鮮切高山野山藥片微波間歇干燥特性研究

張黎驊 武莉峰 黨鑫凱 代建武

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，四川 雅安 625014)

鮮切高山野山藥片微波間歇干燥特性研究

張黎驊 武莉峰 黨鑫凱 代建武

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院，四川 雅安 625014)

為深入研究高山野山藥的干燥特性，自制微波間歇干燥試驗(yàn)裝置，采用四因素四水平(微波功率、切片厚度、加熱時(shí)間、間歇時(shí)間)對(duì)鮮切高山野山藥片進(jìn)行微波間歇干燥試驗(yàn)，得出鮮切高山野山藥片微波間歇干燥的干燥變化規(guī)律，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明：高山野山藥片微波間歇干燥過(guò)程大致包括加速、恒速和降速階段；并且加熱時(shí)間為7 s時(shí)干燥色澤最好，此時(shí)切片厚度對(duì)收縮特性產(chǎn)生顯著影響，提高切片厚度有利于保持高山野山藥片的干后體積。該研究結(jié)果對(duì)于了解干燥高山野山藥乃至相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品的過(guò)程具有一定的指導(dǎo)意義。

高山野山藥；微波間歇干燥；特性；品質(zhì)

與普通山藥相比，野山藥同樣營(yíng)養(yǎng)成分全面，含有豐富的碳水化合物和蛋白質(zhì)，是重要糧食作物[1]。但高山野山藥成熟后，不能像同類山藥產(chǎn)品挖出窖藏，否則會(huì)腐爛變質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母稍锾幚砗?，既可延長(zhǎng)其保存期，又有利于高山野山藥的深加工。

目前，干燥農(nóng)產(chǎn)品的方法有遠(yuǎn)紅外干燥、微波干燥、真空冷凍干燥、真空干燥和熱風(fēng)干燥等[2]。微波干燥具有快速均勻、節(jié)能、高效、衛(wèi)生、方便等優(yōu)點(diǎn)，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量[3]。目前，針對(duì)山藥的微波干燥研究較多，主要有：任廣躍等[4]通過(guò)微波輔助真空冷凍干燥技術(shù)對(duì)懷山藥進(jìn)行干燥處理，對(duì)耗能功效、干燥速率、多糖率這3個(gè)因素進(jìn)行試驗(yàn)，從而確定了最優(yōu)的工藝條件；李麗等[5]通過(guò)熱泵干燥技術(shù)，以干燥溫度、切片厚度為因素，研究山藥熱泵干燥特性，得到山藥熱泵干燥的干燥速率曲線和干燥特性曲線；黃琪琳等[6]通過(guò)對(duì)3個(gè)不同品種山藥的營(yíng)養(yǎng)成分比較，發(fā)現(xiàn)先微波干燥(1 200 W，8 min)，后熱風(fēng)干燥(60℃，5 min)的混合干燥方法對(duì)佛手山藥的干燥效果較好；葉曉夢(mèng)[7]8-9采用真空微波與冷凍干燥串聯(lián)結(jié)合的干燥方法來(lái)代替單一的冷凍干燥，研究其對(duì)鐵棍山藥的物理性質(zhì)、感官評(píng)價(jià)以及超微結(jié)構(gòu)的影響，揭示在干燥過(guò)程中水分的遷移特性。

試驗(yàn)[8]結(jié)果表明，單純使用微波對(duì)農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行干燥，很容易因溫度過(guò)高而使食品產(chǎn)生硬化、結(jié)殼和焦化甚至燒傷等現(xiàn)象。采用微波間歇干燥方法對(duì)于提高山藥的干燥品質(zhì)和干燥效率是非常有效的[9]，胡慶國(guó)等[10]進(jìn)行微波間歇干燥的研究，認(rèn)為間歇干燥模式可改善物料的水分分布情況，并且間歇時(shí)間越長(zhǎng)，水分分布的均勻性越好，但干燥速率會(huì)有所下降。為深入研究高山野山藥的干燥特性，綜合前述，采取微波間歇干燥的方式進(jìn)行本次試驗(yàn)，旨在探索鮮切高山野山藥片的微波間歇干燥特性。

