直流高壓電場中枸杞的干燥特性與數學模型研究

丁昌江 楊茂生

(內蒙古工業(yè)大學理學院， 呼和浩特 010051)

直流高壓電場中枸杞的干燥特性與數學模型研究

丁昌江 楊茂生

(內蒙古工業(yè)大學理學院， 呼和浩特 010051)

以枸杞為對象，研究其在相同溫度和濕度、不同強度直流高壓電場下的干燥特性；檢測干燥后枸杞的收縮率、復水率；測量高壓電場和干燥箱干燥后枸杞內部多糖和維生素C含量；計算了舍伍德數、傳質增強因子以及水分有效擴散系數；采用10種常用的薄層物料干燥數學模型和3個統(tǒng)計參數對干燥數據進行了模擬和比較。結果表明：在直流高壓電場下枸杞的干燥速率明顯比對照組的干燥速率大，在同一電壓下枸杞的干燥速率隨著干燥時間的延長逐漸減小，枸杞的干燥速率隨著電壓的提高而增加，單位能耗也隨著電壓的增加而增加。在直流高壓電場下枸杞的復水率比對照組的復水率高，單因素方差分析表明，在直流高壓電場下枸杞的復水率與對照組的復水率之間存在顯著性差異，但收縮率之間不存在顯著性差異。高壓電場干燥比干燥箱干燥更好地保存了枸杞內部的營養(yǎng)成分。傳質增強因子隨著電壓的增加呈線性增長關系，枸杞內部水分有效擴散系數隨著電壓的增加而增加。通過統(tǒng)計參數分析，發(fā)現(xiàn)所選的10個數學模型都可以用來描述枸杞在直流高壓電場下的干燥過程，其中Midill and Kucuk模型最適合用來描述直流高壓電場中枸杞干燥曲線的變化規(guī)律。高壓電場影響枸杞表面的微觀結構。這為優(yōu)化直流高壓電場干燥枸杞工藝，提高干燥效率和發(fā)展枸杞干燥技術提供了線索和實踐指導。

枸杞； 高壓電場干燥； 干燥速率； 復水率； 數學模型

引言

枸杞具有極高的藥用價值和營養(yǎng)價值[1-2]，含有豐富的多糖、氨基酸、黃酮類化合物、礦物質等[3]。但新鮮枸杞果實采摘后，保質期極短，收獲后的鮮果必須馬上進行干燥處理，且枸杞干制后的品質直接影響收購價格和當地農民的收入。我國90%以上的枸杞干燥采用傳統(tǒng)晾曬、熱風干燥等處理方法，這2種方法易造成枸杞果發(fā)霉變質、干燥效率低，有效成分損失嚴重，干燥品質較差，色澤不佳[4]。真空冷凍干燥法加工的枸杞色澤鮮紅、生物活性成分和營養(yǎng)成分保持良好，但其設備昂貴，能耗較高，不適合應用于一般枸杞干燥工藝[5-6]。因此，探索新型枸杞干燥技術，對枸杞干燥工業(yè)發(fā)展具有實際意義。

高壓電場干燥技術是近年發(fā)展起來的一項新型干燥技術[7-14]，具有干燥速度快，很好地保存物料的有效成分、能耗低等優(yōu)點[7]。CAO等[8]研究多針板電極下高壓電場干燥小麥的特性，發(fā)現(xiàn)在電壓為10.0、7.5、5.0 kV時的干燥速率比對照組分別提高了2.1、2.0、1.7倍。CHEN等[9]研究了單極板高壓電場下干燥馬鈴薯片，發(fā)現(xiàn)在高壓電場下厚度4 mm馬鈴著片的干燥速率比對照組提高2.5倍，厚度8 mm的馬鈴薯片提高了2.1倍。DING等[10]用高壓電場干燥胡蘿卜片，發(fā)現(xiàn)胡蘿卜素比對照組提高了11.53%。HASHINA等[11]研究了高壓電場下干燥蘋果片的特性，發(fā)現(xiàn)在高壓電場干燥時，干燥速率快，物料溫度恒定，不產生任何新的化合物。TAGHIAN等[13]用高壓電場干燥蘑菇，通過電子掃描顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)高壓電場干燥的蘑菇片存在明顯的細胞組織坍塌，證明高壓電場對物料表面結構有較大影響，進而可能對一些干燥特性和干燥品質產生一定的影響，如提高物料干燥速率以及提高物料的復水率等。許多學者對描述高壓電場干燥過程的數學模型進行了初步研究[10，14]，但至今還沒有發(fā)現(xiàn)關于直流高壓電場干燥枸杞的詳細報道，缺少對單一物料進行全面、細致、系統(tǒng)的研究。

