茄子热风干燥试验研究

茄子热风干燥试验研究（共3篇）

茄子热风干燥试验研究 篇1

0 引言

生姜富含多种矿物质和维生素，还含有辛味素等特有成分，而适当的辛味能增进食欲促进消化液分泌，所以被广泛的应用于调味品中。除食用价值外，生姜还有很高的植物杀菌和医疗保健功能。但由于生姜含的水分较多，质地柔软，极易腐败变质[1]，因此有必要对生姜进行干制贮藏。所谓干制贮藏，就是将物料中的水分降低至足以抑制微生物的生长繁殖和酶的活性的水平，使物料保持低水分进行长期贮存的过程[2]。随着科学技术的发展，越来越多的干燥技术被开发利用，如微波干燥、远红外干燥以及真空冷冻干燥等。但与这些新技术相比，传统的热风干燥设备简单、容易操作且成本低廉，是目前果蔬干燥中应用较为普遍的干燥技术。

本文以生姜为原料，首先进行生姜热风干燥动力学试验，主要研究不同因素(热风温度、热风速度和切片厚度)对生姜干燥特性和干燥速率的影响;然后，针对不同干燥条件下的干品进行复水试验，考察不同干燥条件下的生姜干品复水特性与干燥条件的关系。

1 材料与仪器

1.1 试验材料

选择市场上的新鲜生姜作为样品，一般含水量在88%～93%之间。

1.2 仪器设备

DL104型电热鼓风干燥箱(天津市实验仪器厂生产)、BT223S型电子天平(赛多利斯精密仪器有限公司生产)、GZ-1型热风干燥箱(华南理工大学科技实业总厂生产)、刀具、温度计、烧杯、吸水纸、镊子、计算器及丁字尺等[1]。

2 试验方法

2.1 初始含水率测定[3,4]

将新鲜的生姜洗净后，沿横向切成1～2mm厚的薄片;取以上切好的生姜薄片5片均匀铺在网状吊盘内，称重后将其放置在电热鼓风干燥箱中以105℃的温度进行烘干;烘干3h后开始称重，然后每隔30min称重1次，直至生姜片每30min的质量变化不大于0.01 g时停止试验;最终得出生姜初始含水率为90.72%。

2.2 生姜热风干燥试验方法

首先启动风机电源，然后启动电加热器电源对干燥箱内空气进行预热，调节温度旋钮和风速阀门使风温和风速达到给定值;将生姜切片平铺在网状吊篮内，将吊篮悬挂于上置天平的干燥箱中，迅速称出其质量并记录时间，以后每隔10min记录一次，直到达到物料所要求的最终控制水分时为止;生姜控制的最终水分在13%左右。

2.3 干制品复水试验方法[5]

称取适量的干制品样品，放入150mL烧杯中，用水量100mL;样品复水过程中，将烧杯置于恒温箱中，水温控制在60℃左右;复水1h后，捞出样品置于网状吊篮内沥水3min，沥干后称重。

3 试验指标的计算

本试验选择的评价指标为生姜的平均干燥速率和复水比。

3.1 平均干燥速率[6]

式中N—平均干燥速率(%/min或%/h);

W1—干燥前的湿基含水率(%);

W2—干燥后的湿基含水率(%);

Δt—水分由W1干燥至W2所需要的时间(min或h)。

3.2 复水比[7]

式中R—复水比;

G1—干制样品复水后的质量(g);

G2—干制样品复水前的质量(g)。

4 结果与讨论

4.1 热风温度对干燥特性的影响

图1和图2分别绘出了在热风速度为2.5m/s、切片厚度为2mm时不同热风温度(50,60,70,80℃)下的生姜干燥曲线和干燥速率曲线。图3反映了不同热风温度下所得生姜干品的复水特性。

从图1可以看出:干燥曲线呈逐渐下降趋势，生姜含水量随干燥时间的延长而降低。热风温度越高达到生姜干品的安全含水量所需的干燥时间越短，干燥速度越快;同理，干燥时间相同，热风温度越高，生姜湿基含水量越低。可见，热风温度是影响生姜干燥特性的主要因素之一。