1 材料與方法

1.1 材料

高山野山藥：四川省雅安市羌江南路市場(chǎng)禾林店新鮮上市山藥，產(chǎn)于雅安市禾林村。

1.2 儀器

水分儀：MA150 Starorius型，上海右一儀器有限公司；

微波爐：MZ-2070EGZ 型，青島海爾集團(tuán)；

紅外線測(cè)溫計(jì)：HCJYET HT-866型，基睿電子科技(上海)有限公司；

電子精密天平：AR522CN-OHAUS 型，分度值0.01 g，奧豪斯儀器(上海)有限公司；

切片機(jī)：JX139632GR-300推桿式，河北潤(rùn)聯(lián)機(jī)械設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

物料挑選→高山野山藥→清洗→切片(2，4，6，8 mm厚度)→稱重→均勻鋪放料盤掛鉤在微波爐中→微波間歇干燥→指標(biāo)測(cè)定→包裝→貯藏

1.3.2 研究方法 將高山野山藥片分組進(jìn)行單因素試驗(yàn)，每組試驗(yàn)包含4個(gè)水平，為四因素四水平。高山野山藥片干燥試驗(yàn)的影響因素為微波功率、切片厚度、加熱時(shí)間和間歇時(shí)間。對(duì)取得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析并選擇最小顯著性差異法(LSD法)，確定不同水平對(duì)干燥時(shí)間的影響程度。

1.3.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

(1) 微波功率：根據(jù)文獻(xiàn)[11]17-19以及預(yù)試驗(yàn)，本次將微波功率確定為250，450，600，700 W 4個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)，其他影響因素水平固定為切片厚度4 mm，加熱時(shí)間15 s，間歇時(shí)間60 s。通過(guò)測(cè)定干燥水分比、干燥速率、干燥水分比自然對(duì)數(shù)和水分有效擴(kuò)散系數(shù)的變化探索微波功率對(duì)干燥動(dòng)力學(xué)的影響。

(2) 切片厚度：根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[12]，將高山野山藥切片厚度定為2，4，6，8 mm 4個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)，其他影響因素水平固定為微波功率700 W，加熱時(shí)間7 s，間歇時(shí)間240 s。通過(guò)測(cè)定干燥水分比、干燥速率、干燥水分比自然對(duì)數(shù)和水分有效擴(kuò)散系數(shù)的變化探索切片厚度對(duì)干燥動(dòng)力學(xué)的影響。

(3) 加熱時(shí)間：根據(jù)文獻(xiàn)[11]15以及預(yù)試驗(yàn)，本次將加熱時(shí)間確定為3，5，6，7 s 4個(gè)水平進(jìn)行試驗(yàn)，其他影響因素水平固定為微波功率700 W，切片厚度2 mm，間歇時(shí)間30 s。通過(guò)測(cè)定干燥水分比、干燥速率、干燥水分比自然對(duì)數(shù)和水分有效擴(kuò)散系數(shù)的變化來(lái)探索加熱時(shí)間對(duì)干燥動(dòng)力學(xué)的影響。

(4) 間歇時(shí)間：根據(jù)文獻(xiàn)[11]16以及預(yù)試驗(yàn)，將最厚山藥片(8 mm)從45℃加熱至65℃后間歇，最終確定加熱時(shí)間為30 s，間歇時(shí)間為240 s，間歇比為9，以此類推確定其它間歇比分別為7，8，10，間歇時(shí)間分別為180，210，240，270 s 4個(gè)水平，其他影響因素水平固定為微波功率700 W，切片厚度8 mm，加熱時(shí)間30 s。通過(guò)測(cè)定干燥水分比、干燥速率、干燥水分比自然對(duì)數(shù)和水分有效擴(kuò)散系數(shù)的變化探索間歇時(shí)間對(duì)干燥動(dòng)力學(xué)的影響。

1.3.4 微波間歇干燥試驗(yàn)臺(tái)功率強(qiáng)度 本試驗(yàn)中微波功率為其中一個(gè)試驗(yàn)因素，其功率強(qiáng)度按式(1)、(2)計(jì)算。用裝有一定量度水的燒杯放進(jìn)微波爐里，根據(jù)干燥過(guò)程中能量隨時(shí)間的變化求得改裝過(guò)后的微波爐的實(shí)際功率。

Q=cm(t2-t1)，

(1)

(2)

