多指標(biāo)綜合評(píng)分法優(yōu)化辣椒熱泵-微波聯(lián)合干燥工藝

池春歡，汪云友，陳厚榮,2,3*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715) 2(農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(重慶)，重慶，400716) 3(食品科學(xué)與工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(西南大學(xué))，重慶，400715)

辣椒是原產(chǎn)于南美熱帶、生長(zhǎng)周期為1年或有限多年的茄科辣椒屬草本植被。它富含多種功能性成分，具有抑菌、止痛散熱、降血脂等功能，食用和藥用價(jià)值很高[1-3]。中國(guó)普遍種植辣椒且干制辣椒在國(guó)際貿(mào)易出口中占較大比重。由于新鮮辣椒初始含水率高，收獲季節(jié)濕度較大，如果不及時(shí)干燥，將會(huì)霉?fàn)€嚴(yán)重，因此辣椒常常以干制品的方式貯存[4]。目前傳統(tǒng)的辣椒干燥方式有熱泵、熱風(fēng)、微波、遠(yuǎn)紅外干燥等。國(guó)外，WON等[5]研究了脈沖電場(chǎng)對(duì)辣椒色澤的影響，PALEKAR等[6]用電子束輻照、干燥辣椒，抑制了辣椒中細(xì)菌、霉菌的繁殖，提升了辣椒的品質(zhì)。國(guó)內(nèi)，丁筑紅等[7]對(duì)比了電熱、微波、熱風(fēng)干燥辣椒的優(yōu)缺點(diǎn)。姬長(zhǎng)英等[8]研究了分階段控溫和物料裝載厚度對(duì)辣椒感官品質(zhì)和單位能耗的影響，優(yōu)化了辣椒熱泵干燥工藝參數(shù)。但單一干燥方式很難同時(shí)滿足干燥產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益和品質(zhì)要求，將兩種或兩種以上的干燥方法聯(lián)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，聯(lián)合干燥已成為當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品干燥的趨勢(shì)。關(guān)志強(qiáng)等[9]采用熱泵-微波聯(lián)合干燥羅非魚片，干燥時(shí)間僅為熱泵干燥的1/3，復(fù)水率和干燥品質(zhì)有所提高。NATHAKARANAKULE[10]等采用熱泵-遠(yuǎn)紅外聯(lián)合干燥泰國(guó)龍眼，與單一干燥方式相比，干燥能耗低、時(shí)間短，感官品質(zhì)提高。王順民等[11]對(duì)比熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥與熱風(fēng)、微波干燥對(duì)菠菜干燥品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)干燥時(shí)間縮短40%，Vc保留率提高39.1%，菌落總數(shù)降到安全范圍。章斌等[12]對(duì)比熱風(fēng)-微波聯(lián)合干燥、熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥對(duì)香蕉片品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合干燥能耗低、速度快，品質(zhì)高且與真空冷凍干燥接近。尹曉峰[13]采用滲透脫水-熱風(fēng)/紅外干燥辣椒，研究了辣椒滲后熱風(fēng)和紅外干燥特性及其品質(zhì)。楊詠娟等[14]通過(guò)6種聯(lián)合干燥方式干燥辣椒，發(fā)現(xiàn)干燥方式的順序及前、后期干燥方式顯著影響辣椒品質(zhì)綜合評(píng)分。目前鮮有辣椒熱泵-微波聯(lián)合干燥的相關(guān)報(bào)道，采用熱泵-微波聯(lián)合干燥辣椒，結(jié)合熱泵干燥能耗低、微波干燥速度快[15-16]的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化了辣椒干燥工藝參數(shù)，為熱泵-微波聯(lián)合干燥辣椒的實(shí)際應(yīng)用提供理論數(shù)據(jù)，在提高辣椒聯(lián)合干燥品質(zhì)及節(jié)能降耗方面有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

新鮮紅朝天椒,購(gòu)于重慶市北碚區(qū)天生麗街永輝超市生鮮部。

丙酮，分析純；硫酸銨鈷，分析純；重鉻酸鉀，分析純；1.8 mol/L硫酸、甲醇，分析純；甲醇，色譜純；四氫呋喃，分析純；辣椒堿標(biāo)樣，97%純度；二氫辣椒堿標(biāo)樣，90%純度。