从图2可以看出:整个干燥过程干燥速率曲线先升高后降低，可将其分为3个阶段，即升速干燥阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段。温度越高，干燥速度升高得越快，即在相同的干燥时间内生姜湿基含水率下降得越大，干燥时间越短，但恒速干燥阶段也越不明显。此外，温度越高所能够达到的最高干燥速度也越大。

由图3可以看出:生姜干燥时热风温度越高，其干制品的复水比越小，即复水性越差;反之，热风温度越低，其干制品的复水比越大，复水性也越好。

4.2 热风速度对干燥特性的影响

图4和图5分别绘出了在热风温度为70℃、切片厚度为2mm时不同热风速度(1.0,1.5,2.0,2.5m/s)下的生姜干燥曲线和干燥速率曲线。图6反映了在不同热风速度下所得到的生姜干品的复水特性。

由图4可以看出:在不同的热风速度下，干燥曲线也是呈逐渐下降趋势;同理表明，生姜含水量随干燥时间的延长而降低。热风速度越大达到生姜干品的安全含水量所需要的干燥时间越短，干燥速度越快;同理，干燥时间相同，热风速度越大，生姜湿基含水量越低。所以，热风速度也是影响生姜干燥特性的主要因素之一。

从图5可以看出:整个干燥过程干燥速率曲线也是先升高后降低，整个过程也分为升速干燥、恒速干燥和降速干燥3个阶段。热风速度越大，干燥速度升高得越快(即在相同的时间内生姜含水率下降得越大);干燥时间越短，恒速干燥阶段也越不明显，但风速越大所能达到的最高干燥速度也最大。

由图6可以看出:干燥时热风速度越大，其干制品的复水比就越小，即复水性越差;反之，热风速度越小，其干制品的复水比越大，复水性也就越好。

4.3 切片厚度对干燥特性的影响

图7和图8分别绘出了在热风温度为70℃、热风速度为2.5m/s时不同切片厚度(2,4,6mm)下的生姜干燥曲线和干燥速率曲线。图9给出了不同切片厚度下所得到的生姜干品的复水特性。

从图7可以看出:在不同的切片厚度下生姜的干燥曲线同样呈下降趋势，只是切片厚度越小达到生姜干品的安全含水量所需要的干燥时间越短，干燥速度相对越快;相反，切片厚度越大，干燥时间明显增长，干燥速度相对越慢。可见，切片厚度也是影响生姜热风干燥特性的主要因素之一。

从图8可以看出:整个干燥过程中生姜的干燥速率曲线和前面一样也是先升高后降低。切片厚度越小，干燥速度升高得越快，即在相同的干燥时间内生姜含水率下降的越大，所需干燥时间也越短。随着厚度的增加，干燥速度的最大值明显减小，而恒速干燥阶段表现明显。所以，在选择热风干燥时，从干燥效率角度考虑生姜切片厚度不宜太大。

由图9可知:随着切片厚度的增大，其干制品的复水比越小，即复水性越差;切片为2mm时较6mm具有更好的复水效果。

5 结论

试验表明，热风温度、热风速度和切片厚度是影响生姜热风干燥的主要因素。热风温度越高，热凤速度越大，切片厚度越小，生姜干燥速度越快，干燥效率越高;但干品的复水特性随温度的升高和风速的增大反而降低。

参考文献

[1]陈锦飞,李艳兵,黄建平.生姜和小葱干燥工艺特性的试验研究[J].中国农机化,1997(S1):250-257.

[2]贾清华.鸡腿菇热风干燥数学模型及其干品贮藏条件的研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2010.

[3]商业部食品检测研究所.GB/T8858-1988水果、蔬菜产品中干物质和水分含量测定方法[S].北京:中国标准出版社,1988.

[4]任世英.四季豆渗透脱水及渗后热风干燥实验研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2012.

