作者：郑晓敏
我国红枣产量居世界首位，每年枣产量可达1万t以上[1-2]。近些年来，随着大枣工业加工的蓬勃发展，红枣加工过程中也不可避免的带来了许多工业生产废料，如枣渣、枣泥等。红枣加工后产生的枣渣水分含量、黏度、糖度均比较高导致后期加工难及保质期短的难题[3] 。薄层干燥是食品热风干燥加工中的主要干燥形式，它指被干燥物料以薄层的形式充分暴露于一定干燥环境中的干燥过程[4] ，它利用加热后的空气作为介质对物料进行加热，不仅可以缩短干燥周期，还能提高于制食品的质量、减少腐烂损失且工艺简易，将会成为今后红枣渣干燥的主要途径[5]。通过对果蔬干燥特性及其数学模型的研究可为预测和控制干燥过
程、优化干燥工艺及设计干燥设备提供理论依据[5]。近年来国内学者也对红枣薄层干燥数学模型进行了研究[6]，然而关于红枣渣薄层干燥数学模型的研究报道较少。由于单独干燥枣渣时枣渣容易出现在干燥装置中粘连，导致干燥困难的问题。试验以红枣渣为基料，以小麦粉作为辅料，通过混合技术得到一种水分含量比较高的红枣渣-小麦粉混合粉，然后将其进行薄层干燥试验，分析干燥特性，并建立干燥数学模型，研究不仅解决了枣渣干燥难题，还为红枣渣-小麦粉混合粉热风干燥过程的控制和预测提供了理论依据。
1 材料与方法
1.1材料与仪器
红枣渣：由新疆刀朗枣业有限公司提供；小麦粉：新疆奇台八一面粉有限责任公司；DHG-9123A电热恒温鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；FW-100高速万能粉碎机：北高市永光明医疗仪器厂；AL 104电子天平：梅特勒一托利多（上海）有限公司；BM252C搅拌机：广东美的精品电器制造有限公司。
1.2湿红枣渣-小麦粉混合粉干燥工艺流程
红枣渣->干燥->混合->热风干燥
小麦粉
提取多糖后的红枣渣需先在70℃热风干燥使水分含量下降至60%—65%左右后，再与小麦粉混合。
1.3指标测定
1.3.1水分测定
参照GB/T 5009.8食品中水分测定法[7]。
1.3.2干燥速率[8]
式中：V-干燥速率，kg/( m2．s)；W-物料含水量，kg; S-物料的干燥脱水面积，m2;t-干燥时间，s。
1.3.3 水分比[9]
式中：MR -水分比；ME -平衡干基含水率，%；M0-初始含水量率，%；MT-T时物料含水率，%。
2结果与分析
2.1辅料添加量对干燥特性的影响
基辅比分别为1：2，1：2.5和1:3，过20目筛，热风温度为70℃，热风速度为2.0 m/s，样品铺层厚度为15 mm的条件下进行干燥，结果见图1和图2。
由图1可以看出，随之辅料添加量的增多干燥时间缩短，含水率随时间的延长而降低。因为大量的辅料能够吸收红枣渣中大部分的自由水分，降低了枣渣初始含水率，物料表面大部分的自由水被带走，内部水分容易扩到枣渣表面，所以缩短了干燥时间。由图2可以看出，干燥速率随时间的延长而逐渐降低，整个干燥过程以降速干燥为主。辅料添加量对干燥速率
的影响较大，辅料添加量越大，达到要求含水率的时间越短。
2.2热风温度对干燥特性的影响
基辅比1：2.5，过20目筛，热风温度分别50 0C，60℃和70℃，热风速度为2.0 m/s，样品铺层厚度为15 mm的条件下进行干燥，结果见图3和图4。
由图3可以看出，红枣渣-小麦粉混合粉含水率随干燥时间的延长而降低。干燥温度越高，达到终点所需要的时间越短。由图4可以看出，干燥温度越高，干燥速率越大。因为根据热力学定理[10]，单位质量的热风包含的能量多，热风传递给红枣渣-小麦粉混合粉的热量越多，红枣渣-小麦粉混合粉表面水分的气化能力就越快，内部水分向表面扩散速率也越快，导致干燥时间越短，干燥速率加快。
2.3热风风速对干燥特性的影响
基辅比1：2.5，过20目筛，热风温度70℃，热风速度分别为0.4，1.2和2.0 m/s，样品铺层厚度为15 mm的条件下进行干燥，结果见图5和图6。
由图5可以看出，红枣渣-小麦粉混合粉含水率随干燥时间的延长而降低。干燥风速越高，达到终点所需要的时间越短。由图6可以看出，干燥风速越高，干燥速率越大。因为在此阶段样品表面水分的气化速度决定了红枣渣-小麦粉混合粉干燥的速率，干燥气体流量也越大，能够加快红枣渣-小麦粉混合粉表面饱和湿空气的流通，从而减小了红枣渣-小麦粉混合粉表面的饱和水蒸气层，减小了传热传质阻力，加快了水分的传递，提高了干燥速率。