1.2 試驗(yàn)儀器及設(shè)備

FA2004型分析天平,上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；HC-CB20002型電子天平，慈溪市華徐衡器實(shí)業(yè)有限公司；物料網(wǎng)盤(自制、直徑15 cm、高度3.5 cm)；WB-KQ01型移動(dòng)除濕烘干機(jī)，廣州溫伴節(jié)能熱泵有限公司；RWB-08S實(shí)驗(yàn)用小型微波干燥設(shè)備(800 W)，南京蘇恩瑞實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；2101EJSNA001型可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海現(xiàn)科分光儀器有限公司；Ultra Scan PRO 色差儀，上海信聯(lián)創(chuàng)體電子有限公司；高效液相色譜儀，安捷倫科技有限公司；DD862-4型單相電能表(用于測(cè)量單位能耗)，重慶市山馬電表有限公司；MJ-BL25B2型美的攪拌機(jī)，廣東美的生活電器制造有限公司；KQ-600KDE型高功率數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.3.1 工藝流程

選材→去除辣椒?！逑础匀伙L(fēng)瀝干→稱重→裝盤→熱泵干燥至規(guī)定含水率→微波干燥→樣品→測(cè)色差→粉碎→過(guò)40目篩→其他指標(biāo)測(cè)定

紅朝天椒顏色鮮艷且均勻、大小相近、無(wú)霉?fàn)€，稱量后均勻平鋪在物料網(wǎng)盤中，設(shè)置熱泵風(fēng)速為1.2 m/s，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，在不同熱泵溫度下(45、50、55、60、65 ℃)干燥至轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率(70%、60%、50%、40%、30%)，后置于微波干燥設(shè)備，在不同微波功率條件下(210 、280、350、420、490 W)干燥到安全含水率(10%)停止干燥。熱泵干燥要注意通風(fēng)、排濕，將辣椒定時(shí)倒位，保證辣椒干燥均勻。

1.3.2 試驗(yàn)方法

1.3.2.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過(guò)單因素試驗(yàn)確定熱泵溫度、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率、微波功率影響因素的范圍，試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。

表1 單因素試驗(yàn)方案Table 1 Single factor test scheme

1.3.2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

熱泵-微波干燥：根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取熱泵溫度A(45、50、55 ℃)、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率B(40%、50%、60%)和微波功率C(210、280、350 W)為試驗(yàn)因素，以辣椒堿、二氫辣椒堿、辣椒紅素含量、單位能耗、單位耗時(shí)、色差按照一定權(quán)重組成的綜合評(píng)分為響應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，通過(guò)Design-Expert 8.0.6進(jìn)行3因素3水平的 Box-Behnken 實(shí)驗(yàn)，響應(yīng)面因素水平表見(jiàn)表2。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 含水率測(cè)定

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表Table 2 Factors and levels in response surface design

根據(jù)GB 5009.3—2010《食品中水的測(cè)定方法》，辣椒初始含水率為71.3%(取3次實(shí)驗(yàn)的平均值)。干燥過(guò)程中物料含水率計(jì)算公式[17]:

(1)

式中:Ht表示t時(shí)刻的含水率，%；Qt表示t時(shí)刻辣椒的質(zhì)量，g；Qg表示干料(辣椒)的質(zhì)量，g。

1.4.2 單位能耗測(cè)定

單位能耗為干燥1 g物料達(dá)到安全含水率所消耗的電量，計(jì)算公式為：

N=G/W

(2)

式中:N為單位能耗，kW·h/g；G為所測(cè)能耗，kW·h；W為初始物料質(zhì)量，g。

1.4.3 單位耗時(shí)測(cè)定

單位耗時(shí)為干燥1g物料達(dá)到安全含水率所需的時(shí)間，計(jì)算公式為：

L=R/P

(3)

式中:L為單位耗時(shí)，h/g；R為干燥時(shí)間，h；P為物料初始質(zhì)量，g。

1.4.4 辣椒紅素的測(cè)定[18]

