湿芝麻渣干燥特性及工艺研究

作     者：田朝玉 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张少峰;郑献军

授予年度：2019年

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] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 

主      题：湿芝麻渣 干燥动力学 干燥数学模型 喷动床 

摘      要：芝麻渣含有丰富的氮、磷、钾和有机质,是很有应用前景的蛋白资源。但湿芝麻渣物料含有较高的水分,储藏期短,而目前湿芝麻渣的干燥主要采用人工晾晒的方法,影响因素繁多,不仅浪费资源,污染环境,还增加劳动力成本,难以大规模生产。要实现芝麻蛋白的高效利用,干燥成为亟待解决的问题。本文针对该问题,对湿芝麻渣干燥过程进行研究,分析湿芝麻渣的干燥曲线,计算干燥过程中的有效水分扩散系数和表观活化能;探究不同因素对干燥过程的影响规律,分析不同干燥条件下的芝麻渣颗粒的表面微观结构,并将喷动床干燥技术应用于湿芝麻渣颗粒的干燥。通过对湿芝麻渣颗粒进行不同温度条件下的干燥实验,分析温度对湿芝麻渣颗粒干燥过程的影响,发现在50℃～120℃温度范围内,干燥温度低于100℃时,温度的升高可以有效地加快干燥速率,从而起到缩短干燥时间的作用,而高于100℃,升温没有明显效果。计算得出随着干燥温度由50℃升高到120℃,湿芝麻渣干燥过程的有效水分扩散系数由5.47×10m/s增长到4.286×10m/s,干燥过程的表观活化能Ea的值为32.84 k J/mol。比较50℃和120℃不同温度条件下干燥后芝麻渣的氨基酸变化,从蛋白营养成分角度分析干燥温度的影响,发现其氨基酸成分变化不大,基本不会造成芝麻蛋白营养成分的流失。通过对湿芝麻渣颗粒进行不同干燥条件下的单因素实验,发现湿芝麻渣颗粒的干燥过程主要受颗粒粒径和温度的影响,而载料量的影响较小。温度越高,粒径越小,干燥速率越快,干燥时间越短。但随着干燥温度的升高,颗粒粒径的减小,干燥速率增加的越来越慢,干燥时间缩短得也越来越不明显。通过不同干燥条件的实验与不同干燥数学模型的拟合参数和相关性检验,结果表明Midilli-Kucuk模型(MR=aexp(-(kt))+bt)最适宜描述湿芝麻渣颗粒的干燥过程。观察不同温度、粒径下的颗粒经干燥后的表面结构,可以看出温度的升高增加了水分子扩散通道的数量,粒径的减小扩大了水通道的宽度。湿芝麻渣颗粒的喷动床干燥实验发现,温度可有效地提高芝麻渣喷动床干燥速率,加快干燥进程;干湿比的增大可明显缩短喷动循环所用时间;而且在一定范围内,干燥量的增加,使固体颗粒碰撞更激烈,更容易破碎,气固之间的接触面积增大,颗粒间的固固传质,气体与颗粒间的气固传质更充分。