式中：

c——水的比熱容，kJ/(kg·℃)；

m——燒杯中水的質(zhì)量，g；

t1——水的初始溫度，℃；

t2——水的加熱溫度，℃；

P——微波間歇試驗(yàn)臺(tái)的功率強(qiáng)度，W；

Q——規(guī)定的時(shí)間內(nèi)吸收的熱量，kJ。

1.3.5 干燥動(dòng)力學(xué)曲線 不同功率、切片厚度、加熱時(shí)間、間歇時(shí)間下干燥水分比、干燥速率的動(dòng)態(tài)變化曲線通過(guò)等間隔取樣稱重的方法來(lái)計(jì)算。

高山野山藥干基含水率Mt按式(3)計(jì)算：

(3)

式中：

Mt——干基含水率，%；

Wt——在干燥時(shí)間t時(shí)刻的總質(zhì)量，g；

G——干物質(zhì)質(zhì)量，g。

任意t時(shí)刻高山野山藥的干燥水分比MR(Moistureratio)由式(4)計(jì)算：

(4)

式中：

MR——干燥水分比，%；

M0——初始干基含水率，%；

Mt——在任意的干燥t時(shí)刻的干基含水率，%。

高山野山藥的干燥速率DR(Dryingrate)按式(5)計(jì)算：

(5)

式中：

DR——干燥速率，%/h；

Mt1——t1時(shí)刻下的干基含水率，%；

Mt2——t2時(shí)刻下的干基含水率，%。

1.3.6 干燥過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)

(1) 水分有效擴(kuò)散系數(shù)：它指是干燥過(guò)程中的水分遷移速度，按式(6)與(7)計(jì)算：

(6)

式中：

Deff——水分有效擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；

H——高山野山藥的厚度，mm；

k——斜率。

(2) 間歇比：參照文獻(xiàn)[7]34-35。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波功率對(duì)干燥動(dòng)力學(xué)的影響

2.1.1 微波功率對(duì)干燥時(shí)間的影響 由表1可知，對(duì)于高山野山藥微波間歇干燥，微波功率對(duì)干燥時(shí)間的影響是顯著的，適當(dāng)?shù)靥岣呶⒉üβ士梢钥s短干燥時(shí)間。原因在于其他條件相同的情況下，微波功率越大，山藥內(nèi)水分子的振蕩情況越激烈，干燥速度越快，用時(shí)越短。

表1 不同微波功率下高山野山藥干燥時(shí)間的多重比較?Table 1 The multiple comparison of drying time withdifferent microwave power

2.1.2 微波功率對(duì)干燥水分比的影響 由圖1可知，微波功率越大，高山野山藥片的干燥速率越快，用時(shí)越短。在干燥后半階段，干燥速率減慢，脫水難度增加。故可知，干燥速率與微波功率大致呈正相關(guān)，但當(dāng)功率處于250W時(shí)，干燥時(shí)間增大幅度較大，速率減小較明顯，試驗(yàn)結(jié)果表明測(cè)得功率過(guò)低時(shí)溫度上升非常緩慢。

圖1 不同微波功率下干燥水分比與干燥時(shí)間的關(guān)系曲線Figure 1 The relationship between MR and DR withdifferent microwave power

2.1.3 微波功率對(duì)干燥速率的影響 由圖2可知，高山野山藥片干燥過(guò)程一般包括加速、恒速及降速三方面。功率越大，達(dá)到恒速階段時(shí)的含水率就越低，干燥速度也越大，故恒速階段不明顯，或不存在，從而直接由升速和降速兩個(gè)階段組合而成，造成上述現(xiàn)象的原因是當(dāng)采用較大微波功率處理時(shí)，山藥中的絕大部分水在剛開始的升溫階段就已經(jīng)被脫去，因此在干燥速率最大時(shí)，高山野山藥片所含的水分已經(jīng)不能維持其干燥速度，因此恒速階段或者恒速階段不明顯的現(xiàn)象沒有出現(xiàn)。

圖2 不同微波功率下干燥速率與干基含水率的關(guān)系曲線Figure 2 The relationship between DR and Mt withdifferent microwave power

2.1.4 不同微波功率下水分有效擴(kuò)散系數(shù)的變化 不同微波功率下高山野山藥片干燥水分比自然對(duì)數(shù)lnMR隨干燥時(shí)間的變化曲線見圖3。對(duì)應(yīng)水分有效擴(kuò)散系數(shù)的線性擬合結(jié)果見表2。