2.4物料铺层厚度对干燥特性的影响
基辅比1：2.5，过20目筛，热风温度70℃，热风速度为2.0 m/s，样品铺层厚度分别为9，12和15 mm的条件下进行干燥，结果见图7和图8。
由图7可以看出，红枣渣-小麦粉混合粉含水率随干燥时间的延长而降低，达到终点所需要的时间差别不大。这是因为物料干燥最终含水率就是物料的平衡含水率，以传热传质的理论，空气中的水蒸气分压决定物料平衡含水率[11]。由图8可以看出，薄层厚度大的物料比厚度小的物料可获得较大的干燥速度，薄层厚度越大，所含有水分也就越多，拥有足够多的水分供其干燥，所以薄层厚度大的物料干燥速度高。
2.5物料颗粒度对干燥特性的影响
基辅比1：2.5，分别过16，20和40目筛，热风温度70℃，热风速度为2.0 m/s，样品铺层厚度为15 mm的条件下进行干燥，结果见图9和图10。
由图9可以看出，红枣渣-小麦粉混合粉含水率随干燥时间的延长而降低，颗粒度越小干燥时间越短。这是因为物料颗粒越小，表面积越小，在一定温度下表面所含的自由水越容易气化，内部结合水向表层扩散就越快；表面积越大，所受到的阻力也越大，导致了干燥速率的减慢，干燥时间的延长。由图10可以看出，干燥速率初始阶段增高，因为红枣渣-小麦粉混合粉中含有大量的游离水，因此干燥速度比较高，但随着时间的延长，干燥速度之间的差距越来越小，至干燥结束时已基本相同。
3红枣渣-小麦粉混合粉干燥动力学模型建立
用于描述农产品薄层干燥模型中，薄层干燥方程一般分为理论方程、半理论方程、经验方程和半经验方程[14] 。理论方程的形式比较复杂，推导过程只考虑物料内部扩散阻力，误差也较大。因此，在描述红枣渣-小麦粉混合粉热风干燥时，仅考察半理论方程单指数模型，半经验方程指数模型和经验方程Wang and Singh模型。
3.1干燥模型的选择
试验使用常用的三种干燥方程．对各种干燥模型进行拟合分析，确定模型中干燥系数，最后用回归验证，从而选择最适的干燥模型。目前薄层干燥过程的常见模型有3种。
半理论方程单项指数模型[13]：
MR=Aexp(-kt) (3)
半经验方程指数模型[14]：
MR=exp(-kt) (4)
经验方程Wang，Thompson模型[1 3]：
MR=1+K 1t+K2t2 (5)
3.2干燥模型的分析
数据处理采用Eviews统计软件和Spss统计软件进行拟合分析。
从以上的拟合分析结果可以看出，半理论方程模型精度明显高于经验方程模型和半经验方程模型，原因在于红枣渣-小麦粉混合粉的干燥过程本来就是一个多因素参与的复杂过程，而半理论模型相比于半经验，经验模型多考虑了两个参数，因此模型的精度也相对较高。所以本次分析过程采用半理论方程模型作为红枣渣-小麦粉混合粉的干燥动力学模型。
3.3模型中系数的确定及分析
试验当中选取的影响因子为辅料添加量、热风温度、物料厚度、热风风速以及物料颗粒度，但在实际的工业生产中，辅料添加量和物料颗粒度不会发生改变。所以在模型的参数不考虑这些因素。回归模型中的影因子为温度T、风速V以及纤维层的厚度日。试验中物料厚度对其影响并不大，为了使方程能够简化，影响因子仅考虑温度T和风速V。每个因素独立的一次作用，二次作用和交付作用，可以得到以下方程式：
3.4回归模型的验证模型的拟合结果见表1。验证试验得到拟合系数 R2=99.3%，说明模型计算的数值和试验数据具有良好的吻合性。数据比较如图11。
从图1 1看出，试验数据与半理论干燥动力学模型具有良好的吻合度。因此，半理论模型能够用于指导红枣渣-小麦粉混合粉的生产。
4结论
红枣渣-小麦粉混合粉热风干燥速率随之辅料添加量、热风温度、热风风速和颗粒度增加而增加，红枣渣-小麦粉混合粉干燥过程以降速干燥为主，半理论方程单项扩散模型可以用于描述红枣渣-小麦粉混合粉干燥特性。
5摘要
研究了热风温度、风速、物料薄层厚度、辅料添加量、物料颗粒度对红枣渣-小麦粉混合粉热风干燥特性的影响，采用半理论方程，半经验方程和经验方程拟合试验数据，得到了红枣渣-小麦粉混合粉热风干燥的最适数 学模型。试验结果表明：红枣渣-小麦粉混合粉热风干燥过程的最适模型为半理论方程单项指数模型。
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