恒温下相对湿度对果蔬热风干燥特性和品质的影响及调控

作     者：巨浩羽 张卫鹏 于贤龙 王庆惠 高振江 肖红伟 JU Haoyu;ZHANG Weipeng;YU Xianlong;WANG Qinghui;GAO Zhenjiang;XIAO Hongwei

作者机构：河北经贸大学生物科学与工程学院石家庄050061 北京工商大学人工智能学院北京100048 山东省农业机械科学研究院济南250100 新疆农业科学院农业机械化研究所乌鲁木齐830091 中国农业大学工学院北京100083 

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

年 卷 期：2024年第40卷第2期

页      面：29-40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] 0901[农学-作物学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(32202233,32102141,32201691,32260616) 河北省自然科学基金项目(C2020207004) 河北省高等学校科学技术研究项目(BJK2023047) 

主　　题：干燥 相对湿度 传热过程 传质过程 调控策略 适用性 

摘      要：相对湿度作为干燥介质的重要参数,对干燥热质传质过程和干燥品质具有显著影响。但由于相对湿度对干燥过程的影响机理及优化调控机制尚不明确,导致相对湿度的调控方式多依靠经验,造成干燥效率低、品质差、能耗高等问题。对于传质过程,降低相对湿度能够增大对流传质系数,加快物料表面水分蒸发;而对于传热过程,升高相对湿度能够增大对流传热系数,加快物料升温速率。相对湿度较高时,物料升温速率快,内部水分迁移量增大,但表面水分蒸发量较小;而当相对湿度较低时,物料升温速率较慢,内部水分迁移量较小,但表面水分蒸发量较大。相对传热和传质过程的影响此消彼长,互相耦合。高相对湿度主要体现为对传热过程的影响,低相对湿度主要体现为对传质过程的影响。高相对湿度能够抑制物料表面的结壳,并能够提高复水性,降低收缩率。阶段降湿及多阶段降湿干燥方式下物料表面形成和保持了蜂窝状多孔结构,能够提高干燥效率和品质。基于监测物料温度的相对湿度调控方式被验证为较优的相对湿度控制方式。阶段降湿干燥方式适用性的实质为:干燥过程中所体现出的对流传热热阻和内部导热热阻的相对大小,及对流传质阻力和内部传质阻力的相对大小,不同干燥条件和物料种类、厚度会影响以上传热传质阻力的大小,从而呈现出不同适应性的结果。当阶段降湿干燥过程中传热毕渥数1且传质毕渥数0.1时,说明阶段降湿干燥过程适用于此物料的干燥。该文综合论述了相对湿度对果蔬热风干燥过程中热质传递及干燥品质的影响,优化调控策略及适用性范围4个方面内容,明确了果蔬热风干燥过程中相对湿度的影响机理,为相对湿度的优化调控提供理论依据和技术支持。