-Kucuk模型比Page模型具有更优越的拟合效果.本研究选择Midilli-Kucuk模型作为苹果片热风干燥的数学模型.2.2.2 苹果片热风干燥模型的验证为了对Midilli-Kucuk模型进行进一步验证，对苹果片在不同切片厚度、热风温度和装样量条件下热风干燥的MR预测值与MR试验值进行比较，如图7、图8和图9所示.从图中可以看出，各数据点基本在直线y=x上下浮动，Midilli-Kucuk 模型的预测值与试验值的拟合度高，Midilli-Kucuk模型能较准确地对苹果片热风干燥过程中MR的变化规律进行预测，可用于描述苹果片的热风干燥过程.2.3 苹果片热风干燥的有效水分扩散系数和活化能根据(7)式和(8)式,可以对切片厚度6 mm、装样量100 g条件下苹果片热风干燥的有效水分扩散系数和活化能进行计算.热风温度为50 ℃、60 ℃、70 ℃时的有效水分扩散系数分别为1.10×10-9 m2/s、1.46×10-9 m2/s、1.83×10-9 m2/s.结果表明有效水分扩散系数随着温度的升高而增大，温度升高，分子热运动加剧，更有利于样品中水分子的扩散.苹果片热风干燥的活化能为13.58 kJ/mol，与文献[7]、[22]的研究结果相似.(1)苹果片的热风干燥实验表明，切片厚度、热风温度和装样量均对苹果片的热风干燥过程影响较大.苹果片切片厚度越小，热风温度越高，热风干燥速率越大.装样量对干燥速率的影响呈现先增大后减小的趋势，在本实验条件下，装样量为100 g 时干燥速率最大.(2)苹果片的热风干燥过程只有开始的升速干燥阶段及其后的降速干燥阶段，没有恒速阶段；Midilli-Kucuk模型对实验数据的拟合度最高，优于Page模型和Modified Page模型.Midilli-Kucuk模型可以准确预测苹果片热风干燥中水分比的变化规律，可用于描述苹果片热风干燥过程.(3)随着热风温度的逐渐升高，苹果片的有效水分扩散系数也会逐渐增大.当热风温度从50 ℃逐渐增加到70 ℃时，其有效水分扩散系数则由1.10×10-9 m2/s增加到1.83×10-9 m2/s，而苹果片的干燥活化能为13.58 kJ/mol.【相关文献】[1] 束怀瑞.苹果学[M].北京:中国农业出版社,1999.[2] 毕金峰,方芳,公丽艳,等.苹果干燥技术研究进展[J].农产品加工:创新版,2010(3):4-7.[3] 苗玉志,张微帷,何兵.鲜块菌片热风干燥工艺参数的优化[J].现代食品科技,2013,29(1):162-166.[4] 陈健凯,林河通,李辉,等.杏鲍菇的热风干燥特性与动力学模型[J].现代食品科技,2013,29(11):2 692-2 699.[5] 郑炯,张甫生,阚建全,等.竹笋热风薄层干燥特性及动力学分析[J].现代食品科技,2014,30(2):112-116.[6] 诸爱士,江飞燕.番薯片薄层热风对流干燥模型与传质性能[J].浙江科技学院学报,2012,24(6):450-455.[7] 诸爱士.茭白片热风对流干燥模型与传质性能[J].高校化学工程学报,2012,26(3):541-546.[8] 邢朝宏,李进伟,金青哲,等.油茶籽的干燥特性及热风干燥模型的建立[J].中国粮油学报,2012,27(3):38-42.[9] Bhattacharya M, Srivastav P P, Mishra H N. Thin-layer modeling of convective and microwave-convective drying of oyster mushroom(Pleurotus ostreatus) [J]. Journal of Food Science and Technology, 2015, 52(4): 2013-2022.[10]Kassem A S, Shokr A Z, El-Mahdy A R, et al. Comparison of drying characteristics of Thompson seedless grapes using combined microwave oven and hot air drying [J]. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 2011, 10(1): 33-40.[11]邓红,王小娟.不同干燥方法对苹果片品质的影响[J].食品科技,2007(2):84-87.[12]王俊,巢炎,傅俊杰,等.辐照苹果热风干燥工艺的实验研究[J].浙江大学学报:农业与生命科学版,2001,27(5):579-582.[13]袁越锦,徐英英,党新安,等.热风真空组合干燥苹果片试验研究[J].食品科技,2012,37(4):80-82.[14]马烨.苹果热风真空组合干燥的试验分析[J].北京农业,2013(7):54-55.[15]Sahin A Z, Dincer I. Prediction of drying times for irregular shaped multi-dimensional moist solids [J]. Journal of food engineering, 2005, 71(1): 119-126.[16]Menges H O, Ertekin C. Mathematical modeling of thin layer drying of Golden apples [J]. Journal of Food Engineering, 2006, 77(1): 119-125.[17]Kantrong H, Tansakul A, Mittal G S. Drying characteristics and quality of shiitake mushroom undergoing microwave-vacuum drying and microwave-vacuum combined with infrared drying [J]. Journal of Food Science and Technology, 2014, 51(12): 3594-3608.[18]Swain S, Samuel D V K, Lalit M B, et al. Modeling of microwave assisted drying of osmotically pretreated red sweet pepper (Capsicum annum L.) [J]. Food Science and Biotechnology, 2012, 21(4): 969-978.[19]Benlloch-Tinoco M, Moraga G, Camacho M M, et al. Combined drying technologies for high-quality kiwifruit powder production [J]. Food and Bioprocess Technology, 2013, 6(12): 3544-3553.[20]Fei Pei, Ying Shi, Mariga A M, et al. Comparison of freeze-drying and freeze-dryingcombined with microwave vacuum drying methods on drying kinetics and rehydration characteristics of button mushroom (Agaricus bisporus) slices [J]. Food and Bioprocess Technology, 2014, 7(6): 1629-1639.[21]石启龙,赵亚,潘王盈.雪莲果浆的真空泡沫干燥特性及数学模型[J].现代食品科技,2014,30(6):131-139.[22]杨玲,陈建,杨屹立,等.甘蓝型油菜籽热风干燥特性及其数学模型[J].现代食品科技,2014,30(8):144-150.[23]廖世荣.食品工程原理[M].北京:科学出版社,2009.[24]王宝和.干燥动力学研究综述[J].干燥技术与设备,2009,7(1):51-56.[25]应巧玲,励建荣,傅玉颖,等.食品薄层干燥技术的研究进展[J].中国粮油学报,2010,25(5):115-119,128.。