[5]马先英,赵世明,林艾光.不同干燥方法对胡萝卜复水性及品质的影响[J].大连水产学院学报,2006,21(2):158.

[6]张文华.凤尾蕨热风干燥的特性[J].贵州农业科学,1999,27(1):29-31.

[7]王亚辉,邓红,张瑛.生姜真空冷冻干燥工艺条件优化[J].农产品加工,2008(4):73-77.

香菜热风干燥的试验研究 篇2

香菜是芫荽的俗称,属伞形科植物,学名为Coria- drum Sativum L. ,英文名为Coriander。香菜在我国各地均有栽培,以华北最多。香菜是人类历史上应用最早的芳香蔬菜之一,因其碧绿芳香,在美味佳肴中是不可缺少的重要调味料。［1］香菜富含铁、蛋白质、脂肪、胡萝卜素B1、尼克酸、维生素C、膳食纤维、硫胺素、维生素B1及维生素E等营养物质; 性温,味辛,内有健胃和刺激的作用,主要用于治疗消化不良、感冒风寒、发热头痛及痢疾下血等,外用有镇痛效果［2］。

市场上对香菜的需求量很大,宾馆、饭店中更是不可缺少,但由于香菜含的水分较多,质地柔软,极易腐败变质而不易贮藏; 并且四季中,香菜产量并不均衡,淡旺季明显,且市售价相差很大。因此,可以在旺季时将香菜干制保存,这样可大大缓解供需矛盾。目前,国内外学者研究香菜干制,大部分用的是真空冷冻干燥和微波干燥技术,而最传统的热风干燥技术因其成本低、投资少、操作简单及设备维护方便等优点, 仍然被作为果蔬干燥的首选方法。

本文以香菜为原料,首先进行香菜漂烫预处理对照试验,然后进行香菜热风干燥动力学试验,主要研究不同因素( 热风温度、热风速度和铺料层厚度) 对香菜干燥特性和干燥速率的影响。最后,针对不同干燥条件下的香菜干制品进行复水试验,考察不同干燥条件下制得香菜干品的复水特性。

1试验的材料和方法

1. 1试验材料

香菜,选择当地市场上颜色青绿、香味浓厚、株高整齐的新鲜样品,一般含水率在89% ~ 92% 之间。

1. 2仪器设备

1) DL104型电热鼓风干燥箱: 天津市实验仪器厂生产,可调温度0 ~ 300℃ 。

2) BT223S型电子天平: 赛多利斯精密仪器有限公司生产,量程0 ~ 220g。

3) GZ - 1型干燥实验装置: 华南理工大学科技实业总厂生产,可调最大风速2. 1m /s,可调温度0 ~ 300℃ 。

4) 电热恒温水浴锅: 上海科恒实业发展有限公司生产,控温范围0 ~ 100℃ 。

5) 其它工具有刀具、温度计、吸水纸、烧杯、镊子、 直尺和盘子等。

2试验方法

2. 1初始含水率测定［3 －4］

用清水将香菜清洗干净,除去根部及其残叶等不可食用部分,将水分沥干后,切成约20 ~ 30mm的段状。将切好的香菜样品均匀铺在网状吊盘内,在天平上称取其质量。打开DL104型电热鼓风干燥箱,调节其温度至95℃ ; 当干燥箱内温度达到调定值时,将试验样品放在干燥箱内的网状层板上开始干燥,持续烘干2h后称其质量,之后每隔0. 5h称量1次; 当相邻两次的称重变化量小于0. 002g时,停止试验。香菜的初始湿基含水率［5］为

式中W —试样湿基含水率( % ) ;

M1—试样干燥前的质量( g) ;

M2—试样干燥后的质量( g) 。

最后,得出香菜的初始湿基含水率为92% 。

2. 2漂烫预处理试验

绿色蔬菜进行高温处理时,其体内叶绿素的流失导致其脱色,不仅影响了外观,而且降低了其原有的营养价值［6］。漂烫预处理能够部分减弱果蔬中氧化酶的活性,避免果蔬发生褐变,并且可以提高其干燥速度和复水能力。