為了探索高速、高效、節(jié)約能源的枸杞干燥技術，本文對枸杞在直流高壓電場下干燥進行全面、細致、系統(tǒng)的實驗研究，探索枸杞干燥特征和品質，并建立枸杞干燥模型，為枸杞直流高壓電場干燥的過程控制、預測及枸杞制品的工業(yè)化生產干燥工藝提供理論和實驗基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗裝置

海信冰箱(青島)；賽多利斯BS124S型電子天平(德國)；Sh10A型水分快速測定儀(上海)；溫度計；濕度計；高壓靜電場干燥裝置。

高壓電場干燥裝置如圖1所示，主要由YD(JZ)-1.5/50型高壓電源、KZX-1.5KVA型控制柜(武漢)和高壓電場系統(tǒng)組成。YD(JZ)-1.5/50型高壓電源可以輸出直流高壓。KZX-1.5KVA型控制柜可以調節(jié)電壓范圍：直流電壓為0～70 kV。高壓電場系統(tǒng)由2個極板組成：上極板為多針電極(64 cm×40 cm)，針狀電極用不銹鋼金屬絲鏈接，接高壓電源，針長為2 cm，針與針之間的距離在橫向和縱向上都為4 cm；下極板為不銹鋼平板(84 cm×44 cm)，接地，下極板與地之間接微安表，測量實驗過程中電極間的電流，針尖與下極板之間的距離為10 cm。

圖1 高壓電場干燥裝置Fig.1 Equipment diagrams of high voltage electric field drying1.溫度計 2.濕度計 3.樣品 4.接地電極 5.電極 6.高壓電源 7.控制柜 8.微安表

1.2 實驗材料

枸杞鮮果購自內蒙古呼和浩特市托縣枸杞種植戶，從樹上采摘后直接放在冰箱中4℃冷藏，備用。

1.3 實驗方法

在溫度為(25±2)℃、相對濕度為(30±5)%、風速為0 m/s的實驗室環(huán)境中進行實驗。從冰箱中挑選成熟飽滿、大小均勻的枸杞鮮果，除去葉柄，進行干燥實驗前預處理。將其浸泡在300 mL、溫度為60℃、5%的碳酸鈉溶液中，10 min后撈出，瀝干。將實驗預處理好的枸杞鮮果取出一少部分放入Sh10A型水分快速測定儀測定初始含水率。另取相同的2份分別放在針-板電極直流高壓電場下和實驗室環(huán)境下做干燥實驗。電壓分別為22、28、34、40、45 kV。每隔1 h用電子天平記錄一次枸杞質量，然后根據含水率和干燥速率公式計算不同時間內的含水率和干燥速率。實驗重復做3次，結果用平均值±標準方差來表示。

當地農民多采用日曬和干燥箱的干燥方式，將日曬和干燥箱干燥的枸杞產品、高壓電場干燥的枸杞產品拍照，進行比較。

1.4 測量項目

1.4.1 枸杞果實含水率

含水率計算公式為

mg=m0(1-M0)

(1)

(2)

(3)

