茄子片热风干燥收缩特性及其修正的湿分扩散动力学模型

为了研究收缩特性对切片果蔬对流干燥过程水分有效扩散系数的影响,以切片茄子作为研究对象,结合密度分析、扫描电镜分析、压汞测试等方法,分析了热风干燥过程切片茄子内孔容积、孔隙结构及体积的收缩变化规律,建立了考虑其收缩特性的水分扩散动力学模型,并分析了干燥收缩行为对切片茄子干燥动力学的影响。研究结果表明,热风干燥过程切片茄子内孔容积随水分比的减小近似呈线性降低趋势,不同热风干燥温度对其降低趋势影响不大;干燥初期切片茄子孔隙以105nm以上的大孔为主,干燥过程孔隙收缩导致105nm以上的大孔孔隙逐渐消失,105nm以下的中小孔隙比例逐渐增加,峰值孔径也从约1.5×105nm减小至4×104nm;Hatamipour及Quadratic收缩方程均能较好地描述切片茄子热风干燥过程中的体积收缩特性;考虑切片茄子体积收缩对干燥传质过程的影响,采用Quadratic收缩方程对基于Fick第二定律的扩散模型修正后,切片茄子干燥过程水分有效扩散系数明显降低,表观活化能由20.69 k J/mol增大至25.76 k J/mol,表明干燥过程中的收缩导致水分扩散内部阻力增大。因此,水分有效扩散系数在不考虑干燥收缩对动力学影响时将被明显高估。该研究结果能为更客观地评价可变形多孔物料的干燥特性、优化其干燥工艺提供参考。

不同烟草材料中水分赋存状态的低场核磁共振分析

为探讨不同烟草材料内部水分赋存状态,采用低场核磁LF-NMR手段分析了叶丝、梗丝、再造烟叶丝3种烟草材料的自旋-自旋弛豫时间T_2反演谱,并分析了不同烟草材料含湿量、微观结构对T_2反演谱中水分子信号峰弛豫时间、弛豫峰面积的影响规律。结果表明:(1)在10%~35%含水率范围内烟草材料的T_2反演谱图通常呈现2~4个质子信号峰,其中弛豫时间在0.01~10 ms范围T_(21)峰可反映烟草中水分的氢质子弛豫信号强度。(2)随着烟草材料含水率的增大,叶丝、梗丝、再造烟叶丝的T_(21)峰弛豫时间在0.183~1.430、0.166~1.560、0.166~1.650 ms范围内逐渐增大,烟草材料中迁移性较强的水分比例增大。(3)T_(21)弛豫峰面积与不同烟草材料含水率均存在显著的线性相关,该T_2反演信号可用于烟草材料含水率的定量分析。(4)天然烟草材料中30μm以上细胞尺度上的孔隙被破坏后,水分弛豫时间明显减小,表明天然烟草材料中水分赋存状态受其微观多孔结构影响明显。

滚筒复烤方式下片烟的尺寸分布变化特征

为了研究滚筒复烤方式下烤后片烟的尺寸分布变化特征,考察了筒壁温度、热风温度、滚筒转速、物料容积率等主要复烤条件对烤后片烟尺寸分布的影响规律,并与热风复烤方式进行了对比分析。结果显示：1滚筒复烤方式下,整个干燥过程片烟含水率变异系数小于2%,筒内片烟的含水率较为均匀。2筒壁温度对片烟干燥时间、干燥速率及片烟烤后温度有显著影响（P值均小于0.05）;容积率对片烟干燥时间、干燥速率（P值为0.004 7）有较大影响;热风温度和滚筒转速对片烟干燥时间、干燥速率及片烟烤后温度无显著性影响（P值均大于0.05）。3滚筒复烤后片烟的大片率减少,中片率、小片率增加,片烟特征面积减少,均匀性系数增大。综合来看,在筒壁温度70℃、热风温度80℃-90℃、滚筒转速8 r/min和容积率16.16%的条件下,烤后片烟的大中片率较高,收缩率较低。4片烟干燥速率相近的条件下,滚筒直接复烤后片烟的收缩率明显低于热风复烤方式,大中片率高于热风复烤方式。