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南瓜片微波真空干燥特性
標(biāo)簽: 南瓜片真空干燥
2014-09-03  閱讀

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  探討了不同微波強(qiáng)度、腔體絕對(duì)壓力和南瓜片厚度對(duì)南瓜片微波真空干燥特性的影響,通過建立數(shù)學(xué)模型來預(yù)測(cè)南瓜片微波真空干燥過程中水分變化。結(jié)果表明,微波強(qiáng)度對(duì)南瓜片干燥速率的影響明顯大于腔體絕對(duì)壓力和南瓜片厚度;通過決定系數(shù)(R2 ) 、殘差平方和(SSE) 和均方根誤差(RMSE) 等評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)12 種數(shù)學(xué)模型的擬合度進(jìn)行評(píng)價(jià),認(rèn)為Page 模型適合描述和預(yù)測(cè)南瓜片微波真空干燥水分變化規(guī)律,并提出了試驗(yàn)條件范圍內(nèi)參數(shù)k 和n 的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?,為南瓜片工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。
  
  南瓜( Cucurbita moschata Duch. ) 是葫蘆科南瓜屬作物,營養(yǎng)豐富且具有多種保健和藥用功效,中國南瓜總產(chǎn)量位居世界第一,但鮮南瓜含水率高,易腐爛,干制可保持其生物化學(xué)活性,延長保質(zhì)期。干燥濕物料是質(zhì)量和熱量傳遞同時(shí)進(jìn)行的復(fù)雜過程,干燥動(dòng)力學(xué)研究對(duì)干燥設(shè)備設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化和提高終產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義,目前國內(nèi)外研究人員已經(jīng)提出了包括基于Fick 第二定律的半理論模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)P驮趦?nèi)的十幾種適用于農(nóng)產(chǎn)品干燥的薄層干燥模型,如Lewis,Page,Henderson and Pabis,Twoterm和Wang and Singh 等模型。有關(guān)南瓜干燥模型,Doymaz研究認(rèn)為,Logarithmic 模型和Verma et al. 模型適合描述南瓜片對(duì)流干燥過程; Guine等研究發(fā)現(xiàn),Henderson-Pabis 模型適合描述南瓜熱風(fēng)干燥過程; 王瑾等研究表明,Midilli-Kucuk 模型適合描述并預(yù)測(cè)南瓜漿滾筒干燥過程。
  
  微波真空干燥是物料在真空環(huán)境中通過微波快速加熱、低溫傳質(zhì)、高效脫水的新型干燥技術(shù),它可有效提高能源利用率和產(chǎn)品質(zhì)量。微波真空干燥廣泛應(yīng)用于蕨菜、雙孢菇、胡蘿卜、土豆、綠茶、荔枝和榴蓮等農(nóng)產(chǎn)品干燥并研究建立其微波真空干燥數(shù)學(xué)模型,但目前尚未見南瓜片微波真空干燥方面的研究報(bào)道。因此,本文以新鮮南瓜為原料,研究微波強(qiáng)度、腔體絕對(duì)壓力和南瓜片厚度對(duì)南瓜片微波真空干燥特性的影響,并建立其數(shù)學(xué)模型,旨在闡明南瓜片微波真空干燥規(guī)律,同時(shí)為開發(fā)新型即食南瓜片產(chǎn)品提供科學(xué)依據(jù)和生產(chǎn)實(shí)踐指導(dǎo)。
  
  1、材料與方法
  
  1.1、材料及處理
  
  供試南瓜購于福建省福州市海峽農(nóng)副產(chǎn)品批發(fā)物流中心的蔬菜市場(chǎng),品種為月牙瓜。選擇大小均勻、無病蟲害、無損傷的成熟南瓜為試驗(yàn)材料。南瓜經(jīng)清水清洗、晾干表面水分后,沿南瓜中心軸切成兩半,南瓜經(jīng)去皮、去瓤、去籽后,用切片機(jī)將南瓜切成圓形( 半徑2 mm) 的南瓜片。經(jīng)測(cè)定新鮮南瓜片的含水率( 干基) 為8. 90 ~11. 03 kg /kg。
  
  1.2、儀器與設(shè)備
  
  KL-4 型微波真空干燥機(jī)( 福建農(nóng)林大學(xué)與廣州凱棱工業(yè)用微波設(shè)備有限公司聯(lián)合研制) ; DHG-9070A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱( 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司) ; BS224S 型電子天平( 賽多利斯科學(xué)儀器有限公司)
  
  1.3、試驗(yàn)方法
  
  選取微波強(qiáng)度、腔體絕對(duì)壓力和南瓜片厚度為因素,分別進(jìn)行單因素試驗(yàn)。固定腔體絕對(duì)壓力15kPa,南瓜片厚度6 mm,選取微波強(qiáng)度為4,6,8,10 和12kW/kg,研究不同微波強(qiáng)度對(duì)南瓜片干燥特性的影響; 固定微波強(qiáng)度8 kW/kg,南瓜片厚度6 mm,選取腔體絕對(duì)壓力為10,15,20,25 和30 kPa,研究不同腔體絕對(duì)壓力對(duì)南瓜片干燥特性的影響; 固定微波強(qiáng)度8kW/kg,腔體絕對(duì)壓力20 kPa,選取南瓜片厚度為2,4,6,8和10 mm,研究不同南瓜片厚度對(duì)南瓜片干燥特性的影響。將南瓜片單層平鋪于微波盤,按照試驗(yàn)要求設(shè)置好設(shè)備參數(shù),微波盤幾何對(duì)稱置于干燥室中,并以10r /min 的速度轉(zhuǎn)動(dòng),每2 min 取出并記錄物料質(zhì)量,至含水率( 干基) ≤0. 06 kg /kg。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,選取微波強(qiáng)度、腔體絕對(duì)壓力和南瓜片厚度為試驗(yàn)因素,采用三元二次正交旋轉(zhuǎn)回歸組合設(shè)計(jì)進(jìn)行南瓜片微波真空干燥多因素試驗(yàn)。因素水平編碼表如表1 所示,各組試驗(yàn)條件見表4,其它要求同單因素試驗(yàn)。

南瓜片微波真空干燥特性
  
  結(jié)論
  
  (1) 南瓜片微波真空干燥特性與微波強(qiáng)度、腔體絕對(duì)壓力和南瓜片厚度有關(guān),且微波強(qiáng)度對(duì)南瓜片微波真空干燥速率影響明顯大于腔體絕對(duì)壓力和南瓜片厚度。微波強(qiáng)度越大,干燥速率越快; 減小腔體絕對(duì)壓力可一定程度上提高干燥速率。南瓜片微波真空干燥過程主要分為升速、恒速、降速三個(gè)階段,其中微波強(qiáng)度可明顯影響南瓜片微波真空干燥的恒速干燥的時(shí)間。因此,適當(dāng)提高微波強(qiáng)度是提高南瓜片微波真空干燥速率和縮短干燥時(shí)間的z*有效方法。
  
  (2) Page 模型具有擬合參數(shù)少、擬合度高等優(yōu)點(diǎn),該模型能較準(zhǔn)確地表達(dá)和預(yù)測(cè)南瓜片微波真空干燥過程中的水分變化規(guī)律。微波強(qiáng)度對(duì)干燥速率常數(shù)k的影響強(qiáng)于腔體絕對(duì)壓力和南瓜片厚度,而干燥條件改變對(duì)產(chǎn)品常數(shù)n 影響不大。