不同预处理对热风干燥山药片品质特性及微观结构的影响

谭宏渊，凌玉钊，黄丽琪，等. 不同预处理对热风干燥山药片品质特性及微观结构的影响[J]. 食品工业科技，2023，44（20）：43−52.doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022110328TAN Hongyuan, LING Yuzhao, HUANG Liqi, et al. Effects of Different Pretreatment on the Quality Characteristics and Microstructure of Hot Air Dried Yam Slices[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(20): 43−52. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022110328· 研究与探讨 ·不同预处理对热风干燥山药片品质特性及微观结构的影响谭宏渊1,2，凌玉钊1,2，黄丽琪1,2，熊光权2，乔　宇2, *，魏凌云1, *（1.武汉工程大学环境生态与生物工程学院，湖北武汉 430205；2.湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北武汉 430064）摘　要：为比较不同干燥预处理对山药品质及微观结构的影响，以新鲜山药为原料，采用高压静电场、超高压和冷冻3种方式对切片后的山药进行预处理，利用低场核磁共振技术及干燥特性揭示干燥前后山药片内部的水分状态、分布及含量情况，分析山药片的微观结构、色泽、复水比、纤维素含量等特性的变化。

结果表明，冷冻处理对山药微观结构的破坏虽最为严重，但干燥时间最短，160 min 时水分比即可降为0.1以下；高压静电场预处理对山药片微观结构破坏程度低于其它处理方式，山药中原果胶及纤维素等细胞壁成分含量显著（P <0.05）更高，分别为11.91%和14.65%，且干燥后山药收缩较小，复水比也高于其它方式，为3.53；超高压预处理能够较好地保留山药的风味物质，且使干燥的山药白度值显著（P <0.05）提升，较干燥前提高35.10%。

一种对流传质传热模拟方法:考虑土豆片中三种不同流体速度

一种对流传质传热模拟方法：考虑土豆片中三种不同流体速度王小勇;刘显茜【摘要】许多文献报道了土豆片干燥模拟方法.然而,其并没有清晰解释传热传质耦合机理.本文建立一个模型来描述土豆片中的温度演化和水分迁移.创新点是考虑到土豆片中存在三种不同流体速度以及认为材料物理变量之间相互影响.模拟证明计算结果与文献实验具有良好的拟合度.同时研究了不同的风温,风速以及空气相对湿度对干燥的影响.%Many simulation methods of drying potato slices were reported. However, this did not explain the coupled mechanism of heat and mass transfer clearly. A model is built to describe the temperature evolution and moisture immigrates of potato slices. The innovation point is considering that the coefficients will alter over other physical variables and the existence of three different fluid velocity in the porous medium. Then, a good fitting between literature experiment and calculation result can be observed. And, the effects of parameters such as temperature, air velocity and air relative humidity towards drying rate are researched.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)008【总页数】5页(P176-180)【关键词】耦合机制;流体速度;物理变量【作者】王小勇;刘显茜【作者单位】昆明理工大学机电工程学院,昆明650500;昆明理工大学机电工程学院,昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TK1240 引言食品干燥是一个重要的工业生产部门。

