番木瓜片的微波真空干燥特性與動(dòng)力學(xué)模型

陳健凱 王紹青 林河通 林毅雄 林育釗

摘 要 研究了番木瓜片在不同微波功率、相對(duì)壓力、切片厚度和裝載量等干燥參數(shù)條件下的微波真空干燥特性，并建立微波真空干燥數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明：番木瓜片微波真空干燥過(guò)程可分為加速、恒速和降速過(guò)程；番木瓜片的干燥主要集中于恒速干燥階段；番木瓜片的微波真空干燥過(guò)程同時(shí)受到微波功率、相對(duì)壓力、切片厚度和裝載量的影響；Page方程關(guān)于番木瓜片干基含水量和水分比的預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值均擬合較好，能較準(zhǔn)確地反映番木瓜片微波真空干燥過(guò)程中的水分變化規(guī)律。

關(guān)鍵詞 番木瓜片；微波真空干燥；干燥特性；數(shù)學(xué)模型

中圖分類號(hào) Q949.759.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Microwave-vacuum Drying Characteristics

and Kinetics Model of Papaya Slices

CHEN Jiankai1， WANG Shaoqing2，3， LIN Hetong2，3 *， LIN Yixiong2，3， LIN Yuzhao2，3

1 Department of Food and Bioengineering， Zhangzhou Institute of Technology， Zhangzhou， Fujian 363000， China

2 College of Food Science， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China

3 Institute of Postharvest Technology of Agricultural Products， Fujian Agriculture and Forestry University，

Fuzhou， Fujian 350002， China

Abstract The microwave vacuum drying characteristics of papaya slices under different microwave parameters such as microwave power， relative pressure， slice thickness and loading capacity were studied and the mathematical model of microwave vacuum drying of papaya slices was established. The results showed that the microwave vacuum drying process of papaya slices could be characterized by three distinct drying rate stages：increasing rate stage， constant rate stage and falling rate stage. Most time during drying was for the constant rate stage. The whole process of papaya slices drying was affected by the microwave power， vacuum degree， thickness and loading capacity. The comparison of dry-basis moisture content and moisture ratio（MR）of papaya slices between experimental and predicted date at the same condition was basically fitted， so the Page equation could be used to accurately describe the microwave vacuum drying process of papaya slices.

Key words Papaya slices； microwave vacuum drying； drying characteristic； mathematical model

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.08.025

微波真空干燥技術(shù)作為一種現(xiàn)代高新技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、煙草、食品工業(yè)以及農(nóng)產(chǎn)品加工等領(lǐng)域[1]。在20世紀(jì)70年代，國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始用微波真空技術(shù)干制葡萄、酸莓、香蕉薄片等果蔬[1]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)也有關(guān)于微波真空干燥技術(shù)在荔枝果肉、香蕉片、南瓜片、杏鮑菇、茶葉、白胡椒等農(nóng)產(chǎn)品加工中應(yīng)用[2-8]的報(bào)道。林向陽(yáng)等[8]根據(jù)茶葉的水分變化規(guī)律，探討了不同微波功率、相對(duì)壓力與茶葉濕基含水率的關(guān)系，并經(jīng)分析建立了茶葉干燥的3種干燥模型；鄧宇等[9]利用微波真空干燥技術(shù)對(duì)蕨菜進(jìn)行試驗(yàn)，提出了蕨菜含水率與微波功率、干燥時(shí)間和相對(duì)壓力之間的回歸模型。

微波真空干燥綜合了微波干燥和真空干燥的優(yōu)勢(shì)，利用微波加熱快速均勻和真空狀態(tài)下水分因氣化溫度降低而蒸發(fā)快速的特點(diǎn)，較好地保留了物料原有的營(yíng)養(yǎng)成分，并且還具有節(jié)能效果，有效解決質(zhì)量和效益間的矛盾[1，10]。