式中mg——枸杞果實干質量，gm0——枸杞果實初始質量，gmi——第i小時時枸杞果實質量，gM0——枸杞果實初始含水率Mi——第i小時時枸杞果實含水率Me——枸杞果實平衡含水率MR——枸杞果實水分比

1.4.2 枸杞果實的干燥速率

干燥速率計算公式為

(4)

式中DR——干燥速率，h-1Mt——t時刻的枸杞果實含水率Mt+Δt——t+Δt時刻的枸杞果實含水率

1.4.3 復水率

為計算枸杞果實在針-板電極直流高壓電場中干燥的復水率，將干燥后的枸杞放入37℃的恒溫水中浸泡7 h，然后將枸杞果實撈出，用濾紙擦干表面水分后用賽多利斯BS124S型電子天平測量枸杞果實復水前后質量變化[10]。枸杞復水率計算公式為

(5)

式中ma——枸杞復水后質量， gmb——枸杞復水前質量，g

1.4.4 收縮率

枸杞鮮果和枸杞干果體積分別用排水法測定,收縮率計算公式為

(6)

式中V0——枸杞鮮果體積，cm3Vf——枸杞干果體積，cm3

1.4.5 多糖和維生素C含量

將枸杞分成2份，分別放在高壓電場干燥系統(tǒng)和干燥箱中進行干燥，電壓取34 kV，干燥箱溫度為50℃。將高壓直流電場干燥系統(tǒng)和干燥箱中干燥過的枸杞各取5 g，用超聲波輔助的苯酚-硫酸法測量枸杞多糖的含量；再各取5 g，用碘滴定法測量維生素C的含量。

1.4.6 傳質增強因子(蒸發(fā)增強因子)

傳質增強因子是指直流高壓電場干燥的舍伍德數與對照組的舍伍德數的比值[15]。傳質增強因子以及舍伍德數的計算公式為[16]

(7)

(8)

其中

ΔC=C0-C∞

(9)

(10)

ρ——空氣密度

φ——相對濕度

P——大氣壓強

Pg——飽和水蒸氣壓強

1.4.7 水分有效擴散系數

用Fick第二定律計算干燥過程中的水分有效擴散系數。Fick第二定律為

(11)

式中M——干基含水率t——時間，sDeff——水分有效擴散系數，m2/s

對于長時間干燥過程，MR<0.6，方程可以表示為[10]

(12)

式中L——枸杞鮮果層的厚度，m

兩邊取對數后，式(12)可以寫為

(13)

1.4.8 數學模型與統(tǒng)計參數

表1給出了10個常用于描述薄層物料干燥動力學的半經驗和經驗模型。非線性擬合分析用于求出每個模型的常數與參數，統(tǒng)計參數包括約化卡方值χ2、均方根誤差ERMS、決定系數R2。用這些參數作為選取最適合描述干燥動力學方程的參考標準。R2值越大，χ2、ERMS值越小，越適合描述物料干燥動力學數學模型[10,17]。

表1 用于模擬干燥曲線的數學模型

1.4.9 能量消耗

在高壓直流電場下干燥枸杞，單位能耗即蒸發(fā)1 kg水所需要的能量，計算公式為

(14)

式中EEHD——單位能耗V——電壓I——電流mt——枸杞含水率達到17%時的質量tt——干燥過程所用的時間

1.4.10 微觀結構的觀測

將枸杞分成2份，分別放在高壓電場干燥系統(tǒng)和環(huán)境中進行干燥，電壓取34 kV，環(huán)境作為對照組。用S3400N型掃描電子顯微鏡對直流高壓電場和對照組枸杞干制品表面進行掃描，觀察高壓電場對枸杞表面結構的影響。

1.4.11 數據統(tǒng)計分析

數據分析、單因素方差分析和多元回歸分析采用Excel軟件，繪圖與非線性回歸分析采用Origin軟件。用單因素方差分析計算枸杞干燥速率、含水率、復水率、收縮率、傳質增強因子和水分有效擴散系數等數據的差異性。結果用平均值±標準方差來表示。