猕猴桃片的热风干燥特性

猕猴桃片的热风干燥特性邓红;尤毅娜;李宁;王珂;孟永宏;郭玉蓉【摘要】以猕猴桃片为原料,采用热风法对猕猴桃进行薄层干燥试验.通过对不同热风温度的探讨获得了猕猴桃片在热风干燥条件下温度和水分变化的基本规律.结果表明:猕猴桃片热风干燥失水速率前期比后期要快,干燥过程中没有恒速干燥阶段,只存在降速干燥;热风干燥下(温度100℃时)猕猴桃的有效水分扩散系数和干燥活化能分别是10.421 × 10-8 m2/s和26.60 kJ/mol;同时建立的猕猴桃片薄层干燥数学模型方程为MR=exp[-(0.097 62-0.002 888 t +0.000 021 23 t2)t(0.201 8-0.0548t-0.000 298 9t2)],模型符合Page方程MR=exp(-ktn),且模型预测值和试验值具有很好的拟合度.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2014(040)011【总页数】6页(P165-170)【关键词】猕猴桃;热风干燥;薄层干燥模型【作者】邓红;尤毅娜;李宁;王珂;孟永宏;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,710062;陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安,710062;陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安,710062;陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安,710062;陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安,710062;陕西师范大学食品工程与营养科学学院,陕西西安,710062【正文语种】中文猕猴桃(Actinidia chinensis，英文名称yangtao kiwifruit)原产我国长江流域，是猕猴桃科猕猴桃属(Actinidia L.)的落叶藤本植物［1］。

猕猴桃果实营养丰富，富含多种矿物质、氨基酸和果酸，尤其VC含量极为丰富，被誉为“水果之王”［2-3］。

本研究以开发具有猕猴桃和果粉的双重优势和市场前景广阔的猕猴桃粉为出发点，对猕猴桃片的干燥特性进行探讨，通过干燥曲线掌握猕猴桃片热风干燥的基本规律，得到猕猴桃片的有效水分扩散系数和干燥活化能，并且建立薄层干燥方程，确定了猕猴桃片的干燥温度。

魔芋气体射流冲击干燥特性及干燥模型

魔芋气体射流冲击干燥特性及干燥模型冯亚运;崔田田;张宝善;张百忍【摘要】为探究魔芋干燥特性,提高魔芋干制品质和效率,将气体射流冲击干燥技术应用于魔芋片的干燥,研究其在切片厚度(3～5 mm)、风温(70～100℃)和风速(10～13 m/s)条件下的干燥曲线、干燥速率曲线、水分有效扩散系数以及干燥活化能,建立气体射流干燥魔芋片的最适数学模型.研究表明:整个干燥过程属于降速干燥,水分有效扩散系数在1.232 3×10-9 ～2.217 8×10-9 m2/s范围内随着切片厚度、风温和风速的增加而增加.利用阿伦尼乌斯公式求出魔芋片的干燥活化能为6.601kJ/mol.通过决定系数(R2)、卡方检验值(x2)和均方根误差(ERMS)等拟合优度评价指标对各种干燥模型进行拟合比较,Henderson and Pabis模型能很好地预测魔芋片气体射流冲击干燥过程中的水分比变化规律.【期刊名称】《陕西师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(044)001【总页数】7页(P118-124)【关键词】魔芋;干燥;模型;水分有效扩散系数;干燥活化能;气体射流冲击干燥【作者】冯亚运;崔田田;张宝善;张百忍【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;陕西省安康市农科所,陕西安康725021【正文语种】中文【中图分类】S375魔芋又名磨芋或蒟蒻，是天南星科魔芋属的总称[1]。

