论文部分内容阅读
本研究以废弃果皮资源有效利用技术的开发为出发点,主要以柑橘属赣南橙橙皮为研究对象,考察不同干燥方式和干燥条件对橙皮干燥特性及品质的影响。实验采用热风、微波、热风组合微波三种干燥方法对生鲜橙皮样品进行干燥,实验条件分别为热风温度60℃、70℃、80℃,微波功率155W、472W、710W以及热风联合微波60℃-155W、70℃-155W、80℃-155W。
本研究从样品摆放方式,样品大小等方面确定了实验所采用的具体条件,并就样品大小对微波和热风干燥的影响进行分析比较。干燥特性主要从不同干燥条件下,干燥橙皮样品所得的干燥速率与时间关系、水分含量与时间关系、水份比与时间的关系等几个方面进行考察,同时还将水份比-时间关系曲线与常见的11种薄层干燥模型进行拟合,并对拟合结果进行验证。结果表明,在本实验中,微波加热受样品摆放方式影响明显,热风干燥条件下,随着样品尺寸的增加干燥难度加大,而在微波干燥条件下,样品尺寸越大,干燥越容易;710、472、155W微波功率下橙皮干基含水率从2.84下降到0.10所需的时间分别为4、6、18min,明显短于60、70、80℃热风条件下橙皮含水率到达干燥目标值所需的时间230、180、120min。干燥至相同的水分含量所需时间长短依次为:热风干燥>热风-微波干燥>微波干燥;热风温度60、70、80℃条件下的水份比-时间关系曲线与logarithmic模型拟合度最高,卡方X2(reduced chi-square)和复相关系数Adj.R-square分别为:60℃(3.86631E-5,0.99954)、70℃(1.43641E-4,0.99952)、80℃(1.95852E-4,0.99984);微波功率155W、472W、710W条件下的水份比-时间关系曲线与Approximation of diffusion模型拟合度最高,卡方X2(reducedchi-square)和复相关系数Adj.R-square分别为:155W(3.50247E-5,0.99964)、472W(9.86319E-6,0.99991)、710W(1.97238E-5,0.99984)。
本研究对干燥过程中橙皮样品的升温特性、温度分布进行了考察,并对不同干燥条件下的温度分布特性进行了比较分析。结果表明,热风干燥过程中,橙皮样品升温平缓,温度分布均匀;微波干燥过程中,样品中心温度呈现先上升至最高点再下降的趋势,且中心温度始终高于边缘温度;样品初始温度与初始水分含量均会对其升温特性产生影响。
为了进一步探究橙皮样品干燥过程机理性,本研究还对不同干燥情况下橙皮样品的水分扩散系数进行了探讨,建立了水分扩散系数与绝对温度的关系,并求得不同尺寸样品所需水分扩散活化能。结果表明,热风干燥条件下,随着样品尺寸增加,干燥过程中的水分扩散系数减小,微波干燥条件下,随着样品尺寸增加,干燥过程中的水分扩散系数增加。热风干燥条件下的有效扩散系数远小于微波干燥条件下的有效扩散系数。三种尺寸样品(12mm、16mm、20mm)所需活化能Ea分别为35.81KJ/mol、41.73KJ/mol和44.69KJ/mol。
为了综合评价各种干燥方式对橙皮样品干燥特性和品质的影响,实验从干制品色泽、收缩度、持水力,吸脂性、总黄酮含量五个方面对干燥处理后样品的品质进行评价,并算出各种条件下的干燥能耗。结果表明,微波干燥在制品品质保持方面的能力稍劣于热风干燥,但采用热风组合微波干燥方式后的制品品质与热风干燥较为接近。微波干燥所用时间远短于热风干燥,经计算其能量消耗也远小于热风干燥。综上所述可以推测,热风组合微波干燥方式最适于橙皮干燥,在橙皮的综合利用开发中具有较大应用前景。