相对湿度对胡萝卜热风干燥过程中水分迁移和蒸发的影响

摘要

为揭示相对湿度对胡萝卜热风干燥过程中内部水分迁移和表面水分蒸发的影响,以及物料表面结壳的成因,该研究在干燥温度60℃、风速3.0 m/s时,研究了恒定相对湿度(relative humidity,RH)(20%、30%、40%和50%)、第一阶RH 50%保持不同时间(10、30、60和90 min)而后降为20%,以及基于物料温度自动控制相对湿度干燥条件下的内部水分迁移量(D)、表面水分蒸发量(E)、表面水分累积量(Q)、物料微观结构和复水率。结果表明,恒定RH干燥条件下,D随干燥时间逐渐增大而后趋于稳定,E随干燥时间逐渐增大而后降低。RH越高,物料升温速率越快,D越大;RH越低,E越大。RH为20%、30%和40%时,Q=0的时间分别为1.11、1.36和1.70h,并在此时刻之后物料表面出现明显结壳现象,且RH越大,出现结壳时机越晚;RH为50%时未出现Q0时,干燥速率与Q值变化趋势一致;Q<0时,对应干燥速率减小。RH为50%保持30 min后降为20%时,Q=0的时间为1.39 h,相对于RH 20%的干燥条件能够提高物料温度和内部水分迁移速率,延迟结壳发生的时机,干燥时间缩短了18.5%。自动控湿干燥条件下,Q在0~0.25 h内迅速增大,对应干燥速率迅速升高。在0.25~0.50 h内逐渐下降,在0.78~2.00 h内,Q值共出现3个零点,且在Q=0处上下波动。此RH调控方式使得内部迁移至表面的水分会及时蒸发,并未在表面产生积累,对应物料温度呈现出阶梯上升的变化趋势,延缓了结壳出现时间,保留了较多的水分迁移孔道,干燥时间最短,为6.1 h,复水比最高为(4.39±0.07)g/g,收缩率最低为28.55%±1.71%,为最优的阶段降湿干燥方式。研究结果对于分析水分的内部迁移和表面蒸发过程,表面结壳的成因及优化调控相对湿度控制方式提供了理论依据和技术支持。