圖3 不同微波功率下干燥水分比自然對(duì)數(shù)隨干燥時(shí)間變化曲線Figure 3 The lnMR which with the change of the drying time with different microwave power

表2 不同微波功率下高山野山藥的水分有效擴(kuò)散系數(shù)Table 2 The Deff with the change of microwave power

由表2可知，高山野山藥微波間歇干燥過(guò)程中，微波功率為700 W時(shí)高山野山藥水分有效擴(kuò)散系數(shù)是250 W時(shí)的2.2倍，說(shuō)明提高微波功率能夠提高水分有效擴(kuò)散的速度。微波功率為700 W和600 W高山野山藥水分有效擴(kuò)散系數(shù)相近，進(jìn)一步論證表2結(jié)果，即對(duì)于高山野山藥，微波功率為700 W和600 W時(shí)干燥時(shí)間沒有顯著差異。

2.2 切片厚度對(duì)干燥動(dòng)力學(xué)的影響

2.2.1 切片厚度對(duì)干燥時(shí)間的影響 由表3可知，對(duì)于高山野山藥微波間歇干燥，切片厚度對(duì)干燥時(shí)間產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)。并且可以看出切片厚度的4個(gè)水平兩兩之間均存在顯著差異(P<0.05)。說(shuō)明對(duì)于高山野山藥微波間歇干燥，切片厚度對(duì)干燥時(shí)間影響顯著，可以通過(guò)減小切片厚度來(lái)縮短干燥時(shí)間。

表3 不同切片厚度下高山野山藥干燥時(shí)間的多重比較?Table 3 The multiple comparison of drying time with different thickness of the high mountains yam slice

2.2.2 切片厚度對(duì)干燥水分比的影響 由圖4可知，切片厚度越小，高山野山藥片的干燥曲線就越陡峭，干燥速率將越大。

2.2.3 切片厚度對(duì)干燥速率的影響 由圖5可知，切片厚度有差異的情況下，其干燥速率是有差異的。其它條件不變，切片厚度越大，干燥速率越慢。這是因?yàn)槲锪显奖。瑑?nèi)部水分遷移的距離就越短，對(duì)于一定體積的物料來(lái)說(shuō)，厚度越大，其與空氣接觸的相對(duì)表面積就越小，內(nèi)部傳熱的傳質(zhì)阻力越大，影響了熱質(zhì)傳遞，因此干燥速率就越緩慢[13]。2 mm和4 mm的干燥過(guò)程沒有恒速階段；6 mm的干燥過(guò)程3個(gè)階段均存在，剛開始的升速、恒速階段，到最后的減速階段，且恒速階段存在時(shí)間比較長(zhǎng)；8 mm的整個(gè)干燥過(guò)程基本處于恒速階段。

圖4 不同切片厚度下干燥水分比與干燥時(shí)間的關(guān)系曲線Figure 4 The relationship between MR and drying time with different thickness of the high mountains yam slice

圖5 不同切片厚度下干燥速率與干基含水率的關(guān)系曲線Figure 5 The relationship between DR and Mt with different thickness of the high mountains yam slice

2.2.4 不同切片厚度下水分有效擴(kuò)散系數(shù)的變化 不同切片厚度下高山野山藥片干燥水分比自然對(duì)數(shù)lnMR隨干燥時(shí)間的變化曲線見圖6。對(duì)應(yīng)水分有效擴(kuò)散系數(shù)的線性擬合結(jié)果見表4。

圖6 不同切片厚度下干燥水分比自然對(duì)數(shù)隨干燥時(shí)間變化曲線Figure 6 The relationship between lnMR and drying time with different thickness of the high mountains yam slice

表4 不同切片厚度下高山野山藥的水分有效擴(kuò)散數(shù)Table 4 The Deff with different thickness of the high mountains yam slice

由表4可知，高山野山藥微波間歇干燥過(guò)程中，切片厚度為8 mm時(shí)高山野山藥水分有效擴(kuò)散系數(shù)是2 mm時(shí)的4.29倍，提高切片厚度一定程度上能夠提高水分有效擴(kuò)散的速度。這剛好與一般規(guī)律相反，原因可能是厚度較高的情況下對(duì)于其物料內(nèi)部升溫的效果有利于保持，厚度越薄在間歇時(shí)越容易降溫，不利于溫度的保持。

