全 文 ：河南职技师院学报
第 20卷 第 2期
1 2 9 9年 6月
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山 植 热 风 脱 水 研 究
李保国
( 机 电系 )
王相友
( 山东工程学院 )
摘要 本文利用热风干燥试验台对山植进行了单 因素与正交的脱水试脸研究 , 分析了风 温 、 风
速和物料层厚度对脱水速率 、 干后产品质量的影响规律 , 提出了较佳的脱水工艺及合理的性 能参
数 , 还进行了热风脱水与热风 ~ 减压组合式脱水的对比试验研究 .
关键词 山植 ; 热风脱水 ; 工艺参数
中图分类号 5 6 6 1 . 5
1 引言
近年来我国 山植种植面积和产量大幅度增加 , 由于加工能力有限 , 加工技术落后 , 造成
大量 山植腐烂变质 。 为减少损失 , 人们将山碴手工切片自然晒干贮藏 . 但 自然晾晒受天气制
, 有时山植片易氧化褐变 , 阴雨天甚至发霉变质 , 不能保证山植干的品质 , 且脱 水 效 率
. 因此 , 对山植脱水的研
约低
究已成为生产中急待解决的
课题 . 作者在热风干燥试验
台上进行了山植脱水的试验
研究 , 以期为山植的人工脱
水提供试验依据和合理的工
艺参数 .
2 试验设备与方法
山情脱水试验所用热风
干燥试验台 如 图 1 , 由 风
机 、 电加热器 、 模拟仓 、 物
料盘和温度控制仪等组成 ,
模拟仓内形为小20 o m 圆筒 .
工作时外界空气经风机 、 风
道进入电加热器加热 , 而后
经模拟仓穿过物料盘对盘中
收稿日期 : 1日9 2刃 , , 2 .
刁络~ ~ 司
圈 ,
风机
温控仪
物料盘
6
1 0
热风千澡试验台结构示惫圈
风里调节板 3 . 前 、 后风遭 4 . 电加热器
温度传感器 7 . 浏风速 口 8 . 夭平
模拟仓 1 . 支架
,占59
物料进行脱水作业 (物料盘底为细炯典网 )「 :物料盘悬挂在天平上 , 可显示脱水过程中物料
班软的变化情况 。 风量由风机出风口风量调节板调节 , 风温通过温度传感器由温度自动控制
一 试验步骤 : 山植挑选 、 清洗一晾干至表面无自由水一切片 2 、 4 m m厚 ( 去核 ) 一称 重
2。。 g , 成 5 k g / m “均匀平铺在物料盘上进行热风脱水 。 脱水过 程 中 , 每 隔 10 m in 称 重一
次 , 至物料含水率 ( 湿基 ) 小于 8 肠时脱水结束 。 、
试验指标 : ( r ) 、物料含水率研汉 除注明外 均 为 湿 基 ) , 平 二 ( G 一 G ; ) / G 、 X
10 。肠 , 式中G 为脱水 t时刻物料的重量 , G g为物料的干物质重 , 用烘箱 法求得 。 ( 2 ) 脱
水速率△研 / △t ( 肠 / m in ) , 郎用每分钟的降水率 表 示 。 ( 3 ) 维 生 素 C含 量 V 。 ( m g
/ 1。。 g ) , 用折合含水率为 8 肠时每百克样品所含 V C的毫克数表示 。 ( 4 ) 总酸度 ( 肠 ) .
3 试麟结果与分析 ,
3
. 亡`凤瘟’ ( 一 t) 、 风速 ( 犷 ) 对山植的娜水试验
山碴在不 同风温 、 风速下的脱水试验结某如图 2 , 图 3 为山碴的脱水速率曲线 。 由图 2
可知 , 风温对山植脱水速率的影响比风速大 。 由图 3 看出 , 山碴的脱水过程可分为初始快速脱
水段 ( A B ) 、 等速脱水段 ( B C ) 和减速脱水段 ( C D ) 三个阶段 , 且有 以下特 点 : ( 1 )
初始阶段脱水速率递增迅速 , 且有一凸点 A ` . 这是 由于山植切片后 , 粘附在切片表 面 上的
水分受到一定流速的千燥热风的作用易于汽化的缘故 。 当表面水分汽化完后 , 脱水 速 率 减
慢了从 A 产回降到 B 点 , · 进入等速脱水阶段 , 开始蒸发物料中的吸附水和渗透水 , 物料的内扩
散速率与鲜扩散速举处午相对平衡 , 故降水速率为一定值 。 , ( 2 ) 随着风温升高或 风 速 增
大 , 山植的旎水速率增大 , 脱水时间缩短 . 这可分别以植物细胞特性和分子扩散理 论 来 解
释 . 一般植物 , 其细胞中央为含有大量水分的液体 ( 胶体物质 ) , 在细胞壁的内部和细胞质
之专之-
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时间 ( h )
不同风温 ( V · 币.1 3 m / “ )
圈 2 山植的脱水曲线
时间 ( h )
b 不 同风速 ( 才= 50 ℃ )
— 4口℃ 一一 一 5 。℃一 · ·一 0 . 8` / S 6 0 0C· 一。 . 3 tn / S 3 nI / 5
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山植的脱水速率曲线
一一 一 40 ℃
含水率 ( 肠 )
不同风温 ( 犷 a = 1 . 3 m / S
图 3
一 · 一 · 50 ℃ — 60 ℃
含水率 ( 肠 -)
不同风速 ( t一 50 ℃ )
一 · · 一。 . 3m / s 一…一。 . s m / s 一 趁,
.