本试验采用的是85℃ 热水漂烫2min。将香菜试验样品放入盛有85℃ 热水的烧杯中,用电热恒温水浴锅保持其恒定的温度,2min后捞出,沥干其表面水分, 进行热风干燥动力学试验。

2. 3热风干燥试验方法

单因素试验安排表如表1所示。

启动电源,调节温度控制仪的旋钮和风速阀门使热风温度和热风速度达到调定值。将香菜试验样品平铺在网状吊篮内,悬挂于上置天平的干燥箱中,迅速称取其质量并开始计时,刚开始每隔15min记录1次,2h后每隔0. 5h记录1次,直到将物料干燥到国家蔬菜入库贮藏标准( 香菜干基含水率为9% )［7］。

2. 4干制品复水试验方法［8］

称取适量的香菜干制品,放入450m L烧杯中,置于电热恒温水浴锅中,水温控制在80℃ 左右; 复水5min后捞出香菜样品,置于网状吊篮中,沥干其表面水分后称重。

3试验评价指标的计算

本试验选用的评价指标为平均干燥速率和复水率。

1) 平均干燥速率［4］为

式中N —试样平均干燥速率( % /min) ;

W1—试样干燥前的湿基含水率( % ) ;

W2—试样干燥后的湿基含水率( % ) ;

Δt — W1干燥至W2所用的时间( min) 。

2) 复水率［7］为

式中Gf—干制品复水后沥干质量( g) ;

Gg—干制品试样质量( g) 。

4试验结果与分析

4. 1漂烫预处理对热风干燥特性的影响

图1和图2分别绘出了温度为50℃ 、风速为1. 6 m / s、铺料层厚度为10mm的条件下,香菜经过漂烫预处理与不经过漂烫预处理的干燥曲线和干燥速率曲线。

从图1可以看出: 经过漂烫预处理的香菜样品,其干燥时间明显缩短了; 在干燥的开始阶段,两种样品没有表现出明显的差异,但在干燥的中后期阶段,漂烫过的样品,其湿基含水率下降速度明显加快。

从图2可以看出: 两种样品的干燥速率都是先升高再降低。漂烫过的样品,其干燥速率增加的比较快,最大值也比未经过漂烫处理样品的大; 在整个干燥时期内,漂烫过的样品有着较长时间的高速率干燥阶段。

4. 2热风温度对热风干燥特性的影响

按照表1做第1组试验,根据结果分别绘出了在热风速度为1. 6m /s、铺料层厚度为10mm、不同热风温度( 40℃ 、50℃ 、60℃ 和70℃ ) 下的香菜干燥曲线和干燥速率曲线,如图3和图4所示; 图5反映了在不同热风温度下香菜干制品的复水特性。

由图3可以看出: 所有干燥曲线都呈逐渐下降趋势,即香菜的含水率随干燥时间的延长而降低,且后期下降速度较前期的更快。从不同曲线的比较中可以看出: 温度越高,达到香菜干品的安全含水率所需的时间越短; 同理,在相同的干燥时间点,温度越高, 香菜湿基含水率越低。可见,温度是影响香菜热风干燥特性的主要因素之一。

由图4可以看出: 所有干燥速率曲线都是先升高后降低,且在中后期达到顶点,即速率最大值。整个干燥过程可分成两个阶段,即升速干燥阶段和降速干燥阶段,温度越低,升速干燥阶段越长; 温度越高,干燥速率能越快地达到最大值,且高速率干燥阶段越长。此外,温度越高热风干燥速率所能达到的最高值越大。

由图5可以看出: 香菜干品复水后,随着热风温度的升高,复水率是先升高后降低,且在50℃ 时达到最大值,在70℃ 时达到最小值; 即在50℃ 时干制品复水性最好,在70℃ 时干制品复水性最差。这是由于低的热风干燥温度导致干燥时间较长,复水性相对较差; 过高的热风干燥温度导致干燥速率过大,香菜干制品的细胞组织受到严重破坏而导致其复原能力下降,复水性也最差。