2 實驗結果與討論

2.1 干燥方法對枸杞產品的影響

圖2是當地農民日曬、干燥箱干燥和高壓電場干燥的枸杞產品照片。進行比較發(fā)現(xiàn)高壓電場干燥的枸杞產品比日曬和干燥箱干燥的顏色鮮紅，干燥均勻。

圖2 不同干燥方法得到的枸杞產品Fig.2 Effects of drying methods on wolfberry products

2.2 不同直流電壓下枸杞干燥速率

干燥速率是衡量一種干燥技術的重要指標，圖3是干燥速率隨枸杞干基含水率變化的曲線圖。由圖可見，在直流高壓電場下枸杞的干燥速率明顯大于對照組，而且隨著電壓的增加枸杞的干燥速率也隨著增加，前5 h電壓為45、40、34、28、22 kV下的干燥速率分別是對照組的2.79、2.40、2.05、1.77、1.58倍。同時干燥速率隨干基含水率的減小而下降，當枸杞在直流高壓電場干燥下含水率下降到一定程度時，干燥速率開始低于對照組的干燥速率。在45 kV電壓下干燥時當干基含水率下降到低于37%，對照的干基含水率下降到低于114%時，干燥速率與對照組相比開始減小；在40 kV電壓下干燥時當干基含水率下降到低于20%，對照的干基含水率下降到低于76%時，干燥速率與對照組相比開始減小。

圖3 不同直流電壓下枸杞干燥速率的變化曲線Fig.3 Variation curves of drying rate of Chinese wolfberry treated at different direct voltages

2.3 不同直流電壓下枸杞水分比

圖4是水分比隨時間的變化曲線。由圖4可知，直流高壓電場干燥下的水分比曲線均位于對照組曲線的下方，并且電壓高的曲線均位于電壓低的曲線下方。也就是說，在直流高壓電場干燥下，枸杞鮮果水分蒸發(fā)比對照組要快，并且電壓越高水分蒸發(fā)越快。單因素方差分析顯示45 kV和40 kV電壓處理與對照組之間存在極顯著差異(p<0.01)，34 kV電壓處理與對照組之間存在顯著差異(p<0.01)，28 kV和22 kV電壓處理與對照組之間存在顯著差異(p<0.05)，45 kV與40 kV和34 kV電壓處理與對照組之間不存在顯著差異(p>0.05)，45 kV與28 kV和22 kV電壓處理與對照組之間存在極顯著差異(p<0.01)。

圖4 不同直流電壓下枸杞水分比的變化曲線Fig.4 Variation curves of moisture ratio of Chinese wolfberry treated at different direct voltages

2.4 不同電壓下復水率

復水是指干制品吸收水分后復原的過程，復水性也反映了干燥產品的品質，復水率越高，說明干燥對產品的結構組織破壞程度越小，干制品的品質越好[27]。圖5為在針-板電極不同直流電壓下復水率的變化規(guī)律，對照組的復水率最低，為0.857。在直流電壓45、40、34、28、22 kV下的復水率分別是對照組復水率的1.71、1.72、1.72、1.64、1.59倍。單因素方差分析表明，在直流電壓45、40、34、28、22 kV下的復水率與對照組存在顯著性差異，但是直流高壓電場下干燥的復水率之間不存在顯著性差異(p>0.05)。TAGHIAN等[13]在研究高壓電場干燥蘑菇的過程中發(fā)現(xiàn)在高壓電場中干燥的蘑菇有很高的復水率，并隨著電壓的增加而增加。TAGHIAN等[13]認為在高壓電場作用下，物料形成多空結構，這種結構導致物料有較高的復水率。

圖5 不同直流電壓對復水率的影響Fig.5 Effect of different voltages on rehydration rate of dried Chinese wolfberry fruits