番木瓜（Carica papaya L.）是中國(guó)南方的特色亞熱帶水果，近年來(lái)番木瓜產(chǎn)業(yè)在海南、廣東、廣西、福建、臺(tái)灣等南方?。▍^(qū)）發(fā)展迅速，因此，采后番木瓜加工也成為番木瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一[11]。目前，番木瓜干制只有自然干燥和熱風(fēng)干燥2種方式，應(yīng)用微波真空干燥技術(shù)干制番木瓜卻未見(jiàn)有關(guān)報(bào)道。本研究以臺(tái)農(nóng)2號(hào)番木瓜（Carica papaya L. cv. Tainong No.2）果實(shí)為原料，采用KL-4型微波真空干燥機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)微波功率、相對(duì)壓力和裝載量等干燥參數(shù)，探究應(yīng)用微波真空干燥番木瓜的可能性，準(zhǔn)確掌握番木瓜微波真空干燥過(guò)程干燥速率和水分比的變動(dòng)規(guī)律，并運(yùn)用干燥動(dòng)力學(xué)模型對(duì)干燥結(jié)果進(jìn)行擬合分析，找出能夠準(zhǔn)確模擬番木瓜微波真空干燥脫水過(guò)程的模型，為工廠化番木瓜干制技術(shù)的推廣和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料 番木瓜臺(tái)農(nóng)2號(hào)番木瓜（Carica papaya L. cv. Tainong No. 2）果實(shí)采自福建省漳州市科技示范果園，在果實(shí)大約九成熟時(shí)采收，采收當(dāng)天運(yùn)至福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后技術(shù)研究所食品保鮮實(shí)驗(yàn)室（福州），選擇大小均勻、色澤一致、無(wú)病蟲、無(wú)損傷的健康果實(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。

1..1.2 儀器設(shè)備 KL-4型微波真空干燥機(jī)（廣州凱棱工業(yè)用微波設(shè)備有限公司）；DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；BS224S型電子天平（北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）；CP2102型電子天平（上海奧豪斯儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 方案設(shè)計(jì) 用流動(dòng)水清洗果皮表面并擦凈，去皮除籽后用磨具定型，用切片機(jī)切片；然后將番木瓜片放入微波真空干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行干燥。設(shè)定干燥機(jī)微波功率、相對(duì)壓力、切片厚度、裝載量等參數(shù)，干燥過(guò)程中每隔3 min取一次樣，快速測(cè)定其重量，直至番木瓜片干基含水量小于或等于0.149 g/g。具體方案設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定

（1）初始含水量的測(cè)定。按GB/T5009.3-2003《食品中水分的測(cè)定方法》中的直接干燥法測(cè)定。

（2）干基含水量和干燥速率的計(jì)算公式如下。

w=（mt-mg）/mg

式中：w—干基含水量，g/g；mg—物料絕干質(zhì)量，g；mt—物料t時(shí)刻對(duì)應(yīng)的質(zhì)量，g；

η=Δw/Δt

式中：η—干燥速率，g/（g·min）；Δw—相鄰兩次測(cè)定的干基含水量的差值，g；Δt—相鄰兩次測(cè)量的時(shí)間間隔，min。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003和SPSS 17.0數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 番木瓜片微波真空薄層干燥特性

2.1.1 微波功率對(duì)番木瓜片微波真空干燥特性的影響 將番木瓜片分別在微波功率為1、2、3、4 kW，相對(duì)壓力為-80 kPa，裝載量為300 g，切片厚度為6 mm，間歇比為2（60 s on ∶ 30 s off）的條件下進(jìn)行微波真空干燥，其干燥曲線和干燥速率曲線如圖1和圖2所示。

由圖1可知，隨著微波干燥的進(jìn)行，物料含水率逐漸降低；功率越大，則單位時(shí)間的脫水量增加，干燥速率加快。用微波功率1 kW進(jìn)行微波干燥的時(shí)間為81 min，而用2 kW的干燥時(shí)間則縮短一半，僅為36 min；用3 kW和4 kW的干燥時(shí)間分別為24 min和23.5 min，可見(jiàn)此時(shí)微波功率雖然加大1 kW，但兩者干燥時(shí)間并沒(méi)有太大差別，這是由于微波功率過(guò)大，物料表面水分蒸發(fā)速率低于內(nèi)部水分?jǐn)U散的速率，微波能的吸收率受到影響[12]。

