基于介质湿度控制的苹果片红外漂烫传热模拟与试验

作     者：于贤龙 张宗超 赵峰 贾振超 孙庆运 肖红伟 张卫鹏 王鹏飞 Yu Xianlong;Zhang Zongchao;Zhao Feng;Jia Zhenchao;Sun Qingyun;Xiao Hongwei;Zhang Weipeng;Wang Pengfei

作者机构：山东省农业机械科学研究院济南250100 中国农业大学工学院北京100083 北京工商大学人工智能学院北京100048 山东省葡萄研究院济南250199 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2022年第38卷第11期

页      面：326-334页

核心收录：

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 0703[理学-化学] 0901[农学-作物学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

基　　金：山东省农业科学院农业科技创新工程项目(CXGC2021B29) 中国农业大学“人才培育发展支持计划”项目 国家自然科学基金项目(青年基金)(32102141) 山东省农业科学院农业科技创新工程项目(CXGC2021A03) 

主　　题：干燥 数值模拟 相对湿度 红外漂烫 苹果脆片 膨化干燥 

摘      要：为了揭示空气介质对苹果片红外漂烫的传热作用机制以及对膨化干制的影响,该研究将介质湿度控制技术用于苹果片红外漂烫预处理中,利用数值模拟方法并结合苹果漂烫干燥试验,解析不同介质湿度下苹果片红外漂烫的传热传质规律,探究基于介质湿度控制的红外漂烫预处理对干燥效率和膨化干燥后产品色泽的影响。研究结果表明,基于红外辐射与对流传热原理的数学模型,并考虑物料水分蒸发与蒸汽冷凝能够较好描述红外漂烫的传热传质过程。物料含水率与温度模拟结果的相对误差为0.54%和0.39%。在恒定120℃红外加热温度下,介质相对湿度对苹果片红外漂烫的热质传递、漂烫后干燥效率与产品色泽均具有明显的影响。在低湿的状态下(1%相对湿度)进行红外漂烫,物料表面水分快速向空气介质中蒸发扩散,伴随的水分蒸发耗热量占物料吸热总量的40%,致使物料升温缓慢。将介质湿度提高至50%相对湿度能够抑制苹果片表面的水分蒸发,同时介质中水蒸气冷凝放热能够大幅提高漂烫初期的物料升温速度,漂烫120 s后物料中心温度迅速提高至86.8℃。因此,提高红外漂烫的介质湿度能显著提高漂烫后苹果片干燥速率与产品色泽。与1%相对湿度相比,在120℃、50%相对湿度下红外漂烫后苹果片的预干燥时间缩短了8.3%,苹果片干燥的色差值与褐变指数分别降低了55.6%和37.4%,护色效果优于热水漂烫。研究结果为苹果片等果蔬高质高效干燥的红外漂烫预处理工艺开发提供了新思路。