4. 3热风速度对热风干燥特性的影响

根据表1做第2组试验,根据试验结果分别绘出了在热风温度为60℃ 、铺料层厚度为10mm、不同热风速度( 0. 6、1. 1、1. 6、2. 1m /s) 下的香菜干燥曲线和干燥速率曲线,如图6和图7所示; 图8反映了在不同热风速度下香菜干制品的复水特性。

从图6中可以看出: 所有干燥曲线也都是呈逐渐下降趋势,即香菜的含水率随干燥时间的延长而降低,且后期下降速度较前期的更快。从不同曲线的比较中可以看出: 热风速度越大,达到香菜干品的安全含水率所需的时间越短; 同理,在同一干燥时间点,热风速度越大,香菜湿基含水率越低。可见,热风速度也是影响香菜热风干燥特性的主要因素之一。

从图7中可以看出: 所有干燥速率曲线也都是先升高后降低,且在后期达到顶点,即干燥速率最大值。 整个干燥过程可分成两个阶段,即升速干燥阶段和降速干燥阶段,样品水分的散失基本上发生在升速干燥阶段,温度越高,干燥速率能越快地达到最大值,且高速率干燥阶段越长。同理,在同一干燥时间点,速度越大,热风干燥速率越大,说明香菜样品失水越快。

由图8可以看出: 香菜干制品复水后,随着热风速度的升高,复水率是先升高后降低,在1. 1m /s时达到最大值,在2. 1m /s时达到最小值; 即在热风速度为1. 1m / s时干制的香菜样品复水性最好,在热风速度为2. 1m / s时干制的香菜样品复水性最差。这是由于过高的热风干燥速度导致干燥速率过大,香菜干制品的细胞组织受到严重破坏而导致其复原能力下降,即复水性变差。

4. 4铺料层厚度对热风干燥特性的影响

依照表1做第3组试验,根据试验结果分别绘出了在热风温度为60℃ 、干燥速率为1. 6m /s、不同铺料层厚度( 5、10、15、20mm) 下的香菜干燥曲线和干燥速率曲线,如图9和图10所示; 图11反映了在不同铺料层厚度下香菜干制品的复水特性。

从图9中可以看出: 所有干燥曲线也都是呈逐渐下降趋势。从不同曲线的比较中可以看出: 铺料层厚度越小,样品含水率下降得越快,即达到香菜干品的安全含水率所需的时间越短; 而铺料层厚度为15mm和20mm的干燥曲线基本重合,说明两种样品含水率下降的速率基本一致。

从图10中可以看出: 所有干燥速率曲线也都是先升高后降低,且在中后期达到顶点,即干燥速率最大值。整个干燥过程可分成3个阶段,即升速干燥阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段,铺料层厚度越大, 恒速干燥阶段越长; 5mm厚时上升得最快,下降得也最快,且最高干燥速率也是最大的。

由图11可以看出: 香菜干制品复水后,随着铺料层厚度的升高,复水率是先升高后降低,在15mm厚度时达到最大值,在5mm厚度时达到最小值,即在铺料层厚度为15mm时干制的香菜样品复水性最好,在铺料层厚度为5mm时干制的香菜样品复水性最差。

5结论

热风干燥装置设计与试验 篇3

近年来,随着国家对特色林果产业发展的重视程度不断增加,大部分林果已进入盛果期。至2012 年底,新疆特色林果总面积突破133. 3 万hm2,产量700万t多[1]。在林果产业给果农带来经济效益的同时,因果品集中上市,产量大、含水率高,难以存放等问题日益凸显出来; 而果品制干是减少果品损失并延长货架期的有效手段之一。