由圖2可知，番木瓜片的微波真空干燥過(guò)程可分為加速、恒速和降速過(guò)程。物料的干燥主要集中于恒速干燥階段。在干燥初期，被加熱物料內(nèi)外部同時(shí)受熱，溫度快速升高，物料內(nèi)部水分不斷向外表面遷移；外表面由于蒸發(fā)擴(kuò)散較容易散熱，使物料內(nèi)外部產(chǎn)生溫度梯度差，溫度梯度方向和水分遷移方向相同，傳熱和傳質(zhì)方向一致，更進(jìn)一步推動(dòng)了物料內(nèi)部水分的遷移。在恒速干燥階段，由于此時(shí)內(nèi)部水分的遷移速率和外表面水分的蒸發(fā)速率基本相同，使得物料干燥速率基本保持不變，物料長(zhǎng)時(shí)間處在平衡狀態(tài)[13-14]，這一階段脫去的主要是物料細(xì)胞間的游離水。在干燥后期，游離水幾乎被完全脫去，之后物料進(jìn)入減速階段，此時(shí)將被脫去的是物料分子內(nèi)的結(jié)合水。但結(jié)合水由于與分子內(nèi)的其它物質(zhì)結(jié)合，脫去較難，造成物料內(nèi)部的水分遷移速率比外表面水分的蒸發(fā)速率低，使得干燥速率減小[15-16]。

2.1.2 相對(duì)壓力對(duì)番木瓜片微波真空干燥特性的影響 將番木瓜片分別在相對(duì)壓力為-60、-70、-80、-90 kPa，微波功率為2 kW，裝載量300 g，切片厚度為6 mm，間歇比為2（60 s on ∶ 30 s off）的條件下進(jìn)行微波真空干燥，其干燥曲線和干燥速率曲線如圖3和圖4所示。

由圖3可知，保持微波功率、裝載量及切片厚度不變的條件下，相對(duì)壓力為-60、-70、-80、-90 kPa時(shí)干燥至終點(diǎn)所需時(shí)間為39、39、36、36 min，可見(jiàn)，相對(duì)壓力的提高縮短了物料干燥周期。隨著相對(duì)壓力的提高，水分的沸點(diǎn)不斷下降，干燥過(guò)程傳質(zhì)推動(dòng)力增大，同時(shí)物料水分向外擴(kuò)散所需要吸收的微波能量就越少，使得干燥速率不斷增大，干燥時(shí)間也縮短[17]。但是-80 kPa和-90 kPa所需干燥時(shí)間一樣，這是由于雖然此時(shí)相對(duì)壓力升高，水分汽化溫度降低，但此時(shí)汽化潛能增大，汽液相變過(guò)程中需要的能量也增加。

由圖4可看出，恒速干燥時(shí)的干燥速率越大，所需干燥時(shí)間越短。干燥過(guò)程仍分為升速、恒速及降速干燥3個(gè)階段，干燥過(guò)程主要集中在恒速和降速階段，升速階段的干燥速率差異不明顯。當(dāng)相對(duì)壓力高于-80 kPa時(shí)，干燥速率并沒(méi)有增加，干燥時(shí)間也沒(méi)有縮短。過(guò)低的相對(duì)壓力容易使番木瓜片中心糊化，影響產(chǎn)品的感官質(zhì)量。

2.1.3 切片厚度對(duì)番木瓜片微波真空干燥特性的影響 將番木瓜分別在切片厚度為4、6、8、10 mm，微波功率為2 kW，相對(duì)壓力為-80 kPa，裝載量為300 g，間歇比為2（60 s on ∶ 30 s off）的條件下進(jìn)行微波真空干燥，其干燥曲線和干燥速率曲線如圖5和圖6所示。

