黄山学院生命与环境科学学院的楚文靖、盛丹梅、张 楠等人探究干燥温度和切片厚度对红心火龙果热风干燥特性的影响,并对干燥过程进行模型拟合,对比分析不同温度和切片厚度干燥产品的品质特性,以期为火龙果热风干燥参数的优化及实际干燥工艺设计提供参考。
1、火龙果片热风干燥特性
切片厚度对火龙果片干燥特性的影响
随着干燥的进行,干基水分含量逐渐减小;随着火龙果片厚度的减小,干燥时间缩短。6 mm厚的火龙果片70 ℃下热风干燥仅需6 h。
干燥的初期干燥速率最快,出现峰值。随后,干燥速率随干基水分含量的减小而缓慢减小,出现长时间的降速干燥阶段,这与莲子、杏鲍菇和竹笋等热风干燥的结果类似。
干燥温度对火龙果片干燥特性的影响
随着干燥的进行,干基水分含量逐渐减小。在50~80 ℃干燥时,随着干燥温度的升高,干基水分含量下降速率加快,降低到同一水平时所需的时间明显缩短。
干燥初始阶段,干燥速率迅速达到最大,然后逐渐下降。除去起始阶段,整个过程可看成降速干燥,且温度越高,降速阶段越明显。干燥过程中,火龙果表面水分含量减少,内部传质和传热阻力不断增加,水分从表面蒸发到空气的速率和从内部迁移到表面的速率也随之降低,故干燥速率也降低。
2、火龙果片的热风干燥动力学模型
经检验,该模型R2=0.919、F=470.216、P<0.001,能够较好地描述不同切片厚度、不同干燥温度下火龙果片的热风干燥过程。
3、火龙果片热风干燥动力学模型的验证
实验值与模型预测值的拟合度较高,Pearson相关系数为0.998,二者显着相关(P<0.05),说明Page模型能够较好地反映红心火龙果片热风干燥中水分比的变化规律,适合描述实验条件下火龙果片热风干燥过程。
4、干燥过程中火龙果片的Deff和Ea
不同厚度、不同温度对应的Deff不同,其值在3.537 4×10-10~19.942 6×10-10m2/s之间。厚度固定时,红心火龙果片Deff随着干燥温度的提高而增大。8 mm厚火龙果片在80 ℃干燥时的Deff约是50 ℃干燥时Deff的3 倍。干燥温度固定时,Deff随着切片厚度的增加而增大。70 ℃干燥时,12 mm厚火龙果片的Deff约是6 mm厚火龙果片Deff的2 倍。厚度为6、8、10、12 mm的火龙果片热风干燥对应的Ea分别为32.985 7、27.086 1、26.889 4、17.792 9 kJ/mol。
5、热风干燥温度对火龙果片总酚含量、抗氧化能力和色泽的影响
切片厚度恒定(8 mm),干燥温度对火龙果片的总酚含量和抗氧化活性有显着影响(P<0.05)。随着干燥温度的增加,总酚含量有增加的趋势,70 ℃和80 ℃条件下火龙果片的总酚含量明显高于 50 ℃。这可能是因为低温(50 ℃)干燥时多酚氧化酶未完全失活,导致酚类物质分解较多。较低温度(50 ℃或60 ℃)干燥火龙果片的抗氧化活性比较高温度(70 ℃或80 ℃)干燥得到的火龙果片低,可能和产品的总酚含量有关。
6、切片厚度对火龙果片总酚含量、抗氧化活性和色泽的影响
干燥温度恒定(70 ℃),切片厚度对火龙果片的总酚含量和抗氧化活性有显着影响(P<0.05)。切片厚度为6 mm与8 mm的火龙果片总酚含量和抗氧化活性无显着差异,但优于切片厚度为10 mm和12 mm的样品。
结 论
Page模型能较好地表达和预测红心火龙果片干燥任意时刻(t)水分比(MR)随厚度(H)和干燥温度(T)的变化情况,拟合方程为ln(-ln MR)=-0.925+0.032T-5.699×10-5T2-0.464H+0.021H2+(-1.714+0.103T-0.057H+0.003H2)ln t。红心火龙果片的Deff在3.537 4×10-10~19.942 6×10-10m2/s之间;厚度为6、8、10、12 mm时,对应的Ea分别为32.985 7、27.086 1、26.889 4、17.792 9 kJ/mol。