標(biāo)準(zhǔn)比色液：精確稱取0.030 0 g重鉻酸鉀和3.496 0 g硫酸銨鈷，用1.8 mol/L 硫酸溶液定容至100 mL。

稱取1 g已過(guò)40目篩的干辣椒粉樣品，置于100 mL容量瓶中，加入60 mL丙酮，搖床(振幅160)振蕩40 min，再加入40 mL丙酮，搖床(強(qiáng)度160)振蕩20 min，丙酮定容至100 mL。靜置10 min，吸取1 mL上清液至10 mL容量瓶中，丙酮定容。用丙酮作空白，在460 nm處測(cè)吸光值，同時(shí)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)比色液在460 nm處的吸光值(AS)

結(jié)果計(jì)算：

(1)儀器校準(zhǔn)系數(shù)(If)按下式計(jì)算：

If=0.600/AS

(4)

(2)辣椒粉樣品計(jì)算：

(5)

式中：ASTA,色值,mg/kg；A,460 nm處測(cè)定吸光度；164,ASTA換算系數(shù)；W,樣品質(zhì)量,g。

1.4.5 二氫辣椒堿和辣椒堿的測(cè)定[19]

標(biāo)準(zhǔn)樣品的制?。簩?0 mg二氫辣椒堿和20 mg辣椒堿標(biāo)樣分別溶于甲醇(分析純)，甲醇定容至100 mL，然后進(jìn)行梯度稀釋，制取濃度為10、20、50、100、200 μg/ml的二氫辣椒堿和辣椒堿標(biāo)準(zhǔn)樣品。

辣椒堿的提?。壕_稱量2.0 g辣椒粉置于100 mL錐形瓶中，加入25 mL甲醇-四氫呋喃(1∶1)，在功率為300 W、常溫的條件下超聲波提取30 min，過(guò)濾于50 mL容量瓶中；濾渣與濾紙置于原來(lái)的錐形瓶中，加入25 mL甲醇-四氫呋喃(體積比1∶1)，在相同條件下超聲波提取10 min，過(guò)濾后將濾液合并，定容至50 mL。

液相色譜：從容量瓶中用1 mL注射器吸取1mL樣品過(guò)0.45 nm有機(jī)相濾膜，裝進(jìn)液相小瓶，進(jìn)HPLC檢測(cè)。

HPLC條件：色譜柱，Shim-PACK C18(4 mm×250 mm，5 μm)；流動(dòng)相為75%甲醇(色譜純、超濾，脫氣)和25% 水(超濾、脫氣)；洗脫時(shí)間為18 min；檢測(cè)波長(zhǎng)為280 nm，柱溫為30 ℃；流速為0.8 mL/min；進(jìn)樣量為10μL。

1.4.6 色差值測(cè)定[20]

將樣品平鋪，保證外觀無(wú)裂痕，用色差儀同時(shí)測(cè)定L*值、a*值和b*值，測(cè)定10個(gè)樣品，求平均值,ΔL越大說(shuō)明越偏白，越小說(shuō)明越偏黑，Δa越大說(shuō)明越偏紅，越小說(shuō)明越偏綠，Δb越大說(shuō)明越偏黃，越小說(shuō)明越偏藍(lán)，ΔE表示總色差。

(6)

其中： ΔL*=L*(樣品)-L*(標(biāo)準(zhǔn))

Δa*=a*(樣品)-a*(標(biāo)準(zhǔn))

Δb*=b*(樣品)-b*(標(biāo)準(zhǔn))

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

利用Origin 8.0做熱泵、微波干燥曲線和色差柱狀圖，利用Design-Expert 8.06對(duì)正交試驗(yàn)進(jìn)行線性回歸和方差分析(p<0.05),并且通過(guò)響應(yīng)面分析熱泵溫度、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率、微波功率對(duì)綜合評(píng)分的影響，找出最優(yōu)的辣椒干燥工藝參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)分析

2.1.1 不同熱泵溫度對(duì)辣椒含水率和色差的影響

裝載量為1.3 kg/m2,風(fēng)速為1.2 m/s，按不同的熱泵溫度進(jìn)行干燥，并測(cè)定辣椒含水率和色差，結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 不同溫度條件下的干燥特性曲線Fig.1 Drying property curves under various air temperatures