传统果品干燥方法普遍采用自然晾晒,优点是成本低、场所简单; 但也存在着干燥时间长、受气候条件影响大、卫生条件差及产品质量难以保障等问题[2]。近年来,随着政府对杏子制干产业重视程度不断增加,热风干燥设备已经在市场上得以应用[3,4]; 但主要存在的问题是[5]均匀性差及产品品质难以保证。由于热空气向上运动,受料盘的阻挡,物料各层受热不能保证一致,物料干燥速度存在差异,直接影响到物料的色泽、口感和含水率等品质。

本文旨在通过热风干燥原理,设计一种新型的热风干燥装置,通过合理布置挡风板及控制热风循环方向,解决现有干燥装置中干燥不均匀、产品品质难以保障及人工辅助作业强度大等问题,为同类设备的改进提供参考。

1 热风干燥装置的设计

1. 1 设计原则

为了能够对热风干燥装置作业过程及相应的干燥试验进行系统研究,干燥装置的设计应遵循以下原则:

1) 提高设备均匀性。采用两种循环给风方式,达到“倒风不倒盘”的目的,降低人工辅助作业时间[6,7,8,9,10]。

2) 干燥装置作业时,可根据不同物料自身特性,实现干燥室内温湿度、风机换向间隔时间、风机循环方式等影响干燥效果的参数在一定范围内可调,满足不同物料对干燥工艺参数的需求[11]。

3) 干燥装置运行平稳,控制系统灵敏可靠,应能对干燥室内的温度和湿度进行实时监控和数据采集。

4) 干燥装置应与生产实际相结合,具有一定的装载量,可为后期产业化推广提供参考。

5) 结构设计应紧凑合理,房壁保温效果良好,推车及料盘应采用不锈钢或非金属材料制成,符合国家食品卫生要求[12]。

1. 2 整机结构

热风干燥装置主要由热源供给系统、干燥系统以及控制系统等组成,如图1 所示。该装置的房壁由岩棉板制成,隔板将整个干燥装置分割成加热室和干燥室两部分; 循环风机通过循环风机管道与各风道相连,可将加热室内加热的空气均匀地带到干燥室内;推车依次并排放置在干燥室内; 推车上料盘的位置和层数与风道一一对应,实现了热风均匀流过每层料盘的目的。燃煤热风炉的烟囱上安装有助燃风机,助燃风机的开闭可控制热风炉的进风量,达到控制干燥室内温度的目的。

1.助燃风机2.燃煤热风炉3.补风门4.循环风机5.循环风机管道6.风道7.房壁8.推车9.排湿风机10.挡风板11.电控系统12.隔板13.温湿度传感器

1. 3 工作原理

热风干燥装置工作时,开启循环风机,燃煤热风炉对干燥室进行加热。当温度达到设定初始温度时,放入需烘干的物料,启动整个控制程序,循环风机将加热后的空气通过风道均匀吹至与其对应的每层料盘上。当干燥室内的温度超过预设值时,助燃风机关闭; 而当温度低于预设值时,开启助燃风机,如此反复直至干燥结束。湿度控制与温度控制相同,主要通过控制排湿风机强行打开和关闭确保干燥室内的湿度。

为提高干燥室内风速及温度的均匀性,减少人工频繁开门倒盘的次数,本设计采用一侧风道进风,另一侧风道回风两种给风方式循环交替运行的方式,有效增加了热空气的流动与扰动,实现了“倒风不倒盘”的目的。两种循环方式的工作时间及循环顺序可根据需求调控。在设计中选用的各标准件及参数如表1所示。

1. 4 关键部件结构设计

1. 4. 1 燃煤热风炉的确定

燃煤热风炉是整个干燥装置的重要组成部件之一。合理的结构设计能提高热风炉的散热量和煤炭的利用率,并减少热风炉的体积。多排并列的散热片有效增加热风炉的散热面积; 助燃风机的开闭有效增减了炉膛内部与外部空气的交换量,达到动态控制热风炉散热量及调节整个干燥室内温度的目的。散热量是热风炉设计的关键指标,通过计算干燥室内物料的单位耗热量,可确定热风炉的散热量,进而确定热风炉的机构。具体计算为