2.5 不同電壓下收縮率

圖6 不同直流電壓對收縮率的影響Fig.6 Effect of different voltages on shrinkage rate of dried Chinese wolfberry fruits

由圖6可見，在針-板電極下直流電壓為45、40、34、28、22、0 kV時收縮率分別為0.672 76、0.701 75、0.761 48、0.720 23、0.691 04、0.735 81。單因素方差分析顯示，高壓電場干燥的收縮率和對照組沒有顯著性差異。ESEHAGHBEYGI等[12]研究高壓電場和微波干燥香蕉時得到了與本實驗類似的結果，發(fā)現(xiàn)在6、8、10 kV/cm高壓電場下干燥香蕉，其收縮率不存在顯著性差異。說明收縮率與物料本身的性質有關。

2.6 直流高壓電場對枸杞內部多糖和維生素C含量的影響

枸杞多糖是枸杞果肉的最有效成分之一，是枸杞調節(jié)免疫、延緩衰老的主要活性成分。維生素 C 是人體所必需的一類營養(yǎng)元素。多糖和維生素C的保存狀況可以作為枸杞營養(yǎng)成分評價指標。表2為直流高壓電場和干燥箱干燥后枸杞內部多糖和維生素C含量(質量比)。由表2可知，高壓直流電場對枸杞多糖和維生素C的含量均比干燥箱的高，更能保留枸杞有效成分，高壓直流電場下枸杞多糖和維生素C含量分別比干燥箱提高11.93%和 1.7%。 枸杞多糖和維生素C含量容易受到溫度的影響，高壓電場干燥過程中物料溫度不升高，不會破壞枸杞的營養(yǎng)成分，進而提高干制品的品質。

表2 直流高壓電場和干燥箱干燥后枸杞內部的多糖和維生素C含量

2.7 不同直流電壓下傳質增強因子分析

枸杞鮮果在針-板電極不同直流電壓下的傳質增強因子變化見圖7。由圖7可見，傳質增強因子隨著電壓的升高而增強，并呈線性增長關系。單因素方差分析表明，在電壓為22、28、34、40、45 kV下的傳質增強因子之間差異極顯著(p<0.01)，這說明在針-板電極直流電場干燥枸杞的過程中，水分蒸發(fā)效果隨著電壓的增加效果也越來越顯著。LAI等[16]在研究利用線板電極和針板電極下高壓電場增強水分蒸發(fā)的實驗時同樣發(fā)現(xiàn)傳質增強因子隨著電壓的增長呈線性增長。

圖7 不同直流電壓下枸杞鮮果的傳質增強因子比較Fig.7 Comparison of mass transfer enhancement factor under different voltages

本實驗中高電壓使針極板的針尖端放電，將與針尖端帶電性相反的離子“吹”向每個針尖下方的物料，產生離子風。當離子風作用在潮濕物料表面時，帶電離子與水分子發(fā)生碰撞，使得水分子動能增加，水分蒸發(fā)加快，從而物料附近的空氣濃度變低，擾亂空氣飽和度，起到干燥效果。隨著高電壓的升高，尖端放電加強，空氣中的離子數增加，風量加大，這樣加速了物料表面水分子的運動，不斷產生的離子風使物料表面空氣的濕度降低，加大了物料表面空氣濕度梯度，使水分子更加有利于從物料表面脫離出來，進而提高傳質增強因子。所以電壓越高，傳質增強因子也越大。