2.3 加熱時(shí)間對(duì)干燥動(dòng)力學(xué)的影響

2.3.1 加熱時(shí)間對(duì)干燥時(shí)間的影響 由表5可知，對(duì)于高山野山藥微波間歇干燥，加熱時(shí)間對(duì)干燥時(shí)間產(chǎn)生顯著影響(P<0.05)。且加熱時(shí)間分別為3 s和5 s時(shí)的干燥時(shí)間與其他加熱時(shí)間的干燥時(shí)間有顯著差異(P<0.05)；加熱時(shí)間為6 s和7 s時(shí)的干燥時(shí)間與其他部分加熱時(shí)間的干燥時(shí)間有顯著差異(P<0.05)。

表5 不同加熱時(shí)間下高山野山藥干燥時(shí)間的多重比較?Table 5 The multiple comparison of drying time with different heating time

綜上所述，對(duì)于高山野山藥的微波間歇干燥，加熱時(shí)間對(duì)干燥時(shí)間的影響是顯著的，適當(dāng)?shù)靥岣呒訜釙r(shí)間可以縮短干燥時(shí)間。原因可能是在其他條件相同的情況下，加熱時(shí)間越大，物料內(nèi)水分子的振蕩時(shí)間越長(zhǎng)，干燥速度越大，干燥時(shí)間越短。

2.3.2 加熱時(shí)間對(duì)干燥水分比的影響 由圖7可知，加熱時(shí)間越長(zhǎng)，高山野山藥片的干燥曲線就越有垂直水平軸的趨勢(shì)，干燥速率越快，用時(shí)越短。在干燥后半段，曲線接近水平，脫水難度增加。故可知，干燥速率與加熱時(shí)間大致呈正相關(guān)。

圖7 不同加熱時(shí)間下干燥水分比與干燥時(shí)間的關(guān)系曲線Figure 7 The relationship between MR and drying time with different heating time

2.3.3 加熱時(shí)間對(duì)干燥速率的影響 由圖8可知，高山野山藥片干燥過(guò)程一般包括加速、恒速及降速3個(gè)階段。功率越大，達(dá)到恒速階段時(shí)的含水率就越低，干燥速度越大，所以恒速階段不明顯，或不存在，直接由升速和降速兩個(gè)階段組合而成，造成上述現(xiàn)象的原因是當(dāng)采用較大加熱時(shí)間處理時(shí)，山藥中的絕大部分水在剛開始的升溫階段就已經(jīng)被脫去，從而在干燥速率最大時(shí)，高山野山藥片所含的水分已經(jīng)不能維持其干燥速度，因此恒速階段或者恒速階段不明顯的現(xiàn)象沒有出現(xiàn)。

圖8 不同加熱時(shí)間下干燥速率與干基含水率的關(guān)系曲線Figure 8 The relationship between DR and Mt with different heating time

2.3.4 不同加熱時(shí)間下水分有效擴(kuò)散系數(shù)的變化 不同加熱時(shí)間下高山野山藥片干燥水分比自然對(duì)數(shù)lnMR隨干燥時(shí)間的變化曲線見圖9。對(duì)應(yīng)水分有效擴(kuò)散系數(shù)的線性擬合結(jié)果見表6。

圖9 不同加熱時(shí)間下干燥水分比自然對(duì)數(shù)隨干燥時(shí)間的變化曲線Figure 9 The relationship between lnMR and drying time with different heating time

表6 不同加熱時(shí)間下高山野山藥的水分有效擴(kuò)散系數(shù)Table 6 The Deff with different heating time

由表6可知，高山野山藥微波間歇干燥過(guò)程中，加熱時(shí)間為7 s時(shí)水分有效擴(kuò)散系數(shù)是3 s時(shí)的2.33倍，說(shuō)明增長(zhǎng)加熱時(shí)間能夠提高高山野山藥水分有效擴(kuò)散的速度。

2.4 間歇時(shí)間對(duì)干燥動(dòng)力學(xué)的影響

2.4.1 間歇時(shí)間對(duì)干燥時(shí)間的影響 由表7可知，對(duì)于高山野山藥微波間歇干燥，間歇時(shí)間對(duì)干燥時(shí)間產(chǎn)生了顯著影響(P<0.05)。并且可以看出間歇時(shí)間的4個(gè)水平兩兩之間均存在顯著差異(P<0.05)。說(shuō)明對(duì)于高山野山藥微波間歇干燥，微波干燥間歇時(shí)間對(duì)干燥時(shí)間影響顯著，可以通過(guò)縮短微波干燥間歇時(shí)間來(lái)縮短干燥時(shí)間。