式中q—物料单位耗热量( k J /kg) ;

Q—热风炉的散热量( k J) ;

M—干燥装置的装载量(kg);

C—空气的比热容(J/kg·℃);

ρ—热空气密度(kg/m3);

A—进风口的截面积(m2);

V—进风口风速(m3/s);

T1—进风口温度(℃);

T2—出风口温度(℃);

t—烘干时间(s)。

1. 4. 2 挡风板的确定

挡风板安装在干燥装置房壁和风道之间,如图1所示。挡风板能有效将循环风机吹出的风经风道均匀吹至干燥室内,提高布风的均匀性。挡风板的安装位置、角度、数量和宽度等因素对布风的均匀性均有决定性作用。为得到较为理想的挡风板位置及结构尺寸,在挡风板安装位置、角度及宽度条件下,各风道处风速进行现场测量。

1) 使用仪器。风速测量采用VICTOR 816B型风速仪( 深圳市胜利高电子科技有限公司) 。

2) 测试条件。测试时,紧闭干燥室门,燃煤热风炉未添煤炭,干燥室内放入所有推车及料盘。由于整个干燥装置具有结构对称性,测试一种进风方式下的结果作为评判标准。

3) 测试点的选取。干燥室的外形尺寸为7. 7m ×2. 2m × 2. 3m ( 长 × 宽 × 高) 。在干燥室内,沿隔板至干燥室门的方向上,每隔1m选取1 点,第1 点离隔板间距30cm,共有8 个点,记为1,2,…,8; 从上至下,每隔1 个风道选取1 个点,也得8 个点,记为第1 风道、第2 风道、…、第8 风道; 从左至右,每隔70cm选取1个面( 面与风道形成的面平行) ,第1 个面离风道面距离5cm,共4 个面,记为A、B、C、D,具体选取如图2 所示。

4) 测试试验设计。此次挡风板设计是边试验边改进,为此,主要做了以下几组试验,如表2 所示。

5) 测试结果的确定。风速仪探头的方向与测试结果直接相关。试验中,在各个测试点上,旋转风速仪探头,将测得最大值作为该点的测试结果。由于挡风板安装位置、角度、数量及宽度对风速分布均有影响,通过多组比较得出: ① 干燥室内的风在放置挡板处较短范围内为层流,其余部分均为紊流; ② 安装挡风板处的风速明显增加; ③ 挡风板越宽,遮挡住的风也越多,此处风道风速越大; ④ 在一定范围内,挡风板数量的增加有助于提高风道的均匀性; ⑤ 挡风板安装角度越大,遮挡的风就越多; ⑥ 虽安装挡风板,整个风道处风速仍然存在波动,但风速均匀性有所提高。在实际运用中,整个干燥室内布满了推车及料盘,可进一步增加风速均匀性。通过测量比较,在第6 组实验条件下,即挡风板垂直安装,宽度分别为5、7、10、12cm,距隔板距离分别为0. 9、1. 9、3. 8、5. 7m时,风速比较均匀,此时在A面测得的各风道处风速在1. 5 ~1. 53m / s的范围内,具体测得数值如图3 所示。

1. 4. 3 电控系统的确定

干燥装置的电路控制系统主要控制循环风机的转向和停启、排湿风机和助燃风机的停启,以及补风门的开闭。为便于操作,控制面板采用PLC控制系统实现手动/自动间的转换,控制面板可调节循环风机自动运行周期和各运行阶段时间,以及温湿度控制的温湿度上下限和运行时间; 控制面板中界面可显示当前干球温度、湿球温度、各风机运行状态( 正转、反转、停止) 和运行时间等。设计中,干燥装置的温度控制范围0 ~ 100℃ ,控制精度 ± 0. 5℃ 。