3 m
s/
的夕卜围是细胞膜 。 细胞壁上有较多大型孔隙 , 对水分与溶质 、 有全透性 。 而细蘸为半 透性 , 且渗透性低 , 当物料受高温时 , 细胞膜渗透性增高甚至成为全渗透性膜 . 所以风温升高
加快了内扩散 , 脱水速率高 。 根据分子扩散理论 , 分子从一个物体表面向另一个与之接触的
流体迁移时 , 其驱动力是浓度差 。 在分子扩散进程中 , 扩散界面上浓度不断增加 , 形成一个
高浓度阻隔层 ( 称边界层 ) , 阻碍分子继续扩散 , 随着通过界面的介质速度的增加 , 边界层
浓度变低 , 此时质量交换加快 , 故增大风速能提高脱水速率 。 ( .3 ) 底脱水过程中 , 山碴等
速脱水时间占总时间的百分率较蘑菇等其他果蔬短 , 这可能是因为山碴含干物质较高 , 内部
组织较紧密 , 脱水时内扩散阻力较大的缘故 。
3
.
2 脱水工艺试验
在单因素试验的基础上 , 进行了三因素二水平 L 。 ( 2 吕 ) 回归正交试验 , 试验因素与水
平选取见表 1 , 正交试验结果如表 2 所示 , 图 4 为各因素对试验指标的影响关系 。
表 I L 。 ( 2 “ ) 回 归正交试验因寮水平编码
龚 琴 单位 上水平(十 l ) 下水平( 十 l ) 零水平( 0 )
温 X ,
速 x Z 0 . 3 0 . 8
变动区间
( △j )
1 O
0
.
5
风
物料层厚度 ax
t
厂。
△H
℃
m / s
k g / m 名
( 1 ) 风温对山碴的含水率和 V c含量有较显著影响 。 如图 4 a所示 , 随着风温的升高 ,
含水率降低 , 而 V c含量增加 。 这是由于水分是底物能向酶扩散接近的输送介质 , 具 有 促 使
酶和底物活化的作用 , 当风温升高时 , 山楼含水率下降 ,水分的活度随之降低 r ;逃 而使 Y : 氧
化酶的活力受到抑制 。 另据资料报导 , V c氧化酶活性的最佳温度在 45 ℃左右尸随春风 温升
高 , V c氧化酶的活性会大大降低 , 所以V C的损失减少 , 即风温升高对 V 。有保护作佣 ; ; 但褥L
表 2对山检的 L: ( 2, ) 试验方案及结果 ( 脱水时间 s h )
因 素 及 水 平 试 验 指 标
工 : 1 : X : X I X 艺 x 1 X 3 X Z X s x l X Z x s 含水率 (肠 ) V
。含量
( m g / 10 0 9 )
总酸度 (肠 )
试验号
5469
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风温 ( ’ C )
a 风温对含水率 、 维生素 C的影响 `
风速 ( m / s )
b 风速对含水率 、 维生素 C 的影响
ǎ助0州\ .任è啊如V般珊匕ǎ琢à并如节 舀 4 吞
物料层厚度 ( k g / m 毛 )
C 物料层厚度对含水率 、 维生素 C的影响
图 4 三因素对各项指标的影晌
— 含水率 一 一 一维生素 C含量
温过高会影响山植的外观质量 , 故风温以“ ` 75 ℃为宜 。
( 2 ) 由图 4 b可以看出 , 风速增大时含水率下降 , V C含量也降低 . 即增大风速虽可提
高生产率 , 但V 。损失也增加 . 故风速不宜太大 , 取 i , 。、 1 , 3 m / “为宜 ,
(3 )由图 4c可知 , 物料层厚度增加 , 山植的含水率增加 , 但对V 。含 量 的 影 响不 显
著 。 考虑到生产率 , 试验认为物料层厚度取 s k g / m “ 左右为宜 。
此外 , 风温与风速的交互作用对 山碴的脱水性能也有较显著的影响 。 试验中总酸度指标
均在 1。呢左右 , 说明在选取的试验因素水平范围内 , 各因素的变化对总酸度影响不大 。
3
.