2.8 水分有效擴散系數分析

在針-板電極，0、22、28、34、40、45 kV電壓下，枸杞內部的水分有效擴散系數(Deff)分別為2.91×10-10、3.83×10-10、4.48×10-10、5.98×10-10、7.35×10-10、9.90×10-10m2/s?？梢钥闯觯卺?板電極直流電場作用下，枸杞內部的水分有效擴散系數明顯高于對照組，且隨著電壓的升高而升高。說明在干燥過程中直流高壓電場對枸杞內部水分遷移起到了一定作用。單因素方差分析表明，在 22、28、34 kV時枸杞內部的水分有效擴散系數與對照組差異顯著(p<0.05)，在40 kV和45 kV時枸杞內部的水分有效擴散系數與對照組差異極顯著(p<0.01)。DING等[10]在研究電流體動力學干燥胡蘿卜片的過程中，也發(fā)現(xiàn)在電流體動力學干燥過程中的胡蘿卜片內部水分有效擴散系數(Deff)高于對照組，且電壓對其有很大影響。說明高壓電場能夠影響物料內部的有效擴散系數，從而提高物料的干燥速率。

2.9 數學模型

由表3可知，所選的10個模型的決定系數(R2)均在0.97以上，而且決定系數(R2)相差不大，這表明以上模型都可以用來描述枸杞在高壓電場下的干燥特征。Lewis模型R2在0.972 83～0.993 34之間變化，在所有模型中其R2最小，并且ERMS和χ2分別在0.028 188～0.051 853、0.000 812～0.002 766之間變化，均值最大，因此，Lewis模型擬合效果最差。而Midill and Kucuk模型R2在0.998 07～0.999 88之間變化，在所有模型中其R2最大，最接近1，并且ERMS和χ2分別在0.002 744～0.011 932、0.000 08～0.001 59之間變化，均值最小，因此，Midill and Kucuk模型擬合效果最好。圖8反映了水分比的實驗數據與Midill and Kucuk模型的預測數據之間的比較。由圖可知，水分比的實驗數據所繪制成的曲線與由Midill and Kucuk模型的預測數據所繪制成的曲線形成一條非常接近斜率為1的直線，進一步證明Midill and Kucuk模型非常適合針-板電極和直流高電壓條件干燥曲線的擬合。

2.10 能量消耗

在針-板電極，直流電壓為22、28、34、40、45 kV下干燥枸杞使其含水率均達到17%時，單位能耗和干燥總平均時間的變化規(guī)律見圖9。由圖9可知，隨著電壓的增加，單位能耗也增加，即電壓越高其干燥速率也越大，但是電壓越高所需要的能量也越多，能耗與電壓之間的關系是增函數，但不是線性關系。在45 kV下干燥枸杞的能量消耗明顯比其他電壓的能量消耗多。干燥總平均時間隨著電壓的增加而下降。TAGHIAN等[31]在用高壓電場和熱風組合系統(tǒng)干燥蘑菇片時，也發(fā)現(xiàn)單位能耗隨著電壓的增加而增加。由圖9還可以發(fā)現(xiàn)，干燥時間和單位能耗有交點，說明在直流高壓電場干燥枸杞過程中，以單位能耗和干燥時間為目標進行優(yōu)化，電壓參數取值應該在這個交點附近，即在35 kV與36 kV之間效率較高。

2.11 微觀結構

由圖10可以看出，高壓電場對枸杞表面微觀結構具有一定的影響。可以看到對照組組織結構緊密且規(guī)整，而高壓電場干燥后的枸杞表面規(guī)整度受到破壞，且有個別的小孔洞；呈現(xiàn)出不規(guī)則結構，孔洞較小且少。微觀結構觀測印證了高壓電場干燥確實能夠改變枸杞表面的微觀結構，進而影響枸杞的干燥速度和品質。

3 結論

(1)在直流高壓電場下枸杞的干燥速率明顯大于對照組，而且干燥速率隨著電壓的增加而增加，說明直流高壓電場對枸杞的干燥效果有明顯提高，但是隨著電壓的增加，單位能耗也增加。