圖2 不同溫度條件下的色差柱狀圖Fig.2 Color bar graph under various air temperatures

由圖1可知，辣椒干燥速率受溫度影響明顯。溫度升高，干燥速率增大表現(xiàn)為曲線傾斜度增大，45、50、55、60、65 ℃條件下，干燥時(shí)間分別為20、16、14、11、9 h，干燥時(shí)間隨溫度增大而縮短，其原因是溫度升高加快了水分蒸發(fā)。由圖2可以看出，色差隨溫度升高而增大，其原因?yàn)楦邷叵录t色素破壞量增加。溫度較高雖然節(jié)省干燥時(shí)間，卻影響辣椒感官品質(zhì)。60、65 ℃干燥的辣椒顏色偏暗、稍有炭化，品質(zhì)較低， 45～55 ℃干燥的辣椒顏色、氣味正常，品質(zhì)較高，適宜溫度范圍為45～55 ℃。

辣椒干燥分為兩步：汽化控制即自由水的蒸發(fā)和內(nèi)部擴(kuò)散控制即結(jié)合水的擴(kuò)散。結(jié)合水較自由水難除去，這也是干燥速率后期下降的原因。如果干燥溫度過(guò)高，自由水蒸發(fā)強(qiáng)于結(jié)合水?dāng)U散會(huì)造成辣椒表皮質(zhì)脆、內(nèi)部質(zhì)嫩；如果干燥溫度過(guò)低，結(jié)合水?dāng)U散強(qiáng)于自由水蒸發(fā)會(huì)造成辣椒內(nèi)部質(zhì)硬、表皮質(zhì)嫩；溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于辣椒的均勻干燥，因此選擇合適的干燥溫度至關(guān)重要[21-22]。

2.1.2 不同微波功率對(duì)辣椒含水率和色差的影響

裝載量為1.3 kg/m2,微波間歇時(shí)間為60 s, 按不同的微波功率進(jìn)行干燥，并測(cè)定辣椒含水率和色差，結(jié)果見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 不同功率條件下的干燥特性曲線Fig.3 Drying property curves under various powers

圖4 不同功率條件下的色差柱狀圖Fig.4 Color bar graph under various powers

由圖3可知，微波功率對(duì)辣椒干燥特性影響明顯。干燥速率隨微波功率增大而增大，表現(xiàn)為干燥曲線斜率逐漸增大，210、280、350、420、490 W條件下，干燥時(shí)間分別為95、85、75、65、55 min,干燥時(shí)間隨微波功率增大而縮短，在固定功率的條件下，干燥速率先增大后減小。由圖4可知，色差隨微波功率增大而增大，其原因可能是高功率條件下，辣椒吸收較多微波能，導(dǎo)致紅色素?fù)p失量增多。微波功率過(guò)高會(huì)影響辣椒感官品質(zhì)，比如顏色變暗、氣味不正常等，因此微波功率適宜在210～350 W。

2.1.3 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)辣椒含水率和色差的影響

裝載量為1.3 kg/m2,風(fēng)速為1.2 m/s，微波間歇時(shí)間為60 s,熱泵溫度為50 ℃，微波功率為280 W，按不同的轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率進(jìn)行干燥，并測(cè)量辣椒含水率和色差，結(jié)果見(jiàn)圖5、圖6。

圖5 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)辣椒含水率的影響Fig.5 Effects of moisture content of point on moisture content for chili

圖6 不同轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率條件下的色差柱狀圖Fig.6 Color bar graph under various moisture content of point

轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)辣椒干燥的影響如圖5、6所示。70%、60%、50%、40%、30%條件下，干燥時(shí)間分別為540、540、475、475、425 min，70%與60%、50%與40%對(duì)應(yīng)的干燥時(shí)間相同，總體來(lái)看，干燥時(shí)間有所縮短且縮短趨勢(shì)逐漸減小，轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)色差影響較大，隨著轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率的升高，色差先減小后增大；其原因是轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率增大，熱泵干燥時(shí)間較短，色差變化減小，當(dāng)轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率增大到50%，辣椒含水率較高，能吸收較多微波能，破壞較多紅色素，導(dǎo)致色差增大，這與楊詠娟等[22]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果接近，適宜的轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為40%～60%。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)參數(shù)的選擇