物料過(guò)厚時(shí)，在物料內(nèi)部，微波能在滲透中不斷衰減，加大了微波能的吸收難度，中心部分所獲微波能減少，物料內(nèi)部水分向外表面遷移的阻礙較大，影響了干燥速率的提高；物料較薄時(shí)，微波會(huì)從內(nèi)部穿透，微波能損失較小[18]?？紤]到番木瓜片作為休閑食品的定位，結(jié)合干燥后產(chǎn)品的風(fēng)味、色澤、酥脆度，本研究在預(yù)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上選取了4、6、8和10 mm物料厚度進(jìn)行微波真空干燥特性試驗(yàn)。從圖5可以看出，4 mm厚度干燥至干基含水量為0.12 g/g時(shí)用了30 min，厚度6 mm干燥至干基含水量為0.16 g/g時(shí)用了33 min（由于試驗(yàn)是每隔3 min切斷電源、打開(kāi)微波真空密封門、取物快速測(cè)重量，該試驗(yàn)組繼續(xù)微波3 min后測(cè)其干基含水量為0.09 g/g），8 mm厚度干燥至干基含水量為0.129 g/g時(shí)用了33 min，10 mm厚度干燥至干基含水量為0.11 g/g時(shí)用了33 min。4 mm厚度物料干燥至安全含水量所需時(shí)間較短，其他3個(gè)水平差別不大，但4 mm厚度物料干燥后的產(chǎn)品酥脆感很差，口感較硬；6 mm厚度的番木瓜片雖然干燥時(shí)間稍長(zhǎng)些，但干燥出來(lái)的產(chǎn)品風(fēng)味、色澤、脆度均比其他3個(gè)厚度的產(chǎn)品好

從圖6可看出，4種切片厚度的干燥速率差別主要體現(xiàn)在恒速干燥階段。切片厚度為4、6、8和10 mm時(shí)達(dá)到的最高干燥速率分別0.559、0.558、0.547和0.635 g/（g·min）。當(dāng)干基含水量降至1.39 g/g以下時(shí)4種切片厚度的干燥速率差別并不大。同時(shí)，切片厚度4 mm和6 mm之間以及8 mm和10 mm之間的干燥速率曲線差別也不明顯。

2.1.4 裝載量對(duì)番木瓜片微波真空干燥特性的影響

將番木瓜片分別在裝載量為100、200 、300、400 g，微波功率為2 kW，相對(duì)壓力為-80 kPa，切片厚度為6 mm，間歇比為2（60 s on ∶ 30 s off）條件下進(jìn)行微波真空干燥，其干燥曲線和干燥速率曲線如圖7和圖8所示。

從圖7可見(jiàn)，裝載量為100、200、300和400 g時(shí)所需干燥時(shí)間分別為21、30、36和37.5 min。裝載量增大，干燥時(shí)間也逐步增加，這是由于裝載量增加使得物料達(dá)到干燥終點(diǎn)時(shí)待去除水分的量增加，單位質(zhì)量物料吸收的微波能相對(duì)減小，導(dǎo)致物料內(nèi)水分子向外擴(kuò)散的能力下降，延緩了物料的干燥，延長(zhǎng)了干燥時(shí)間[2，19]。

從圖8可以看出，裝載量為100 g時(shí)相對(duì)其他3種裝載量的預(yù)熱時(shí)間較短，很快便能達(dá)到較高的干燥速率，其最高干燥速率分別是裝載量為200、300和400 g時(shí)的1.7、2.1和2.5倍。同時(shí)，隨著裝載量的增大，恒速干燥階段時(shí)間就越長(zhǎng)。