3 热风 一减压组合式脱水试验
减压技术或称真空技术在食品工业中应用较广 , 主要有真空浓缩 、 真空干燥 、 真空冷冻
干燥等 , 是利用真空环境中水沸点低的特性来干燥物品 , 浓缩液体 。 真空干燥有以下特点 :
( l ) 用较低的温度得到较高的干燥速率 , 热能利用经济 。 ( 2 ) 干燥过程中 , 物料的热变
性小 , 维生素破坏较小 , 成为表面柔轻 , 溶解性和复原性较好的优 良品 。 ( 3 ) 可适应不同
性能的多 品种物料干燥 , 且能达到很低的水分 。
由前图 2 可看出 , 山碴在热风脱水前 3 h可脱去 70 %左右的水分 , 随后含水率下降减慢 。
要使含水率小于 8 % , 就需安提高风温 、 风速或延长脱水时间 。 而风温 、 风速过高会导致干
制品表面出现硬壳 、 卷边 、 焦化及氧化褐变等不良后果 , 延长脱水时间又会影响生产率 . 为
使山植在脱水过程 的后段仍能较快脱水 , 缩短脱水时间 , 减少养分损失 , 保证干制 品 的 品
质 , 我们进行了热风 一减压组合式脱水试验研究 。
将山植在风温 50 ℃ 、 风速 l m / S条件下 , 热风脱水 3 h后 , 随即在自制的减压脱水试验
台上进行减压脱水 , 图 5 为热风 一减压 组 合
式脱水工艺中山植含水率随脱水时间变化的
关系 曲线 。 从图 5 中容易看出 , 组合式脱水
工艺可缩短脱水时间 , 使山碴干制品达到较
低的含水率 。 两种脱水工艺对 山检进行脱 水
后的品质比较如表 3 所示 。 经比较可知 : 热
风 一减压 组 合式脱水工艺优 于热风 脱 水 工
艺 , 前者不仅可明显地降低含水率 , 而且能
较 有效地保持 V 。 和总酸度的含量 , 同时还
可改善干制品的外观质量 。
热风脱水段 减压脱水段
ǎ孚à如锌节
4 结论
4
.
1 山植脱水过程可分为 初 始 快 速 脱 水
段 、 等速脱水段和减速脱水段三个阶段 。 风
温比风速对山碴脱水速率的影响大 。
4
.
2 风温 、 风速及物料层厚度对含 水 率 、
维生素 C含量有较显著的影响 , 对总 酸 度 的
影响不大 。 较佳的脱水工艺参数为 : 风温 6 5
、 75 ℃ , 风速 1 . 。、 1 . 3 m / s , 物 料 层 厚 度
5 k g / m
“ .
时间 ( h )
图 5 两种脱水工艺山植的脱水曲线
热风一减压 组合式脱水曲线 :
.— 热风脱水段 ( 厂 a , l m / s , t , 50 ’ C )x— 减压脱水段 ( t . o o ’ C , P = 4 o t o r r )热风脱水曲线一 -一一 ( 犷 a = l m / s , t二 50 ’ C )
4
.
5 热风 一减压组合式脱水工艺能提高脱水速率 , 缩短脱水时间 , 减少维生素C和总酸度损
失 , 保持干制品品质 , 是值得进一步研究的脱水工艺 .
之`
表 3两种脱水工艺对山植千制品品质的影响
热风脱 风温 风速
水时间
( h) (℃ ) (m /s )
减压脱 温度 压力 含水率 V:含量 总酸度
水时间
(k g/m
“
) ( h) (℃ ) (t o r r ) (肠 ) (m g/ 2 0 09 ) (务 )
;
{热
}组
风脱水
合脱水
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.
0
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.… 4nù江ù 1 0下土甲工 11l 24 50 5
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654654拓3535
参考文献
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R e s e a r e h o n t h e H o t
一
a i r f l o w D e h y d r a t i o n o f H a w
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T h e b e t t e r d e h y d r a t i n g p r o e e s s a n d o p t i m u nr p a r a m e t e r f o r h a w
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