熱泵溫度、風(fēng)速、微波功率、間歇微波時(shí)間、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率和裝載量是影響辣椒熱泵-微波聯(lián)合干燥品質(zhì)的重要因素。由預(yù)試驗(yàn)得知，風(fēng)速在干燥初期對(duì)干燥品質(zhì)的影響較干燥后期大，但總體影響不大；間歇微波干燥時(shí)間增長(zhǎng)，產(chǎn)品顏色偏暗、質(zhì)脆，感官品質(zhì)差；單位面積裝載量較大會(huì)顯著影響干燥特性，因此選擇熱泵風(fēng)速1.2 m/s、間歇微波時(shí)間60 s、裝載量1.3 kg/m2為固定參數(shù)，以熱泵溫度、微波功率、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率為試驗(yàn)因素設(shè)計(jì)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)。

2.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果分析

采用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行3因素3水平的 Box-Behnken 實(shí)驗(yàn)，測(cè)定6個(gè)指標(biāo)：辣椒紅素F1、辣椒堿F2、二氫辣椒堿F3、色差F4、單位能耗F5、單位耗時(shí)F6，按照各指標(biāo)的最大值為參照值進(jìn)行歸一化，賦予不同的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行多指標(biāo)綜合評(píng)分[23]。權(quán)重系數(shù)：辣椒堿、二氫辣椒堿0.25，辣椒紅素0.2，色差、單位能耗、單位耗時(shí)-0.1。試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表3，顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

綜合評(píng)分=0.2F1/99.95+0.25F2/2.886+0.25F3/2.02-0.1F4/32.59-F5/0.068 5-0.1F6/0.148

(7)

表3 (F3)響應(yīng)面試驗(yàn)方案及結(jié)果Table 3 Scheme and experimental results for response surface design

表4 回歸方程系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)結(jié)果Table 4 Analysis results of significance test of the regression coefficients

續(xù)表4

方差來(lái)源平方和自由度均方F值p值B20.1810.18251.06< 0.000 1???C20.08210.082115.81< 0.000 1???殘差0.004 93070.000 704 3失擬項(xiàng)0.001 55030.000 516 70.610.642 4誤差0.003 38040.000 854 1總和0.4216R2=98.83%R2adj=97.33%CV=5.25%

注：表中***表示差異極顯著，p<0.001；** 表示差異高度顯著，p<0.01；*表示差異顯著，p<0.05。

2.3.1 回歸模型建立及顯著性檢驗(yàn)

利用Design-Expert軟件對(duì)表3的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合，獲得綜合評(píng)分回歸方程如下：F=0.49+0.026A+0.012B+0.026C-0.002 223AB-0.036AC+0.044BC-0.15A2-0.20B2-0.14C2

分析表4可知，pA、pC均<0.05，說(shuō)明A、C顯著影響綜合評(píng)分，且影響效果為A>C>B；AC、BC對(duì)應(yīng)的p值均<0.05，說(shuō)明AC、BC的交互作用顯著，交互效果為BC>AC>AB；A2、B2、C2對(duì)應(yīng)的p值均<0.001，說(shuō)明A2、B2、C2顯著影響綜合評(píng)分；剔除不顯著選項(xiàng)后得到：F=0.49+0.026A+0.026C-0.036AC+0.044BC-0.15A2-0.20B2-0.14C2

2.3.2 辣椒綜合評(píng)分方差分析

2.3.3 響應(yīng)面分析

由表4可知，熱泵溫度和微波功率是綜合評(píng)分的主要影響因素，熱泵溫度與微波功率，轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率與微波功率的交互作用顯著，綜合評(píng)分的響應(yīng)面見(jiàn)圖7～圖9。

圖7 轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率和熱泵溫度對(duì)綜合評(píng)分的影響Fig.7 Effect of moisture content of conversion point and heat pump temperature on comprehensive score

圖7-A、圖7-B分別為微波功率取零水平時(shí)的三維曲線圖及二維等高線圖。由圖7-A可知，熱泵溫度顯著影響綜合評(píng)分，表現(xiàn)為曲面隨熱泵溫度變化幅度較大；當(dāng)其中一因素不變時(shí)，綜合評(píng)分隨另一因素升高表現(xiàn)為先逐漸增大后緩慢減小；由圖7-B可知，等高線圖為類似橢圓形，轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率和熱泵溫度的交互作用不明顯。當(dāng)熱泵溫度和轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率均為-1水平時(shí)，綜合評(píng)分較低，其原因可能是熱泵干燥溫度低且時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致單位耗時(shí)和單位能耗增大，綜合評(píng)分減小。