2 试验

2. 1 试验材料

试验所用原料是新鲜的杏子( 品种明星杏) ,产地新疆皮山县,购于乌鲁木齐九鼎批发市场,平均直径34. 2mm,去核后平均湿基含水率78. 86% ± 0. 4%( 105℃ ,烘24h[13]) 。试验前将购买回的杏子立即挑选( 外形尺寸、成熟度与色泽等基本一致) ,均匀单层摆放在料盘内( 每盘5kg,共560 个料盘) ,相邻的杏子之间无重叠。开启试验干燥装置,当干燥室内的温度达到预设初始温度时,迅速放入杏子,开始试验。

2. 2 试验方法

试验中,当杏子湿基含水率降到15% 以下[14],停止试验,试验重复3 次。试验采用的干燥工艺如表3所示。两种循环给风方式各2h,交替进行,直至结束。

2. 3 干燥曲线的数学计算方法

杏子热风干燥装置干燥过程中的干燥曲线采用水分比( moisture ratio,MR) 随干燥时间的变化曲线。不同干燥时间杏子的水分比( MR) 为

式中M0—杏子的初始干基含水率( g /g) ;

Me—杏子干燥到平衡时的干基含水率(g/g);

Mt—杏子在所测干燥t时刻的干基含水率(g/g)。

2. 4 结果与分析

杏子干燥水分比随干燥时间变化曲线如图4 所示。由图4 可以看出: 杏子干燥水分比MR随干燥时间均呈指数下降趋势,说明在杏子热风干燥过程中,水分含量随着干燥过程的进行呈指数规律不断下降。杏子干燥初期水分比MR下降十分迅速,而干燥后期则十分缓慢。这可能是因为干燥初期,杏子含水率较高,杏子表面和干燥介质之间存在着较大的蒸汽压力梯度,水分脱离速度较快; 随着干燥的进行,水分由杏子内部向表面迁移的难度不断增加,杏子表面和干燥介质之间的蒸汽压力梯度不断降低,干燥驱动力不断减少,水分比MR缓慢下降。

另外,上述干燥条件下,当杏子含水率降到15 %时,所需时间为64h; 干燥后杏子色泽呈金黄色或者深黄色,部分靠近房板上侧部位的杏子呈黄褐色,杏干收缩均匀,总体感官品质均可接受。在干燥室内不同部位取样测试杏子湿基含水率,干燥不均匀度小于3% ,符合装置结构设计要求[16]。

3 结论

1) 从结构来讲,干燥装置采用两种循环给风方式,实现了对物料倒风不倒盘的目的; 挡风板的安装,提高了风道处风速的均匀性,将挡风板垂直安装,宽度分别为5、7、10、12cm,距房板距离分别为0. 9、1. 9、3. 8、5. 7m时,风速比较均匀,此时在A面测得各风道处风速在1. 5 ~ 1. 53m /s的范围内。

2) 从控制系统方面,采用PLC控制系统,可实现手动/自动之间的转换,方便操作; 电路控制系统可实现各风机的停启、换向和风门的开闭,以及各部件运行时间的控制,大大降低人工辅助作业时间,提高设备运行准确性。

3) 以杏子为研究对象,采用自制的热风干燥装置进行干燥试验,将杏子湿基含水率降到15 % 以下需要64h。在干燥室内不同部位取样测试杏子湿基含水率,干燥不均匀度小于3% ,符合装置结构设计要求。

摘要：根据果品干燥特性和热风干燥原理及特点,在分析热风干燥工艺基础上,完成了燃煤热风炉、挡风板和控制系统等主要工作部件及整机的热风干燥装置结构设计,并进行了试验。试验结果表明:将挡风板垂直安装,宽度分别为5、7、10、12cm,距隔板距离分别为0.9、1.9、3.8、5.7m时,干燥室内的风速比较均匀,此时在A面测得各风道处风速在1.5~1.53m/s的范围内变化。同时,以杏子为研究对象进行干燥试验,将杏子湿基含水率降到15%以下需要64 h,干燥室内干燥不均匀度小于3%,符合结构设计要求。