无氧热泵干燥设备研发及胡萝卜干燥动力学研究

摘要

提高果蔬干燥效率、保持干燥品质，是目前果蔬干燥技术的主要研究方向。果蔬干燥过程中品质劣化的内部主要原因是酶的催化，外部原因主要是高温和有氧环境。解决果蔬干燥过程中品质劣化的根本出路就是隔绝O2、钝化氧化酶、降低干燥温度。目前生产上主要采用加入抗氧化剂（Na2SO3）热烫（95℃3min-5min）的方法钝化酶，但热烫容易造成水溶性营养素的流失和能源消耗，同时Na2SO3的残留物影响果蔬的品质。降低干燥过程中含氧量和降低干燥温度的主要方法是采用真空干燥和真空冷冻干燥，由于干燥成本和干燥效率的限制，目前应用并不广泛，大量干燥仍然采用热风干燥。探索应用于热敏性、氧敏性果蔬的高质低耗新型干燥方法，仍然是国内农产品干燥领域的研究重点之一。
　　无氧热泵干燥的基本思路是采用惰性气体（N2或CO2）代替常规空气进行闭路式热风干燥，利用热泵系统进行除湿加热。研究表明，与普通热风干燥相比，使用N2或CO2的无氧热风干燥，干燥速率增加、干燥制品的孔隙率提高、复水快、制品色泽好。
　　通过对热泵设备的改造和优化，研发无氧热泵干燥设备，改造后的设备箱体长3600mm，宽1500mm，高2000mm，干燥室空间充足，可一次性干燥近100kg物料。设备增添辅助风机、辅助加热器、环境温度传感器、湿度传感器、检测物料内部的温度传感器等设备，箱体内外使用密封胶密封，密闭性良好，实现了在常压下的无氧环境干燥。
　　实验通过对普通热风干燥、真空干燥、无氧热泵干燥三种干燥方式干燥品质做对比，以热泵设备为例检测干燥过程中含水率的变化，绘制干燥速率曲线；检测胡萝卜干制品色泽、负水率、变形程度、以及β-胡萝卜素的差异性；使用无氧热泵设备检测干燥过程中胡萝卜内部传热机理，建立干燥模型。
　　通过对三种干燥方式的实验结果进行分析，结果表明，热风干燥：50℃、60℃时干燥时间相对较短，β-胡萝卜素保存率较好，但整体干燥效果不好；真空干燥：干燥时间相对较短，干燥效果较好，β-胡萝卜素保存率相当好；无氧热泵干燥：最节能的干燥方式，干燥效果很好，好于真空干燥，β-胡萝卜素保存率较好，但干燥时间相对较长。

目录

第1章 绪 论

1.1引言

1.2干燥技术理论

1.3热泵技术研究

1.4不同干燥方法对胡萝卜品质影响的研究进展

1.5课题研究意义和内容

第2章 无氧热泵干燥设备设计

2.1引言

2.2无氧热泵干燥闭路设备的创新研究

2.3无氧热泵干燥设备性能测定

2.4小结

第3章 胡萝卜在不同干燥条件下干燥动力学分析

3.1干燥动力学原理

3.2干燥速率与干燥曲线

3.3无氧热泵干燥的干燥动力学分析

3.4试验结果与分析

3.5薄层干燥模型分析

3.6小结

第4章胡萝卜不同干燥条件下工艺研究

4.1胡萝卜真空干燥实验研究

4.2胡萝卜热风干燥实验研究

4.3胡萝卜无氧热泵干燥实验

4.4三种干燥方式各项指标的比对

4.5小结

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果