2.2 番木瓜片微波真空薄層干燥動(dòng)力學(xué)模型

2.2.1 常用的薄層干燥動(dòng)力學(xué)模型 目前，用來(lái)描述農(nóng)業(yè)物料整個(gè)薄層干燥的模型一般有3種，即：

單項(xiàng)擴(kuò)散模型 MR=Aexp（-rt） （1）

指數(shù)模型 MR=exp（-rt） （2）

Page模型 MR=exp（-rtn） （3）

其中： MR=

式中：MR—水分比；Mt—t時(shí)刻物料含水量，g/g（干基）；M0—物料的初始含水量，g/g（干基）；Me—物料平衡含水量，g/g（干基）；A、r、n—待定系數(shù)。

一般情況下，Me相對(duì)Mt、M0值較小，可忽略不計(jì)，故上述式的表達(dá)式可簡(jiǎn)化為MR=Mt/M0。

為便于分析，對(duì)以上前3個(gè)方程進(jìn)行線性化，分別為：

-lnMR=-lna+kt （4）

-lnMR=kt （5）

ln（-lnMR）=lnk+nlnt （6）

2.2.2 番木瓜片微波真空干燥lnMR-t及l(fā)n（-lnMR）-lnt曲線圖對(duì)比 將前面經(jīng)微波真空干燥試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，再用Excel作圖，可分別獲得不同微波功率、相對(duì)壓力、切片厚度和裝載量下的lnMR-t及l(fā)n（-lnMR）-lnt曲線圖。

（1）不同微波功率lnMR-t及l(fā)n（-lnMR）-lnt曲線圖對(duì)比見(jiàn)表2、圖9、圖10。由表2可看出，不同微波功率下的lnMR-t回歸方程和ln（-lnMR）-lnt回歸方程的檢驗(yàn)系數(shù)R2為0.954 0～0.996 0，說(shuō)明lnMR-t回歸方程和ln（-lnMR）-lnt回歸方程都能較好地描述在不同微波功率下，番木瓜片微波真空干燥過(guò)程中的水分比隨干燥時(shí)間的變化規(guī)律，進(jìn)一步的比較發(fā)現(xiàn)，同一微波功率下的ln（-lnMR）-lnt回歸方程的檢驗(yàn)系數(shù)R2都大于lnMR-t回歸方程的檢驗(yàn)系數(shù)，說(shuō)明ln（-lnMR）-lnt回歸方程能更好地描述此變化規(guī)律；此外，從圖9、圖10還發(fā)現(xiàn)，不同微波功率下的ln（-lnMR）-lnt曲線比lnMR-t曲線具有更好的線性關(guān)系。

（2）不同相對(duì)壓力lnMR-t及l(fā)n（-lnMR）-lnt曲線圖對(duì)比見(jiàn)表3、圖11、圖12。由表3可看出，不同相對(duì)壓力下的lnMR-t回歸方程和ln（-lnMR）-lnt回歸方程的檢驗(yàn)系數(shù)R2為0.955 8～0.998 6，說(shuō)明lnMR-t回歸方程和ln（-lnMR）-lnt回歸方程都能較好地描述在不同相對(duì)壓力下，番木瓜片微波真空干燥過(guò)程中的水分比隨干燥時(shí)間的變化規(guī)律，進(jìn)一步的比較發(fā)現(xiàn)，同一相對(duì)壓力下的ln（-lnMR）-lnt回歸方程的檢驗(yàn)系數(shù)R2都大于lnMR-t回歸方程的檢驗(yàn)系數(shù)，說(shuō)明ln（-lnMR）-lnt回歸方程能更好地描述此變化規(guī)律；此外，從圖11、圖12還發(fā)現(xiàn)，不同相對(duì)壓力下的ln（-lnMR）-lnt曲線比lnMR-t曲線具有更好的線性關(guān)系。