现分布于东亚各国及印度半岛和非洲的部分国家[2]。

中国是世界魔芋生产大国,至今已有2 000多年的栽培历史，主要分布于南方各省山地丘陵地区。

魔芋营养成分复杂，但主要的干物质是葡甘聚糖和淀粉，前者含量为40%~65%，后者含量为25%~35%,依产地和品种不同而异。

魔芋是一种健康食品，被联合国卫生组织确定为十大保健食品之一，有减肥、通便、维持体内水分平衡等生理功能[3-4]。

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程和ｒ值如表１所示。２
魔芋由勉县锦泰实业有限公司提供，产于陕西汉中。电热鼓风干燥箱ＤＧ一０５上海一恒科技有限公司；Ｈ９５Ａ，电子天平Ａ２，Ｌ０分度值０００１ｇ梅特勒一托利多仪器（４．０，上海）限公司；有温度计、湿度计、热风机等。
收稿日期２１０１一Ｏ１—１４
干燥时间（５ｉ）ｘｒｎａ图１魔芋片干燥曲线
２２魔芋片温度变化规律．
由图７可以看出，当温度在１１０℃以下时，魔芋片恒温干
燥温度变化曲线与一般湿物料的干燥曲线一致。即先经过一段快速升温期，再经过一段恒温期（即恒速干燥期）然后是，
魔芋（ｍｒｈｐａｕｖｒ）ＡｏｏｈＵｓｒｉｉ属于天南星科魔芋属植物，ｐｉｅ广泛种植于亚洲、洲和亚热带地区ｕ。中国是盛产魔芋非Ｊ的主要国家之一，对魔芋的栽培与利用具有悠久的历史。目前魔芋工业化加工主要是提取葡甘露聚糖（ｏｊｃｇｃｍｎｋｎａｌｏａ．。ｕｎＢＫＭ）商品名为魔芋精粉。虽然魔芋精粉的加工方法ａ，Ｇ，很多，但主要可归为干法和湿法２类，目前中国９％以上的ｏ
原酸、新绿原酸、槲皮素一３一芸香糖苷和槲皮素一３一葡萄糖苷川。蓝靛果果汁中酚类物质的含量和比例都将影响果汁
料、果酒等。研究表明，蓝靛果的果实含有丰富的酚类物
在４℃和室温的条件下贮藏，每隔１样１次进行检测。５ｄ取花青素一３一葡萄糖苷及绿原酸标准品购自中国药品生物制品检定所，乙腈（色谱纯）甲醇（、色谱纯）磷酸（、分析纯）乙、酸乙酯等。高效液相色谱仪（岛津ＬＣ一２Ａ）真空泵、转０Ｔ、旋蒸发仪，布氏漏斗、电子天平、分液漏斗、移液器等。
１
４
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干燥时间【Ｘ）５ｎ（一１ｘｍｉ】图７魔芋片干燥温度曲线
２３魔芋片对流干燥速率变化趋势．
＝
由图８可以看出，干燥温度对干燥速率变化具有明显的影响，表现出一定的规律性。即随着干燥温度的升高，并干燥
表１干燥曲线拟合方程与ｒ２值
莽
干燥时间（５ｉ）ｘｍｎ图４０℃干燥曲线与拟合趋势线９
当温度在１０℃ 以上时，片初期温度上升较快，温（１芋恒恒
速）期不明显，直接进入升温（速）降干燥期。说明魔芋片热
风对流干燥的最适温度为８０～１０℃。０
一
基金项目：陕西高校省级重点实验室科研项且（编号：１Ｊ０６。２０Ｓ４）０
作者简介：张志健（９１）男，１６一，陕西礼泉人，副教授，主要从事食品
科学与资源开发教学和研究工作。Ｅ— ａ：ｊ１３＠１６ｃｌｍｉｚ０００２．ｏ。ｌｚ７ｎ
料干基含水量随干燥时间而变，且成对应关系，故为方便比较，
本研究给出的是物料干燥速率与干燥时间的关系曲线。
２试验结果与分析２１魔芋片对流干燥水分变化规律与拟合方程．
７
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各试验温度下魔芋片干基含水量与随时间的关系如图１所示。从图１以看出，可在干燥前期，干燥曲线几乎呈直线，
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干燥时间（５ｉ） × ｒｎａ图６ｌ０℃干燥曲线与拟合趋势线１干燥时间（５ｉｘｍｎ）图３８Ｏ℃干燥曲线与拟合趋势线
会使干燥速率增大，恒速干燥期缩短，降速期干燥速率下降加快，片临界含水量增大；魔芋魔芋片对流干燥的适宜温度范围为８０～１０℃。０
关键词：魔芋片；对流干燥；温度；水分；干燥速率
