鱼膨化饲料热风干燥动力学模型及湿热特性

摘要

热风干燥是水产膨化饲料加工过程中极为重要的工序.为了探究水产膨化饲料在热风干燥过程中的湿热特性变化规律,该研究以草鱼(成鱼)膨化饲料为对象,设置热风温度(60～100°C)和风速(0.5～1.5 m/s)2个试验因素,在自行设计的热风干燥机上进行干燥试验.结果表明,在同一风速条件下,饲料的干燥速率随着热风温度的升高而显著增大(P<0.01).同样的,在同一热风温度条件下,增大风速可以提高干燥速率.使用Verma模型拟合上述试验数据,决定系数(R2)、离差平方和(χ2)、均方根误差(RMSE)和平均相对误差(e)的计算结果表明该模型对草鱼膨化饲料在不同干燥条件下的试验数据具有较高的预测精度.同时分别建立了Verma模型参数关于热风温度和风速的回归模型,且回归模型R2均大于0.979.低场核磁共振(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance analysis,LF-NMR)的横向弛豫时间(T2)谱显示,随着干燥过程的进行,T21峰面积逐渐减小,即不易流动水占比显著减少(P<0.01);而且弛豫曲线有整体向左偏移的趋势,说明水分与底物的结合更加紧密,自由度降低.红外热像图显示,在干燥时间为5 min时,饲料出现了边角效应;在干燥时间为15 min和20 min时,部分中心处饲料出现了过热效应.上述研究可为草鱼膨化饲料干燥工艺参数的选择提供参考,并为其他种类水产饲料热风干燥湿热特性的研究提供新思路.