廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)2011年第17期涼瓜熱風(fēng)千燥動力學(xué)研究劉娥!,張宏康!,劉雙水2,佘紹文2(1仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院輕T食品學(xué)院,廣東廣州51025;2饒平縣凌旭茶葉有限公司,廣東饒平515726)摘嬃:研究一定條件下風(fēng)速與風(fēng)溫對經(jīng)燙漂預(yù)處理的涼瓜薄層熱風(fēng)干燥過程的影響,擬合干燥曲線方程,并計算臨界含水量、傳熱膜系數(shù)α與傳質(zhì)系數(shù)k等動力學(xué)參數(shù)結(jié)果表明:干燥方程符合Pagr模型;隨風(fēng)速增大,α與k均增大,但風(fēng)溫對兩者影響不大。在溫度75℃、風(fēng)機頻率50H的條件下干燥得到的涼瓜成品質(zhì)地硬脆,呈暗綠或褐黃色,品質(zhì)好。關(guān)鍵詞:涼瓜;熱風(fēng)干燥;動力學(xué)中圖分類號:TS205.1文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1004-874X(2011)17-0069-03Study on the drying dynamics of balsam pearLIU E, ZHANG Hong-kang, LIU Shuang-shui2, SHE Shao-wen2(1. The College of Light Industry and Food Science, Zhongkai University of Agriculture and EngineeringGuangzhou 510225, China 2.Raoping Lingzu Tea Co. Ltd, Raoping 515726, China)Abstract: The influence of the wind speed and temperature on the dry course of thin layer of the balsam pear by pretreatmenthot air under certain condition were studied. The dry curve equations were fitted the dynamics parameter such as the criticalcontent, heat transmission membrane coefficient a, and quality transmission coefficient kh were calculated. The results showed that theon the two coefficient. Products dried at conditions of 50 Hz and 75C obtained good characteristics with good texture and color tle effectdry equation accords with the Page model. As the wind speed rises, a and kh were increased but the wind temperature had a little effectKey words: balsam pear; hot wind drying: drying dynamics涼瓜又稱苦瓜,一年生草本植物,原產(chǎn)亞洲熱帶地中的氧化酶系統(tǒng),防止褐變和維生素的氧化,加快干燥速區(qū),廣泛分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū),可制成涼瓜茶度,使干制品復(fù)水時易重新吸水。但過度漂燙會導(dǎo)致蔬菜飲用,對血脂、血壓、血糖以及肥胖癥有良好的抑制和調(diào)色澤、風(fēng)味和組織劣變及營養(yǎng)成分損失,同時也會過多地節(jié)作用,是高血壓和糖尿病患者理想的飲品,具有補膽、消耗能源。因此,漂燙時間與溫度的選擇應(yīng)該適宜。干燥時潤肝、利尿、助消化、美容護膚、預(yù)防青春痘等功效。涼瓜采用DCL-B型隧道式干燥器,試驗時干燥條件恒定,采用茶的加工過程中,干燥是一道十分重要的工序,傳統(tǒng)的曬減重法測定物料質(zhì)量隨時間的變化情況,至質(zhì)量不變時停制方法受天氣條件影響很大,嚴(yán)重制約涼瓜茶的生產(chǎn)發(fā)止試驗。物料的初始狀態(tài)為預(yù)處理后的涼瓜。展。采用現(xiàn)代干燥設(shè)備進行涼瓜茶干制是解決涼瓜茶生12.2項目測定物料干基含水量為水分質(zhì)量與絕干物產(chǎn)瓶頸的可行方法之一。但目前有關(guān)涼瓜的熱風(fēng)干燥特料質(zhì)量之比,用X表示,單位為kg水/kg絕干物料,即:性還不明確,相關(guān)研究鮮有報道。