中图分类号：Ｓ１．Ｔ２０１文献标志码：Ａ文章编号：０２—１０（０１００５０１０３２２１）６— ４７— ２
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干燥时间（５ｉ） × ｍｎ图５１０℃干燥曲线与拟合趋势线０
干燥时间（５ｍｉｘｎ）图２０ｏ干燥曲线与拟合趋势线７ｃ
１试验方法与材料
１１试验材料与仪器．
其斜率即为魔芋片干燥速率，干燥后期干燥曲线则呈缓慢而下降趋势，直至趋于水平，说明魔芋片干燥具有较明显的恒速期和降速期。同时可以看出，随着温度升高，干燥曲线变陡，斜率绝对值增大，明魔芋片水分含量降低的速度加快，说恒速干燥速率增大，干燥时间缩短，８但Ｏ℃ 和９０℃ 、０ ℃和１０
花青素一３一葡萄糖苷、花青素
一
３，５一双葡萄糖苷、花青素一３一芸香糖苷、药素一３一葡芍；非花色苷酚类主要有绿
萄糖苷和锦葵素一葡萄糖苷３一
１２１花色苷的测定采用ＨＬ．．ＰＣ法。
－虿
、－，
速率增大，但恒速干燥期缩短，降速干燥速率下降加快（曲线
变陡）第１，临界水分含量增大。结果说明，随着干燥温度升
谢
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高，魔芋片表面水分蒸发速率加快，并在相对较短的时间内超过内部水分向外转移的速率，芋片表面开始干枯，使魔从而导
致上述结果。说明魔芋片对流干燥温度不宜过高，否则易出
现外焦内湿，生黑心片及焦糊现象。但当干燥温度在产１０℃时，１干燥速率有所下降（低于１０℃ ）第１临界水分含０，
干燥时间（５ｉ）ｘｍｎ图８魔芋片干燥速率曲线
赵权，高静
（．１吉林农业科技学院中药学院，吉林吉林１２０；．３１１２吉林省集安益盛药业有限公司，吉林集安１４０）３２０
摘要：以蓝靛果为试材，研究４ｃＣ和室温条件对蓝靛果原汁贮藏过程中酚类物质的影响。结果表明，０ｄ后，８４℃
（陕西理工学院生物科学与工程学院／陕西省资源生物重点实验室，陕西汉中７３ｏ）２ｏｏ
摘要：研究热风对流干燥过程中魔芋片温度、分及干燥速率的变化规律，水建立魔芋片在不同温度下的对流干燥
曲线拟合方程。结果表明：魔芋片的对流干燥过程可分为预热期、恒速干燥期和降速干燥期３个阶段；升高干燥温度，
中图分类号：Ｓ５．Ｔ２５１文献标志码：Ａ文章编号：０１２—１０【０１００５００３２２１）６－４９－３
进行。蓝靛果购于吉林省汪清县，果汁机榨汁，将原汁分别放
蓝靛果（ｏｉｒｄｌｕｃ）于忍冬科忍冬属落叶小ＬｎｅｅｕｉＴｒｚ属ｃａｓ灌木，别称蓝靛果忍冬、瞎子果、黑山茄子等 …。蓝靛果果实中富含多种维生素、矿质元素、氨基酸、黄酮类成分、碳水化合物等，具有较高的营养价值及保健功能，现在主要用于开发饮
（下转第４９页）５
江苏农业科学２１０１年第３９卷第６期
赵权，高静．温度对蓝靛果原汁贮藏过程中酚类物质的影响［］Ｊ．江苏农业科学，０１３（）４９４１２１，６：－６９５
－５－－ — ９－ —４ — —
温度对蓝靛果原汁贮藏过程中酚类物质的影响
条件下花青素一一３葡萄糖苷含量高于对照组，有极显著差异；酸的浓度高于对照组，绿原有极显著差异。４℃和室温对蓝靛果原汁中酚类物质的影响差异显著，明蓝靛果原汁贮藏中选择４℃条件较适宜。表关键词：温度；蓝靛果原汁；花青素一３一葡萄糖苷；绿原酸
１２试验方法．
鲜魔芋经清洗去泥后，切成１— ｉ厚的薄片，重后２ｍｌｌ称置于干燥箱网盘上，一定温度（验取７、Ｏ９、０、在试０８、０１０１０ｏ、１Ｃ）一定通风量下进行恒温干燥，每隔５ｍｎ称重１次，ｉ直到芋片趋于恒重，同时做３个平行样，取平均值。按鲜魔芋含水率为８％（６实测值）计算魔芋片干基含水率（ｓｋ）ｋｇ。／通常干燥速率被定义为：单位时间内单位干燥面积上的水分蒸发量，单位ｋ／ｍｓ。由于魔芋片干燥面积难以ｓ（・）］准确测量，故本研究将干燥速率定义为：单位时间内单位质量物料所蒸发的水分量，单位ｋ／ｋｓ，ｓ（ｓ・）物料质量采用测定点魔芋片的总质量，即平衡质量。干燥速率曲线通常是指物料干燥速率与物料干基含水量的关系曲线。由于在干燥过程中，物