欢迎来到专业的新思文库网平台! 工作计划 工作总结 心得体会 事迹材料 述职报告 疫情防控 思想汇报 党课下载
当前位置:首页 > 范文大全 > 公文范文 > 正文

洋葱切片热风干制特性和数学模型的建立

时间:2022-10-29 16:45:06 来源:网友投稿

材料与方法

1.1试验材料

无软烂、大小均一的新鲜黄皮洋葱,购于黑龙江省齐齐哈尔农贸市场。

1.2主要仪器设备

数显101A-2型电热鼓风干燥箱,由上海浦东荣丰科学仪器有限公司生产;BS222S电子天平,由赛多利斯科学仪器(北京) 有限公司生产。

1.3试验方法

干制之前,将洋葱外层干皮剥去,用刀将洋葱横切成宽度为(0.5±0.1) cm的切片,切片大小均匀一致,初始的水分含量(M0)为(10.43±0.52) g/g(水分质量/干物质质量,下同);干制试验前2 h,将热风干燥箱开机并分别选定温度,以获得稳定的干制条件;准确称取洋葱切片200 g,单层平铺于铁丝网上,置于电热鼓风进行干燥,干制温度分别为60、70、80、90 ℃,风速恒定为1.0 m/s;每隔10 min 记录1次洋葱切片的质量变化,精确至0.01 g,每次称质量不超过20 s,直至连续3次质量不发生变化为止。重复3次。

1.4热风干制的特性

1.4.1水分比和干制速率的计算洋葱切片薄层干制试验的水分比(MR)和干制速率(DR)的计算方程分别为:

MR=(M-Me)/(M0-Me);

DR=(Mt+dt-Mt)/dt。

式中:M为任意时刻的水分含量,M0为初始水分含量,Me为平衡水分含量,Mt为t时刻的水分含量,Mt+dt为t+dt时刻的水分含量,单位均为g/g;t为干制的某一时刻,单位为min。当干制时间较长时,与M或M0相比,Me值比较小时可以忽略不计,此时,MR=M/M0。

1.4.2相关系数和误差分析利用5个常见的理论-扩散模型(表1)分别描述洋葱切片的干制曲线[5,8],以选择合适的数学模型描述洋葱切片的干制过程。

采用OriginPro 8.5数学统计软件分析线性和非线性回归方程,统计确定系数(R2)、卡方(χ2)、均方根误差(RMSE)3个参数。χ2、RMSE的计算方程分别为:

χ2=∑Ni=1(MRexp,i-MRpre,i)2N-z;

RMSE=1N∑Ni=1(MRexp,i-MRpre,i)2。

式中:MRexp,i、MRpre,i分别为试验MR值和预测MR值,N为观测点数量,z为干制数学模型中常数的数量。

2结果与分析

2.1洋葱切片的干制曲线

干制特性曲线是物料水分比(MR)与干制时间之间的关系曲线,可表明水分含量随干制时间延长而下降的过程。由图1可见,洋葱切片的MR值随干制时间延长而逐渐下降;热风温度对MR值的影响较为明显,温度分别为60、70、80、90 ℃ 条件下,干制获得平衡水分的时间分别为230、170、140、120 min;热风温度的增加加速了洋葱切片的干制过程,干制时间缩短。这在番茄片、梨切片、茄切片、苹果渣等[6,8,12-13]干制过程中均有类似报道。

2.2洋葱切片的干制速率

由图2可见,洋葱切片干制过程中只有极短时间的加速干燥,达到某一速率便依次进入减速干燥、降速干燥过程,洋葱切片干制没有出现恒速干燥过程。这主要是因为洋葱在干

制过程中,表面的水分扩散速率大于洋葱内部的水分转移速率,水分扩散过程很快,与Vega等的研究结果[5,12-13]相似。由图3可见,随水分含量持续下降,洋葱切片的干制速率降低;洋葱切片干制速率大于0.07 g/(g·min) 时,干制温度越高,干制速率越大,洋葱切片干制速率小于0.07 g/(g·min)时,干制温度越高,干制速率越小。干制后期,洋葱切片内部水分含量越低,干制的速率越小,水分也越难以除去。因此,在干制后期,可采用微波干制等干制方式以加快水分的蒸发,缩短干制时间[7]。

2.3洋葱切片的热风干制模型

由表2可见,R2、χ2、RMSE值的变化范围分别为 0.971 8~0.998 5、0.001 4×10-4~0.003 1、0.000 3~0.053 3;Page模型计算得到的R2相对较大,χ2、RMSE相对较小,这说明其拟合度相对较高,能很好地描述洋葱切片的薄层干制过程。由图4可见,Page方程预测和试验数据测得的MR值非常吻合,这与Demiray等的研究结论[6,8,12]类似。

3结论

试验结果表明,热风温度对洋葱切片薄层热风干燥特性的影响十分明显,在60~90 ℃试验温度范围内,热风温度越高,洋葱切片的干燥速率越快,干燥时间越短,其干燥过程为开始短暂的升速阶段,其后为降速干燥阶段,没有恒速干燥阶段。经验数学模型的拟和结果表明,Page模型拟合度相对较高,R2值相对较高,χ2、RMSE相对较小,是模拟洋葱切片薄层热风干燥过程最适合的数学模型,能准确表达和预测洋葱切片薄层热风干燥过程中不同温度条件任一时刻的水分含量和干燥速率。

参考文献:

[1]李祥睿. 洋葱的营养保健功能与开发利用[J]. 中国食物与营养,2009,32(9):55-57.

[2]梁毅,王永勤,于春霞,等. 中国洋葱产业的回顾与展望[J]. 中国农学通报,2009,25(24):308-312.

[3]高金龙,张衍荣,郑锦荣,等. 我国洋葱产业发展的思考[J]. 广东农业科学,2009,42(6):282-284.

[4]Erbay Z,Icier F. A review of thin layer drying of foods:theory,modeling,and experimental results[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition,2010,50(5):441-464.

[5]Vega A,Fito P,Andres A,et al. Mathematical modeling of hot-air drying kinetics of red bell pepper (var. Lamuyo)[J]. Journal of Food Engineering,2007,79(4):1460-1466.

[6]Demiray E,Tulek Y. Thin-layer drying of tomato (Lycopersicum esculentum Mill. cv. Rio Grande) slices in a convective hot air dryer[J]. Heat and Mass Transfer,2012,48(5):841-847.

[7]Arikan M F,Ayhan Z,Soysal Y,et al. Drying characteristics and quality parameters of microwave-dried grated carrots[J]. Food and Bioprocess Technology,2012,5(8):3217-3229.

[8]Doymaz ,smail O. Experimental characterization and modelling of drying of pear slices[J]. Food Science and Biotechnology,2012,21(5):1377-1381.

[9]江宁,李丽娟,李大婧,等. 莲藕片热风干燥特性及动力学模型[J]. 江苏农业科学,2015,43(1):247-250.

[10]朱代根,陈君若,李明. 胡萝热风干燥过程热质耦合传递分析[J]. 江苏农业科学,2014,42(2):201-203.

[11]刘轲,刘建华,李方,等. 豆薯片热风干燥动力学研究[J]. 江苏农业科学,2014,42(1):227-229.

[12]Doymaz I,Gol E. Convective drying characteristics of eggplant slices[J]. Journal of Food Process Engineering,2011,34(4):1234-1252.

[13]Wang Z F,Sun J H,Liao X J,et al. Mathematical modeling on hot air drying of thin layer apple pomace[J]. Food Research International,2007,40(1):39-46.

推荐访问:风干 切片 洋葱 数学模型 特性