本研究選擇涼瓜中的優(yōu)X=(水分質(zhì)量/濕物料中于物料的質(zhì)量)×100%;臨界秀品種珠瓜為原料,對其適當(dāng)預(yù)處理后進行熱風(fēng)干燥,測含水量Xc為恒速階段轉(zhuǎn)入降速階段的轉(zhuǎn)折點所對應(yīng)的定其干燥曲線和干燥速率及臨界濕含量等干燥特性參含水量(kg水/kg絕干物料);某時刻t的干燥速率:數(shù),探討風(fēng)溫、風(fēng)速對干燥過程的影響,著重研究干燥動U=(G-1-G1,)MA(t-n-t-)力學(xué),擬合干燥方程,推算臨界含水量,研究風(fēng)溫、風(fēng)速對式中,A為干燥接觸面積(m2);G--C灬為tt1時刻物料傳熱膜系數(shù)a及傳質(zhì)系數(shù)kn的影響,為涼瓜茶的工業(yè)生質(zhì)量(kg);U為t時刻干燥速率(kg水/m28)。產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2結(jié)果與分析1材料與方法21干燥風(fēng)速對干燥過程的影響11試驗材料在相同的十燥環(huán)境中,不同的風(fēng)機頻率對應(yīng)不同的風(fēng)以市售新鮮涼瓜為試材。壓及不同的氣流速度,頻率越高,風(fēng)壓越大,氣流速度越12試驗方法大。因此,可以通過調(diào)節(jié)風(fēng)機頻率的大小,從而控制風(fēng)速對121工藝流程原料選擇→清洗→瀝干→切片→稱干燥的影響。苦瓜片經(jīng)過95℃的熱水燙漂Imin之后,在重→熱燙→干燥→冷卻→包裝→貯藏。漂燙會破壞蔬菜干球溫度80℃的條件下考察了風(fēng)機頻率分別為40、50Hz對干燥過程的收稿日期:2011-06-21中國煤化工基金項目:廣東省省部產(chǎn)學(xué)研資助(2010B0904000)在其他條CNMHG越大,經(jīng)相同時作者簡介:劉娥(1990-),女,E-mail:liue20101104@hotmail.com間處理后干燥切黑必;m達到相同的含水通訊作者:張宏康(1972-),男,博士,副教授,E-ml1 hkuzhkt@量,風(fēng)機頻率應(yīng)越大,所需的干燥時間則越短。其原因是風(fēng)163.com機頻率越大,氣流速度越快,空氣中含水量越小,空氣與涼1212嘲挈1060℃頻率40Hz頻率50Hz86420708090100110時間(min)時間(min)圖1不同頻率下的干燥曲線圖3不同干燥溫度下的干燥曲線10098蘭哥頻率40Hz頻率50Hz212干基含水量(kg水/kg絕干物料平均含水量(kg水/kg絕干物料)圖2不同頻率下的干燥速率曲線圖4不同干燥溫度下的干燥速率曲線瓜片之間的傳質(zhì)推動力一濕度差就越大,干燥速度也就23動力學(xué)分析越大。因此,提高風(fēng)機頻率對干燥過程有利,但應(yīng)以不帶23,1千燥方程薄層干燥方程的模型方程國為:(-X*出物料為宜;但風(fēng)機頻率不宜過大,因頻率越大能量損耗X-X*)=exp(-KT),對上式線性化后得出:也越大。從圖2可以看出,物料進入干燥機后干燥速率迅n(-In(X-X*(Xo-X*))=NIn+In速提高,進入恒速階段,之后干燥速率開始減小,曲線逐式中,T為時間,s;KN為干燥方程常數(shù);X為干基含水漸變陡,直至干燥結(jié)束。量;X為初始含水量;X*為平衡含水量。22干燥溫度對干燥過程的影響分別對干燥溫度為80℃,風(fēng)機頻率分別為40、50Hz,將經(jīng)過95℃熱水漂燙1min后的苦瓜片,在風(fēng)機頻以及風(fēng)機頻率固定在50Hz,干燥溫度分別為60、70、75率為50Hz的條件下,研究不同溫度對其干燥過程的影80℃的6組試驗數(shù)據(jù),用最小二乘法線性回歸,結(jié)果見表響,試驗結(jié)果見圖3、圖4。從圖3、圖4可以看出,在其他1、表2。從表1表2可以看出,各條件下的試驗點線性關(guān)條件相同的情況下,溫度越高,經(jīng)相同時間干燥物料的含系均很好,在試驗范圍內(nèi)干燥溫度與風(fēng)機頻率的變化均水量就越低。這是由于干燥溫度越高,空氣相對濕度越對方程參數(shù)K與N有影響,風(fēng)機頻率對N影響較明顯。但低,空氣與物料之間的水含量差越大,傳熱推動力(溫度經(jīng)進一步二元線性回歸,無法將K、N用t、P風(fēng)機頻率)的差)、傳質(zhì)推動力(濕度差)就越大,干燥速率也就越大,二元線性關(guān)系進行關(guān)聯(lián)。要達到一定的含水量所需時間就越短四。由圖4可見,恒各條件下干燥方程為:干燥溫度為80°℃的條件下,風(fēng)速干燥過程中,在60-70℃以及75-80℃期間,其恒速速機頻率40Hz時:(X-X*)(X-X)=exp(-0.0777547∞);風(fēng)率增幅較大,而70~75℃速率增幅較小,從熱量損耗考機頻率為50Hz時:(X-X*)/XσX*)=exp-0.047222050°);慮,干燥溫度就不宜過高。