(2)直流高壓電場下干燥的枸杞，復水率明顯高于對照組，且復水率與電壓呈增函數關系。高壓電場對枸杞的收縮率影響不大，單因素方差分析顯示沒有顯著性差異。相比于干燥箱，高壓電場對枸杞多糖和維生素C有更好的保存，提高干制品的品質。傳質增強因子隨著電壓的增長呈線性增長關系。枸杞鮮果的水分有效擴散系數明顯高于對照組，且隨著電壓的升高而升高。高壓電場能夠影響枸杞表面的微觀結構。

表3 水分比和時間的統(tǒng)計分析結果

圖8 實驗水分比數據與Midill and Kucuk模型預測數據比較Fig.8 Comparison of experimental moisture ratio with predicted value of Chinese wolfberry fruit samples from Midill and Kucuk model

圖9 不同直流電壓下的能量消耗和干燥總平均時間Fig.9 Specific energy consumption and total drying time under different voltages

圖10 高壓電場對枸杞表面微觀結構的影響Fig.10 Effect of high electric field on microstructures of Chinese wolfberry fruit samples

(3)用10個模型對高壓電場干燥枸杞的數據進行擬合，發(fā)現(xiàn)這些模型均能用來描述高壓電場干燥曲線的變化規(guī)律。其中Midill and Kucuk模型最適合描述高壓電場干燥曲線的變化規(guī)律。

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Drying Characteristics and Mathematical Models of Chinese Wolfberry in DC High Voltage Electric Field

DING Changjiang YANG Maosheng

(CollegeofScience,InnerMongoliaUniversityofTechnology,Huhhot010051,China)

Aiming to explore the new drying technology of Chinese wolfberry, improve the quality of dried Chinese wolfberry, and find suitable mathematical model, the drying experiments were carried out for Chinese wolfberry fruits with a multiple needle-to-plate electrode at 0 kV, 22 kV, 28 kV, 34 kV, 40 kV and 45 kV at the same temperature and humidity in DC high voltage electric field. The shrinkage rate, rehydration rate, polysaccharides and vitamin C content of the dried wolfberry fruits were measured. The mass transfer enhancement factor, the effective moisture diffusion coefficient (Deff) and the specific energy consumption were also calculated. Ten mathematical models were then applied to simulate drying curves based on three statistical parameters. The results showed that the drying rate of Chinese wolfberry fruits in the DC high voltage electric field was higher than that of the control. Under the same voltage, the drying rate of the Chinese wolfberry was gradually changed with the prolonging of drying time. The drying rate and specific energy consumption were increased with the increase of voltage. By ANOVA, the results showed that Chinese wolfberry fruits in the DC high voltage electric field had a significant effect on rehydration rate compared with control (p<0.05), but there were no significant differences in shrinkage rate of dried Chinese wolfberry fruits (p>0.05). DC high voltage electric field drying could keep more polysaccharides and vitamin C content compared with oven drying. The mass transfer enhancement factor was heightened with the increase of voltage, and the effective moisture diffusion coefficient (Deff) values were increased with the increase of voltage. It was clear that all ten mathematical models could satisfactorily describe drying curves of Chinese wolfberry fruits treated by DC high voltage electric field. From the statistical result, the Midill and Kucuk model was selected as the best model to represent the drying characteristics of Chinese wolfberry fruits in the DC high voltage electric field. Microstructure detection indicated that the microstructure of Chinese wolfberry fruits was changed in the DC high voltage electric field. Those results may provide some clues and practical guidance for optimizing the process of drying Chinese wolfberry fruits in DC high voltage electric field drying system, improving the drying efficiency and promoting the development of Chinese wolfberry fruits drying technology.

Chinese wolfberry fruits; high voltage electric field drying; drying rate; rehydration rate; mathematical models

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.06.040

2016-10-09

2016-11-05

國家自然科學基金項目(51467015)和內蒙古工業(yè)大學基金項目(ZD201311)

丁昌江(1978—)，男，教授，博士，主要從事高壓電場干燥和電磁生物效應研究，E-mail： ding9713@163.com

S375； S567.1+9

A

1000-1298(2017)06-0302-10