香菇太阳能干燥工艺及动力学模型研究

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我国是第一大食用菌栽培国与出口国,新鲜食用菌含水量较高,采摘后必须及时干制处理,否则容易发生腐烂变质,使产品品质下降。目前国内食用菌干制主要利用燃煤和电加热提供热源,导致环境污染问题和能源短缺问题。面对日益严峻的环境污染问题和能源短缺问题,利用太阳能进行干燥,不仅可以解决环境污染问题和资源短缺问题,还能提高干制品品质。本研究以新鲜香菇为原料,进行太阳能干燥试验,研究太阳能干燥参数(干燥温度、干燥风速、干燥量)对香菇干燥特性、干燥能耗及干制品品质的影响,对香菇的太阳能干燥工艺进行优化,并且建立了香菇太阳能干燥的动力学模型,比较了三种干燥方式(太阳能干燥、热风干燥、真空冷冻干燥)的干燥时间、干燥能耗和干制品品质,选出香菇在生产实践中适合推广的干燥方式。以期为香菇太阳能干燥工业化生产提供理论支持和技术指导。试验结果如下:1.得到了香菇太阳能干燥特性曲线。研究了不同干燥温度(50,55,60,65℃)、干燥风速(4,6,8,10 m/s)和干燥量(2,4,6,8 kg)对香菇失水特性的影响,得到了香菇太阳能干燥特性曲线,结果表明:干燥温度越高,干燥初期的干燥速率越快,干燥时间越短,干燥温度增加到一定程度,香菇表面失水过快,形成硬壳,使香菇成为外硬内软的产品,干燥后期的干燥速率减慢,使干燥时间增加;提高干燥风速可以提高香菇的干燥速率,干燥风速越大,干燥时间就越少;减少干燥量可以提高香菇的干燥速率,干燥量越少,干燥时间越少。2.确定了香菇适宜的太阳能干燥工艺参数。通过单因素试验和正交试验,对香菇太阳能干燥工艺进行优化,以干燥时间和干燥能耗为指标,确定香菇适宜的太阳能干燥工艺。香菇适宜的太阳能干燥工艺参数为:干燥温度55℃,干燥风速8 m/s,干燥量6 kg。3.建立了香菇太阳能干燥动力学模型。根据香菇太阳能干燥过程中的水分变化规律,进行6种经典数学模型的拟合,建立了香菇太阳能干燥的动力学模型,选用决定系数R~2、残差平方和SSE以及卡方值χ2作为模型评价指标。结果表明Midili Kucuk模型比其他的数学模型在描述香菇太阳能干燥水分比变化过程时更具有相关性。经验证,试验值与该模型所求得的拟合值基本相符,验证条件下模型决定系数R~2=0.99918,SSE=4.90E-04,χ~2=8.17E-05,模型拟合度很高,能准确反应香菇太阳能干燥过程中的水分变化规律。4.研究了太阳能干燥温度、干燥风速和干燥量对干制品收缩率、复水率和硬度品质的影响规律,为香菇工业化生产提供理论支持。结果表明:干燥温度越高、干燥风速越大、干燥时间越长,干制品品质就越低。具体表现为:收缩率增大,复水比减小,复水后硬度增大。随着干燥量的增加,干制品品质先升高再降低,干燥量越小,干燥速度越快,香菇表面失水越快,容易发生硬化,造成香菇品质的降低,干燥量增加到一定程度,香菇的干燥时间延长,品质降低。5.比较了三种干燥方式的干燥能耗和干制品品质,选出香菇在生产实践中适合推广的干燥方式。真空冷冻干燥干制品的品质最好,但是真空冷冻干燥需要预冻,干燥时间长,干燥能耗高,设备需要制冷装置、制热装置和真空装置,干燥成本高,所以真空冷冻干燥不适合大规模推广。热风干燥干制品的品质较差,不适合大规模推广。太阳能干燥的干燥能耗最少,干制品品质处于真空冷冻干燥和热风干燥之间,氨基酸的种类和含量优于真空冷冻干燥。综合考虑干燥能耗和干制品品质,太阳能干燥是香菇在生产实践中适合推广的干燥方式。试验结果为香菇太阳能干燥生产提供了理论支持和技术指导,具有较高的实用价值和广泛的应用前景。
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