又因物料為熱敏性物質(zhì)溫度風(fēng)機頻率為50Hz的條件下,干燥溫度60℃時:(X-過高,營養(yǎng)成分被破壞得越多,因此溫度以75℃千燥為Xx-X*)=exp(0.097647706);干燥溫度70℃C時:(X-X*宜(X-X*)=exp(-0.0001272);干燥溫度75℃時:(X-X*)表1不同干燥風(fēng)速的干燥參數(shù)風(fēng)機頻率相關(guān)系數(shù)初始含水量平衡含水量臨界含水量KiO(R2)(kg水/kg絕干物料(kg水/kg絕干物料)(kg水/kg絕干物料)0.5059777540991410.7262004176.14290.57654.722209864110809004055.9653表2不同干燥溫度的干燥參數(shù)度相關(guān)系數(shù)初始含水量NK×102(kg水/kg絕干物料)中國煤化x,臨界含水量kg水/kg絕干物料)0.45790.9811.1154CNMHG 7.028870l.21500012209730l1.13540.n980.4714968880989711.1622003768.38710.5764.7222098641108090.040559653(X-X*)=exp(-0.096888704);干燥溫度80℃時:(X-X*)算,由圖4可知,此條件下X*0.0376kg水/kg絕干料,(XX*)=exp(0.047222。X=1.l622kg水/kg絕干料,經(jīng)推算,該條件下的理論臨232臨界含水量恒速干燥速率U;=Gc(XxσXc)/ST;降界含水量Xc=8.3871kg水/kg絕于料試驗的臨界含水量速干燥速率U=Gc(XXc)STn(Xc-X*)XxX+)kc=8.3871kg水/kg絕干料,試驗結(jié)果與理論結(jié)果吻合較式中,Cc為絕干物料質(zhì)量kg;S為干燥面積,m2好在兩干燥階段的分界點,即臨界點處,應(yīng)有U=U,23恒速階段傳熱膜系數(shù)α計算與關(guān)聯(lián)由α(-t)=即Gc(X-Xc)ST=Gc(XX*)Tn(xc-X*)(X2X+),則(XxN得到:=N/(-)式中,a為傳熱系數(shù)kW/(m2K);tXc)T=(XoX*TiIn[(c-X*)(xxX*)為于球溫度,℃;為濕球溫度,℃;N為水分汽化速率,kg干燥時間TT2由干燥方程求得?，F(xiàn)對于燥溫度為水/m2s);r為L下水的汽化潛熱kkg。不同風(fēng)機頻率、75℃、風(fēng)機頻率50Hz的試驗數(shù)據(jù)進行臨界含水量的推不同溫度下的a值分別見表3、表4衰3不同風(fēng)速的傳熱膜系數(shù)風(fēng)機頻率干球溫度濕球溫度水分汽化速率汽化潛熱恒速階段傳熱膜系數(shù)(kW/mK)80334046x1023074003487373×1042307400365衰4不同溫度下的傳熱膜系數(shù)234恒速階段傳質(zhì)系數(shù)k計算與關(guān)聯(lián)由N=kg(H干球溫濕球溫干燥速率汽化潛熱恒速階段傳熱膜)°得到:k=NH-H),式中:H為L下空氣的飽和濕度度(℃)度(℃)(kg水m)(kJkg)系數(shù)(kwm2k)kg水汽/kg干空氣;H為濕度kg水汽/kg干空氣。不同風(fēng)5028.64.780X1042355.1003596823x104343.200400機頻率、不同溫度下的k值分別見表5表6。表5數(shù)據(jù)表31.67454x102319300398明隨風(fēng)機頻率增大,傳質(zhì)系數(shù)kH也增大;而由表6中數(shù)據(jù)33.47373x1042307400365可知,溫度對傳熱膜系數(shù)的影響不明顯。表5不同風(fēng)速的傳質(zhì)系數(shù)k風(fēng)機頻率濕球溫度下空氣的飽和濕度濕度水分汽化速x10恒速階段傳質(zhì)系數(shù)(kgkg汽十氣)kgkg汽干氣)003800157.046003060038001573730032l表6不同溫度的傳質(zhì)系數(shù)k溫度濕球溫度下空氣的飽和濕度濕度水分汽化速率x10恒速階段傳質(zhì)系數(shù)(kg/kg汽十氣)(kgkg汽干氣)(kg/m2s△H)0.0240.0341002700127500350013745400339003800157373003213結(jié)語參考文[張德權(quán)艾啟俊蔬菜深加工新技術(shù)M北京:化學(xué)工業(yè)出版社在溫度75℃,風(fēng)機頻率50Hz的條件下干燥得到的2003:150,194涼瓜成品,質(zhì)地硬脆呈暗綠或褐黃色,仍帶有涼瓜的苦四諸愛土蔥薄層脫水動力學(xué)研究門漸江科技學(xué)院學(xué)報,2018澀味。所得茶湯顏色透明,涼瓜干的復(fù)水性良好。試驗結(jié)(1):31-34.果表明,不同條件下的干燥曲線和速度曲線趨勢相同,風(fēng)3]劉琨康紅木暮酒糟臨界含水量與干燥曲線化學(xué)工程9907溫愈高、風(fēng)量愈大,干燥曲線愈陡、速度曲線愈高、恒速階(3)21-23段愈短。各條件下的干燥曲線均符合Page方程理論與試4黃少烈鄒華生化工原理M北京科學(xué)出版社20054-560驗的臨界含水量吻合較好。傳熱膜系數(shù)a與傳質(zhì)系數(shù)k1S]王俊,張京平洋蔥干燥過程中熱量傳遞模柳浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報,1998,10(5):2受風(fēng)量影響明顯,且隨風(fēng)量增大而增大但兩者均基本不王俊嗡擎?zhèn)}中國煤化工改系數(shù)j食品科學(xué),受干燥溫度影響。1998.192:17CNMHG