2.4.2 間歇時(shí)間對(duì)干燥水分比的影響 由圖10可知，間歇時(shí)間越短，高山野山藥片的干燥曲線就越陡峭，即間歇時(shí)間越短，干燥速率越快，干燥至安全含水率所需的時(shí)間也越短；干燥速率與間歇時(shí)間大致呈正相關(guān)。

表7 不同間歇時(shí)間下高山野山藥干燥時(shí)間的多重比較?Table 7 The multiple comparison of drying time with different drying intermittent time

2.4.3 間歇時(shí)間對(duì)干燥速率的影響 由圖11可知，間歇時(shí)間對(duì)干燥速率仍有較大的影響，間歇時(shí)間越短，干燥速率持續(xù)快速上升的時(shí)間越短，達(dá)到最大的干燥速率越快。但間歇時(shí)間為210 s時(shí)，干燥速率曲線出現(xiàn)強(qiáng)烈波動(dòng)，可能是在干燥的過(guò)程中，以間歇240 s為基準(zhǔn)設(shè)置的其它3個(gè)水平，而當(dāng)間歇210 s時(shí)，當(dāng)從45℃加熱至65℃時(shí)，間歇時(shí)間變短，每次降到的溫度高于45℃，故升到的溫度高于65℃，且山藥片的干燥是從山藥片的兩邊由外至內(nèi)干燥，當(dāng)外面干燥之后，阻止了水分子的遷移，故在這種交替的狀態(tài)下出現(xiàn)了干燥速率的波動(dòng)交替狀態(tài)。

圖10 不同間歇時(shí)間下干燥水分比與干燥時(shí)間的關(guān)系曲線Figure 10 The relationship between MR and drying time with different drying intermittent time

圖11 不同間歇時(shí)間下干燥速率與干基含水率的關(guān)系曲線Figure 11 The relationship between DR and Mt with different drying intermittent time

2.4.4 不同間歇時(shí)間下水分有效擴(kuò)散系數(shù)的變化 不同間歇時(shí)間下高山野山藥片干燥水分比自然對(duì)數(shù)lnMR隨干燥時(shí)間的變化曲線見圖12。對(duì)應(yīng)水分有效擴(kuò)散系數(shù)的線性擬合結(jié)果見表8。

圖12 不同間歇時(shí)間下干燥水分比自然對(duì)數(shù)隨干燥時(shí)間的變化曲線Figure 12 The relationship between lnMR and drying time with different drying intermittent time

表8 不同間歇時(shí)間下高山野山藥的水分有效擴(kuò)散系數(shù)Table 8 The Deff with different drying intermittent time

由表8可知，高山野山藥微波間歇干燥過(guò)程中，間歇時(shí)間為180 s時(shí)水分有效擴(kuò)散系數(shù)是270 s時(shí)的1.55倍，說(shuō)明縮短間歇時(shí)間能夠提高高山野山藥水分有效擴(kuò)散的速度。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)將微波間歇干燥應(yīng)用于高山野山藥，研究了不同微波功率、不同切片厚度、不同加熱時(shí)間和不同間歇時(shí)間下高山野山藥的干燥動(dòng)力學(xué)曲線、水分有效擴(kuò)散系數(shù)，主要結(jié)論如下：

(1) 在高山野山藥微波間歇干燥中，微波功率、切片厚度、加熱時(shí)間和間歇時(shí)間均對(duì)干燥時(shí)間有顯著影響；干燥時(shí)間隨微波功率的提高、切片厚度的減小、加熱時(shí)間的增長(zhǎng)和間歇時(shí)間的縮短而減少。當(dāng)微波功率為700 W和600 W、加熱時(shí)間為6 s和7 s時(shí)的干燥時(shí)間差異并不顯著。