（3）不同切片厚度lnMR-t及l(fā)n（-lnMR）-lnt曲線圖對(duì)比見(jiàn)表4、圖13、圖14。由表4可見(jiàn)，番木瓜不同切片厚度的lnMR-t回歸方程和ln（-lnMR）-lnt回歸方程的檢驗(yàn)系數(shù)R2為0.927 4～0.996 0，說(shuō)明lnMR-t回歸方程和ln（-lnMR）-lnt回歸方程都能較好地描述在不同切片厚度下，番木瓜片微波真空干燥過(guò)程中的水分比隨干燥時(shí)間的變化規(guī)律，進(jìn)一步的比較發(fā)現(xiàn)，同一切片厚度下的ln（-lnMR）-lnt回歸方程的檢驗(yàn)系數(shù)R2都大于lnMR-t回歸方程的檢驗(yàn)系數(shù)，說(shuō)明ln（-lnMR）-lnt回歸方程能更好地描述此變化規(guī)律；此外，從圖13、圖14還發(fā)現(xiàn)，番木瓜不同切片厚度下的ln（-lnMR）-lnt曲線比lnMR-t曲線具有更好的線性關(guān)系。

（4）不同裝載量lnMR-t及l(fā)n（-lnMR）-lnt曲線圖對(duì)比見(jiàn)表5、圖15、圖16。由表5可看出，番木瓜不同裝載量的lnMR-t回歸方程和ln（-lnMR）-lnt回歸方程的檢驗(yàn)系數(shù)R2為0.916 2～0.997 5，說(shuō)明lnMR-t回歸方程和ln（-lnMR）-lnt回歸方程都能較好地描述在不同裝載量下，番木瓜片微波真空干燥過(guò)程中的水分比隨干燥時(shí)間的變化規(guī)律，進(jìn)一步的比較發(fā)現(xiàn)，同一番木瓜裝載量下的ln（-lnMR）-lnt回歸方程的檢驗(yàn)系數(shù)R2都大于lnMR-t回歸方程的檢驗(yàn)系數(shù)，說(shuō)明ln（-lnMR）-lnt回歸方程能更好地描述此變化規(guī)律；此外，從圖15、圖16還發(fā)現(xiàn)，番木瓜不同裝載量下的ln（-lnMR）-lnt曲線比lnMR-t曲線具有更好的線性關(guān)系。

綜合以上分析，發(fā)現(xiàn)在不同微波功率、不同相對(duì)壓力、不同切片厚度、不同裝載量下，番木瓜片微波真空干燥過(guò)程中，ln（-lnMR）-lnt曲線比lnMR-t曲線更具有良好的線性關(guān)系，因此，本研究采用Page模型對(duì)番木瓜片微波真空干燥過(guò)程進(jìn)行分析。

2.2.3 番木瓜片微波真空干燥動(dòng)力學(xué)模型的選擇

由以上圖形可看出，ln（-lnMR）-lnt曲線比lnMR-t曲線更具有良好的線性關(guān)系，故采用Page模型對(duì)番木瓜片微波真空干燥過(guò)程進(jìn)行分析。Page方程線性化后表達(dá)式為：ln（-lnMR）=lnk+nlnt。

選用微波功率（P/kW）、相對(duì)壓力（V/kPa）、切片厚度（H/mm）、裝載量（M/g）為Page方程參數(shù)。同時(shí)令：

lnk=a+bP+cV+dH+eM （7）

n=f+gP+hV+iH+jM （8）

將（7）（8）式帶入式（6），可得到

ln（-lnMR）=（a+bP+cV+dH+eM）+（f+gP+hV+iH+jM）lnt （9）

用SPSS軟件進(jìn)行線性回歸后，求得Page模型各系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，F(xiàn)=1042.5，P<0.001，復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=0.998，說(shuō)明回歸模型呈顯著水平，回歸方程擬合度較高，回歸效果顯著。可得番木瓜片微波真空干燥模型表達(dá)式為：

ln（-lnMR）=-3.643 9-0.013 3 P+0.094 6 V-0.351 8 H+0.232 1 M+（1.392 9+0.005 4 P+0.028 1 V+0.087 3 H-0.123 3 M）lnt

