论文部分内容阅读
我国是甘薯种植大国,甘薯经干燥脱水后,可以加工成甘薯干,营养味美、食用方便,具有较大的市场开发潜力。传统的甘薯干在生产过程中,由于干燥温度、风速等条件难以控制,导致产品出现表面硬化,色泽发黑的现象,致使产品的品质下降,市场消费受到限制,不利于其进一步的发展。本文通过对熟化甘薯进行热风干燥试验,建立描述熟化甘薯热风干燥特性的最佳干燥数学模型,并对其干燥工艺进行优化,可以为甘薯热风干燥的工化生产控制和生产工艺提供理论基础和依据,同时,有利于降低干燥能耗,提升产品品质。本课题首先研究了不同温度(60、70、80℃)、风速(0.8、1.2、1.6m/s)和厚度(0.6、0.9、1.2cm)条件下熟化甘薯的热风干燥特性,通过对12种常见的薄层干燥数学模型进行拟合分析,从而选择Wang and Singh数学模型作为熟化甘薯热风干燥的最佳数学模型,其相关系数R2X2以及均方根差RMSE值分别为0.996、0.000496和0.0185;比较了不同干燥温度、风速和厚度条件下的有效水分扩散系数Deff,计算得出本试验中熟化甘薯干燥的活化能Ea为40.103kJ/mol。研究了不同糖渍预处理浓度对熟化甘薯热风干燥特性及有效水分扩散系数Dcff的影响,运用9种数学模型对所得试验数据进行拟合分析,最终选择Page模型与线性关系式关联的模型为描述糖渍甘薯热风干燥的最佳模型,其R2值和RMSE值分别为0.982和0.043;利用Arrhenius关系式计算并比较糖渍和未糖渍甘薯的指前因子D0和活化能Ea,结果表明,糖渍甘薯的D0(6.66×108m2/s)和Ea(12.423kJ/mol)均低于未经糖渍预处理的甘薯的D0(9.69×104m2/s)和Ea(40.103kJ/mo1)。在对熟化甘薯的热风干燥动力学模型进行研究的基础上,以热风十燥过程中甘薯干的十燥速率、干燥后的硬度、弹性和总色差作为指标,进行热风于燥的单因素试验。在单因素试验的基础上,利用Box-Behnken响应面法对熟化甘薯的热风十燥工艺进行优化,罪终确定了熟化甘薯热风十燥的最佳工艺参数为:十燥温度67℃、十燥风速1.15m/s、物料厚度1.26cm。对熟化甘薯热风干燥过程中的水分变化进行研究,结果表明,随着十燥时间的延长,甘薯的干基含水率和水分活度逐渐减少,复水性呈先上升后不变的趋势;十燥过程中,熟化甘薯内部的自由水首先被脱除,其次是构造水,结合水的变化不明显。测定并比较甘薯干制品与鲜薯原料的基本营养成分,结果显示,甘薯干中淀粉、维生素C的含量较鲜薯样品下降较明显,还原糖含量有所升高,粗纤维、粗蛋白由于其化学稳定性,因而含量变化不明显。研究了干燥过程中熟化甘薯质构各指标的变化趋势,随着干燥时间的延长,甘薯的硬度、胶黏性和耐咀性逐渐变大,内聚性呈先上升后下降的趋势,并对甘薯硬度与糖含量之间的关系进行了研究,结果表明,干燥过程中甘薯糖含量的增加可能是导致十燥过程中硬度指标变大的一个主要原因。为了更好的控制甘薯热风干燥过程中的色泽变化,提高产品的色泽品质,本文研究了干燥温度和风速对甘薯干色泽指标的影响,通过对零级、一级、二次项和三次项模型进行比较分析,最终确立了三次项模型(P=P0+ct+dt2+et3)作为描述熟化甘薯热风干燥色泽变化的最优模型,用以对热风干燥过程中甘薯的色泽变化进行预测。