圖8 微波功率和熱泵溫度對(duì)綜合評(píng)分的影響Fig.8 Influence of microwave power and heat pump temperature on the comprehensive score

圖8-A、圖8-B分別為轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率取零水平時(shí)的三維曲線圖及二維等高線圖。由圖8-A可知，熱泵溫度和微波功率對(duì)綜合評(píng)分影響顯著且效果接近，表現(xiàn)為曲面較陡峭；當(dāng)其中一因素不變時(shí)，綜合評(píng)分隨另一因素增大先升高后降低，降低程度較小。由圖8-B可知，等高線圖為橢圓形，微波功率與熱泵溫度交互作用顯著，與顯著性檢驗(yàn)結(jié)果一致。當(dāng)微波功率和熱泵溫度均取-1水平時(shí)，綜合評(píng)分較低，其原因可能是熱泵溫度低、微波功率小，導(dǎo)致干燥速率低，干燥周期長(zhǎng)，綜合評(píng)分減小。

圖9-A、圖9-B分別為熱泵溫度取零水平時(shí)的三維曲線圖及二維等高線圖。由圖9-A可知，當(dāng)其中一因素不變時(shí)，綜合評(píng)分隨另一因素增大先升高后降低；微波功率對(duì)綜合評(píng)分影響顯著，表現(xiàn)為曲面隨微波功率變化幅度較大；由圖9-B可知，等高線圖為橢圓形，微波功率和轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率交互作用明顯，與顯著性檢驗(yàn)結(jié)果一致。

圖9 微波功率和轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)綜合評(píng)分的影響Fig.9 Influence of microwave power and conversion point moisture content on comprehensive score

響應(yīng)面陡峭表示試驗(yàn)因素對(duì)響應(yīng)指標(biāo)影響大，平緩則影響?。唤换プ饔蔑@著表現(xiàn)為等高線緊密且呈橢圓形；顏色變化反映響應(yīng)指標(biāo)大小。

2.4 綜合評(píng)分驗(yàn)證試驗(yàn)

利用Design-Expert軟件，對(duì)綜合評(píng)分取最大值，得到辣椒聯(lián)合干燥的最優(yōu)工藝條件為熱泵溫度50.38 ℃、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率50.39%、微波功率286.14 W，此條件下綜合評(píng)分為0.488 604。在優(yōu)化條件下(為便于參數(shù)控制，取溫度50 ℃、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率50%、微波功率286 W)進(jìn)行3組平行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 驗(yàn)證回歸模型數(shù)據(jù)Table 5 Validation of the regression equations

由表5可得，3組驗(yàn)證值與試驗(yàn)值相對(duì)誤差均<4%，說(shuō)明回歸模型基本能預(yù)測(cè)和分析綜合評(píng)分與試驗(yàn)因素之間的變化關(guān)系，優(yōu)化結(jié)果可靠。

3 結(jié)論

溫度、微波功率、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率對(duì)辣椒干燥速率有較大影響。溫度越高、微波功率越大、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率越高，干燥速率越大；干燥辣椒時(shí)，在滿足干燥速率的前提下，熱泵溫度和微波功率應(yīng)盡量小，減少對(duì)辣椒呈色物質(zhì)的破環(huán)。

分析辣椒綜合評(píng)分與熱泵溫度、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率和微波功率的回歸模型，模型呈極顯著性，擬合程度較好，3因素對(duì)綜合評(píng)分的影響效果為：熱泵溫度>微波功率>轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率。在上述試驗(yàn)中，得到高品質(zhì)、低能耗的聯(lián)合工藝優(yōu)化參數(shù)為熱泵溫度50.38 ℃、轉(zhuǎn)換點(diǎn)含水率50.39%、微波功率286.14 W，綜合評(píng)分為0.488 604。熱泵-微波聯(lián)合干燥能耗少，時(shí)間短，干燥品質(zhì)高，符合干燥品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益的要求，對(duì)實(shí)際的辣椒干燥有一定的理論與現(xiàn)實(shí)意義。