干切牛肉冷冻干燥中解析干燥过程的动态模拟及优化

《干切牛肉冷冻干燥中解析干燥过程的动态模拟及优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第25卷第7期农业工程学报Vb1．25NO．72o09年7月TransactiOnsOfmeCSAEJu1．2009271干切牛肉冷冻干燥中解析干燥过程的动态模拟及优化罗瑞明，董平，李亚蕾，周光宏2(1．宁夏大学农学院，银川750021；2．南京农业大学食品科技学院，南京21o0953．宁夏工商职业技术学院，银川75o0O1)摘要：该文通过对干切牛肉冷冻干燥中解析阶段含水率、物料温度的动态模拟及干燥速率与耗能分析，确立干切牛肉冷冻干燥中解析干燥的优化操作条件。通过建立解析阶段中脱除水分所需干燥时间以及相应的物料表面温度、物料中心温

2、度的数学模型，并假设解析干燥过程中物料含水率由升华结束时的10．0％下降到干燥结束的0，以含水率变化为自变量，模拟了物料厚度为6、8、12、15mm的干切牛肉在干燥室压强10Pa，加热板温度80℃的操作条件下含水率、物料温度随时间的动态变化。以所建模型预测厚度7、9、10、l1、12、13、14mm的干切牛肉在该操作条件下含水率、物料温度的动态值及解析干燥周期。验证试验表明：预测与实测含水率相对误差小于10％，物料中心温度计算值与实测值的绝对误差小于5℃，说明所建模型可用于模拟、预测6～15mm干切牛肉冷冻干燥中解析干燥阶段的参数

3、变化。比较不同厚度干切牛肉冷冻干燥中解析干燥阶段的干燥比耗时、干燥效率，结果是采用6mm厚度切片进行干燥，生产单位产品耗能最低，且生产率最大。关键词：冷冻干燥，解析干燥，优化，干切牛肉，动态模拟doi：lO．3969／j．issn．1002—6819．2009．O7．049中图分类号：s375，TO028．673文献标识码：A文章编号：1002—6819(2O09)一7—027卜08罗瑞明，董平，李亚蕾，等．干切牛肉冷冻干燥中解析干燥过程的动态模拟及优化[J]．农业工程学报，2009，25(7)：271—278．LuoRuimin

4、g，D0ngPing，LiYa1ei，eta1．Dynal11icsimu1ationandoptimizatiOnf0rdesorptiondryingprocessduring仔eezedryingofcookedbeefslicerJ]．TransactionsoftheCSAE，2o09，25(7)：271—278．(inChinese、vithEng1ishabstract)化进行动态模拟，未考虑温度随时间的动态变化，也未0引言考虑操作条件的优化【lJ。冻干食品生产工艺主要包括前处理、预冻、升华干在操作条件优化方面，国内

5、郭玉明、宫元娟等以正燥、解析干燥和整理包装等阶段llJ。真空冷冻干燥过程及交试验结果为基础，建立各指标与试验因子之间的回归参数的合理控制是保证冻干食品质量的关键，也是节约模型，找到了最佳工艺条件L2I7J。但模型仅适用于某一产冻干时间、减少能耗，降低成本、增强市场竞争力的重品在特定试验机上的优化，且试验量大，建模成本高。要手段[2】。由于冷冻干燥试验耗时多、成本高，采用数学罗瑞明等建立了干切牛肉冷冻干燥周期、生产率及脱除模型模拟、优化冷冻干燥过程，可以大幅度减少试验单位水分能耗的确定型计算模型，以模拟结果为基础，量引。建立干燥周期

6、、生产率及能耗与物料厚度、干燥室压强、比较典型的对片状食品冷冻干燥过程质能关系进行加热板温度之间的回归模型，找到了最佳工艺条件。研模拟的数学模型有2类：一类是King等提出的升华界面均究过程虽减少了条件摸索实验，但仍局限于整个过程的匀后退模型即uRIF模型；另一类是Litchne1d等提出优化，对冷冻干燥过程中升华、解析对操作参数的动态的升华一解析干燥模型[5】。URIF模型能较好地模拟冻干中需要缺乏预测性J。的冰晶升华过程，升华一解析干燥模型不仅模拟冰晶升华近年来，罗瑞明等通过建立升华过程中冻结物料温过程，而且模拟解析干燥阶段的

7、蒸发干燥。但上述两类度在时冰晶以最大速率升华所允许的升华层厚度、升模型仅对冷冻干燥过程的质能守恒关系进行模拟，不能华时间及升华所需物料表面温度的数学模型，预测了干预测冷冻干燥中制品含水率、物料温度随时间变化的动切牛肉冷冻干燥升华过程中制品含水率、物料中心温度态值，也未考虑操作条件的优化。随时问发生的动态变化及升华所需物料表面温度的动态在冷冻干燥动力学研究方面，比较典型的是Ratti等提值，通过单位产品耗能及生产率分析，确立了升华干燥出的集中参数测量模型，利用可测量参数预测干燥过程的最佳操作条件L9J。中水分随时问的变化，但模型仅对

8、冷冻干燥过程水分变升华干燥结束时干切牛肉含水率在10％左右，这是因为被干燥物质的毛细管壁和极性基团上还吸附有一部分收稿日期：20O9．O2一O3修订日期：20O9一O7．14未冻结的结合水，必须提供足够的能量，才能使其从吸基金项目：国家支撑计划(2