2.2.4 番木瓜片微波真空干燥動(dòng)力學(xué)模型的驗(yàn)證

為進(jìn)一步探究所得番木瓜片微波真空干燥動(dòng)力學(xué)模型的準(zhǔn)確性，特選取試驗(yàn)中的任意一組數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，其試驗(yàn)條件：微波功率為2 kW，相對(duì)壓力為-80 kPa，裝載量為300 g，切片厚度為6 mm。將該組試驗(yàn)值與模型的預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)圖17、圖18。

將相同條件下實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值的干基含水量和MR值進(jìn)行比較可知，Page方程關(guān)于干基含水量和水分比的預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值均基本擬合，說(shuō)明Page方程能較好地反映番木瓜片微波真空干燥過(guò)程中的水分變化規(guī)律，可以用來(lái)準(zhǔn)確地描述番木瓜片的微波真空干燥過(guò)程。

3 討論

傳統(tǒng)自然干燥是目前番木瓜干制的主要干燥方式，有關(guān)番木瓜微波真空干燥技術(shù)的報(bào)道很少，只有Nimmanpipug等[20-21]研究報(bào)道稱，番木瓜在蔗糖溶液比例為1 ∶ 5、溫度為（40±2）°C、蔗糖溶液濃度為65%（W/W）的條件下滲透脫水時(shí)間為1～4 h，之后在微波功率為1.2 kW、相對(duì)壓力為-13.3 kPa的條件下進(jìn)行微波真空干燥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著滲透脫水時(shí)間的增加，微波真空干燥的番木瓜硬度下降、損壞程度減少；掃描電子顯微鏡（SEM）觀察發(fā)現(xiàn)，微波真空干燥的番木瓜細(xì)胞組織表現(xiàn)為細(xì)小的多孔結(jié)構(gòu)。目前有關(guān)不同微波功率、相對(duì)壓力、裝載量、切片厚度對(duì)番木瓜片微波真空干燥特性及其動(dòng)力學(xué)模型的影響研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究利用微波真空干燥技術(shù)，較為系統(tǒng)、深入地研究不同微波功率、相對(duì)壓力、裝載量和切片厚度條件下番木瓜片的微波真空干燥特性，并建立番木瓜片微波真空干燥動(dòng)力學(xué)模型，以此對(duì)其干燥過(guò)程進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制。主要?jiǎng)?chuàng)新研究結(jié)果如下：

（1）番木瓜片的微波真空干燥過(guò)程同時(shí)受到微波功率、相對(duì)壓力、裝載量和切片厚度的影響。微波功率越大，干燥速率越快；相對(duì)壓力的提高縮短了物料干燥周期；切片厚度越厚，干燥時(shí)間也相應(yīng)的增加；裝載量的增加延長(zhǎng)了干燥時(shí)間。

（2）番木瓜片的微波真空干燥過(guò)程可分為加速、恒速和降速過(guò)程。物料的干燥主要集中于恒速干燥階段。在干燥初期，溫度快速升高。在恒速干燥階段，物料干燥速率基本保持不變，物料長(zhǎng)時(shí)間處在平衡狀態(tài)。干燥后期，物料進(jìn)入減速階段，干燥速率減小。

（3）ln（-lnMR）-lnt曲線與lnMR-t曲線的線性比較結(jié)果顯示，ln（-lnMR）-lnt曲線具有更良好的線性關(guān)系，即Page方程MR=exp（-rtn）模型更適合用于對(duì)番木瓜片微波真空干燥過(guò)程進(jìn)行分析。用SPSS軟件對(duì)Page方程進(jìn)行線性回歸分析后得到復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=0.998，說(shuō)明回歸模型呈顯著水平，回歸方程擬合度高，回歸效果顯著，其中Page方程關(guān)于番木瓜片干基含水量和水分比的預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值均基本擬合，說(shuō)明Page方程能較好地反映番木瓜片微波真空干燥過(guò)程中的水分比變化規(guī)律，可以用來(lái)準(zhǔn)確地描述番木瓜片的微波真空干燥過(guò)程。

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