绿豆种子超声波-热泵联合间歇干燥动力学研究-《江苏农业科学》(2020年5期).docx

龙源版权所有 绿豆种子超声波-热泵联合间歇干燥动力学研究作者：陶志超 杨昭 余飞 杨宗豫来源：《江苏农业科学》2020年第05期 摘要： 在连续干燥的基础上进行超声波-热泵联合间歇干燥动力学试验，探究不同干燥温度（28、33、38 ℃）、相同超声波条件（功率100 W、频率28 kHz）和不同间歇比（0、1/3、1/2）条件下绿豆种子的干燥动力学。结果表明，间歇干燥可以减少有效干燥时间，提高能量利用率;不同干燥温度须采取合适的间歇比才能更有效地提升干燥效果，温度较低时采用高间歇比，温度较高时采取低间歇比;缓苏期的存在确实能够提升后续干燥阶段的干燥速率，在干燥后期效果尤为明显。 关键词： 绿豆种子;超声波-热泵联合;干燥动力学;间歇干燥 中图分类号： TS210.4 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2020）05-0193-05 绿豆是我国主要的食用豆类作物之一，其营养十分丰富，食用价值很高[1]，富含碳水化合物、脂肪、蛋白质、膳食纤维、矿质元素、维生素等[2]，产量和出口量均位于世界前列，在现代农业中占据重要位置。然而要保证绿豆来年的丰收需要大量的种子，而一般新收获的种子水分含量高达25%～35%，高水分会加强种子呼吸作用，导致其发热霉变[3]，所以必须及时干燥，把种子水分降到安全水平以保证种子活力和安全贮藏。 对于种子、果蔬等热敏性物料，传统对流干燥方式将不适用，因为这种干燥方式对物料长时间高温干燥后，干燥产品的风味、颜色和营养成分会受到严重损害，干燥产品的质量降低[4]。热泵干燥可以比较精确地控制干燥箱内温湿度条件，具有环境友好、干燥产品质量较高的特点[5]，但其较低的干燥温度会极大地延长干燥时间。超声波作为一种机械振动波，在物料内部会产生空化作用和机械效应，从而可以提高水分的扩散与迁移[6]。因此国内外许多学者提出，将超声波技术应用于热风干燥，降低水分扩散阻力，加快物料的干燥速率[7-8]。 间歇干燥是一种在干燥过程中改变对物料供应热能大小的干燥方式，可以通过改变干燥空气的流速、温度、湿度或者压力来实现，相比于连续干燥可以提高能源利用率和干燥质量[9]。目前，这种干燥方式已经应用于多种热敏性物料。Chin等研究了松杉灵芝的热泵间歇干燥工艺，结果表明，在干燥温度为40.6 ℃时，间歇比0.8的干燥方式相比于连续干燥，总色差减少了54.17%[10];冯云等探究不同间歇比和不同微波功率对肉鸡翅根干燥动力学和干燥品质的影响，结果表明，间歇干燥相对于连续干燥能够提高外观完整性、减少能量消耗和降低收缩率等[11]。李天夏以枸杞为对象，研究微波间歇比、风速和初始含水率对干燥速率、能耗和枸杞感官品质的影响，获得了其最佳工艺参数[12]。 间歇干燥方式大多用于单一干燥技术，对于在多种干燥技术联合的基础上进一步采用间歇干燥方法的研究几乎没有。因此，本研究在超声波-热泵联合干燥的基础上进行绿豆种子间歇干燥，比较不同间歇比下的干燥动力学，并与连续干燥作比较，优化超声波-热泵联合干燥工艺，从而提高绿豆种子的贮藏特性，保证播种品质，并为超声波-热泵联合干燥技术在干燥行业的发展奠定实验和理论基础。 1 材料与方法 1.1 试验材料 本试验所用的绿豆种子为稻田绿豆，原产地为辽宁省朝阳市，购买于天津市某种子公司。试验前根据国标GB/T 3543.6—1995《农作物种子检验规程 水分测定》，采用低温烘干法测定绿豆种子初始干基含水率为12%。通过人工配水至含水率30%，然后密封存放于（4±1） ℃的冰箱中。 1.2 仪器设备 超声波与热泵联合干燥设备由天津大学先进制冷与热泵实验室研发，具体结构参考文献[13]。电热鼓风干燥箱（天津科学仪器设备有限公司），FZ-102微型植物粉碎机（天津泰斯特仪器有限公司），JA5003电子天平（上海精密科学仪器有限公司），THD-M1系列超声波装置（深圳科美达超声波有限公司）。 1.3 试验方法 在干燥試验之前12 h从冰箱中取出绿豆种子，放置于室温环境，试验时将种子以单层均匀的形式平铺在物料托盘中。本试验的干燥条件如表1所示，为了与连续干燥进行对比，干燥温度设置为28、33、38 ℃，超声波条件设置为功率100···试读结束