(2) 4個(gè)因素的干燥速率曲線表明：高山野山藥微波間歇干燥過(guò)程中，干燥速率大致呈加速、恒速和降速3個(gè)階段。

但也可能出現(xiàn)不顯著的恒速階段，或不存在恒速階段，直接由升速和降速階段組合而成。

(3) 其它條件不變時(shí)，高山野山藥的水分有效擴(kuò)散系數(shù)在1.05×10-7～2.41×10-7m2/s時(shí)內(nèi)隨著微波功率(250～700 W)的升高而增大；在1.26×10-7～5.40×10-7m2/s時(shí)隨切片厚度(2～8 mm)的增加而增大；在2.54×10-8～5.91×10-8m2/s時(shí)隨加熱時(shí)間(3～7 s)的增長(zhǎng)而增大；在3.11×10-7～4.83×10-7m2/s時(shí)隨間歇時(shí)間(180～270 s)的增長(zhǎng)而減小。

本試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，如需進(jìn)行工業(yè)化較大規(guī)模的試驗(yàn)時(shí)應(yīng)繼續(xù)優(yōu)化其工藝參數(shù)，使研究成果能在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

[1] 陳紅兵, 高金燕. 食用山藥片的凍干工藝探討[J]. 食品與機(jī)械, 2001, 17(6): 32-33.

[2] 陳艷珍. 微波真空聯(lián)合干燥懷山藥的研究[D]. 洛陽(yáng): 河南科技大學(xué), 2009: 4-5.

[3] 呂麗爽. 微波干燥技術(shù)在食品中的應(yīng)用[J]. 食品與機(jī)械, 2006, 22(5): 119-122.

[4] 任廣躍, 任麗影, 張偉, 等. 正交試驗(yàn)優(yōu)化懷山藥微波輔助真空冷凍干燥工藝[J]. 食品科學(xué), 2015, 36(12): 12-16.

[5] 李麗, 孫健, 盛金鳳, 等. 山藥熱泵干燥特性及數(shù)學(xué)模型的研究[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2014, 30(10): 212-217.

[6] 黃琪琳, 張小波, 趙思明. 干燥方法對(duì)山藥片的品質(zhì)影響[J]. 食品科技, 2009, 34(5): 82-83.

[7] 葉曉夢(mèng). 鐵棍山藥凍干—微波真空聯(lián)合干燥工藝研究[D]. 石河子: 石河子大學(xué), 2014.

[8] 曹崇文. 微波真空干燥技術(shù)現(xiàn)狀[J]. 干燥技術(shù)與設(shè)備, 2004, 2(3): 5-9.

[9] 張黎驊, 張文, 呂珍珍, 等. 響應(yīng)面法優(yōu)化酒糟微波間歇干燥工藝[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2011, 27(3): 369- 374.

[10] 胡慶國(guó), 張慜. 間歇操作方式在厚層真空微波干燥中的應(yīng)用[J]. 食品與機(jī)械, 2007, 23(6): 62-64.

[11] 趙超. 花椒間歇式微波干燥理論及工藝優(yōu)化的試驗(yàn)研究[D]. 重慶: 西南大學(xué), 2006.

[12] 陳媛媛, 符云鵬, 陳亮亮, 等. 微波真空干燥處理對(duì)鐵棍山藥多糖得率和干燥特性影響[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工: 學(xué)刊, 2012, 11(4): 99-102.

[13] 楊韋杰, 唐道邦, 徐玉娟, 等. 荔枝熱泵干燥特性及干燥數(shù)學(xué)模型[J]. 食品科學(xué), 2013, 34(11): 104-108.

Drying Characteristics of intermittent microwave heated fresh-cut high mountain yam slice

ZHANG Li-huaWULi-fengDANGXin-kaiDAIJian-wu

(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,SichuanAgriculturalUniversity,Ya’an,Sichuan625014,China)

In order to analyze the drying characteristics of the yam, a homemade batch microwave drying test system was designed, and the drying tests undertaken by using four factors and four levels, including microwave power, thickness of yam, heating and intermittent time. The changes and the characteristics of drying the fresh-cut yam slice heated intermittently by using microwave were analyzed. The results showed that microwave drying process generally included acceleration, constant speed and deceleration phases, and the drying color was the brightest heated for 7 s. Moreover, under this condition, the thickness of slice could impact the contractility seriously, therefore increasing the thickness of slice appropriately could help the yam slices keep good volume after being dried. These results provided a theoretical basis and guidance significance for realizing the process of drying high mountain yam or related products.

high mountain yam; microwave drying; characteristic; quality

張黎驊(1959—)，男，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，博士。 E-mail:357148948@qq.com

2016-11-15

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.01.008