玉米不同干燥方式的干燥曲線

２．１．１　玉米單獨熱風(fēng)干燥玉米經(jīng)單獨熱風(fēng)干燥的結(jié)果見圖１和圖２。由圖１可知，在ＨＡＤ中，水分比隨干燥時間呈指數(shù)下降。由圖２可知，干燥初期０～２０ｍｉｎ是玉米樣品的預(yù)熱階段，干燥速率從０ 至最高值

２１．１５％／ｈ，即調(diào)整階段；當(dāng)干燥時間為２０～２４０ｍｉｎ時，干燥速率隨干燥時間下降至２．１９％／ｈ。因此，ＨＡＤ過程分為調(diào)整和降速兩個階段。圖１　玉米單獨熱風(fēng)干燥的干燥曲線Ｆｉｇ．１?。模颍椋睿纭。悖酰颍觯濉。铮妗。恚幔椋濉。洌澹瑁洌颍幔簦澹洹。猓。瑁铮簟。幔椋颉。洌颍椋睿鐖D２　玉米單獨熱風(fēng)干燥的干燥速率曲線Ｆｉｇ．２?。模颍椋睿纭。颍幔簦濉。悖酰颍觯濉。铮妗。恚幔椋濉。洌澹瑁洌颍幔簦澹洌猓。瑁铮簟。幔椋颉。洌颍椋睿?

２．１．２　玉米單獨微波干燥

圖３　玉米單獨微波干燥的干燥曲線Ｆｉｇ．３?。模颍椋睿纭。悖酰颍觯濉。铮妗。恚幔椋濉。洌澹瑁洌颍幔簦澹洌猓。恚椋悖颍铮鳎幔觯濉。洌颍椋睿缬衩捉?jīng)單獨微波干燥的結(jié)果見圖３、圖４和圖５。由圖３可知，隨著微波干燥時間的延長，水分比逐漸減少，且比ＨＡＤ時下降得快。由圖４和圖５可知，干燥初期０～２０ｍｉｎ，溫度隨干燥時間迅速上升至６９．８℃，干燥速率則從０升至最高值４１．０４％／ｈ，并且最高值明顯高于ＨＡＤ，該階圖４　玉米單獨微波干燥的溫度曲線Ｆｉｇ．４　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?。悖酰颍觯濉。铮妗。恚幔椋濉。洌澹瑁洌颍幔簦澹洌猓。恚椋悖颍铮鳎幔觯濉。洌颍椋睿鐖D５　玉米單獨微波干燥的干燥速率曲線Ｆｉｇ．５　Ｄｒｙｉｎｇ?。颍幔簦濉。悖酰颍觯濉。铮妗。恚幔椋濉。洌澹瑁洌颍幔簦澹洌猓。恚椋悖颍铮鳎幔觯濉。洌颍椋睿缍螌儆谡{(diào)整階段；當(dāng)干燥時間為２０～７０ｍｉｎ時，溫度隨時間的延長而逐漸增加，最終達(dá)１００．８℃，干燥速率則下降至１９．０２％／ｈ。ＭＤ過程可分為調(diào)整和降速兩個階段。

圖６　玉米聯(lián)合干燥的干燥曲線Ｆｉｇ．６　Ｄｒｙｉｎｇ?。悖酰颍觯濉。铮妗。恚幔椋濉。洌澹瑁洌颍幔簦澹洌猓。帷。悖铮恚猓椋睿幔簦椋铮睢。洌颍椋睿?

２．１．３　玉米熱風(fēng)與微波聯(lián)合干燥玉米經(jīng)前期６０℃熱風(fēng)、后期１１９ Ｗ 微波干燥的結(jié)果見圖６、圖７和圖８。由圖６可知，０～

１０６ｍｉｎ為前期熱風(fēng)干燥，水分比隨干燥時間的延長從１００％下降至５３．０４％；１０６～１４１ｍｉｎ為后期微波干燥，水分比隨干燥時間的延長迅速下降至３１．０１％，這時玉米含水率達(dá)１４％，且干燥時間少于單獨熱風(fēng)干燥。由圖７可知，當(dāng)干燥時間為０～１０６ｍｉｎ時，溫度逐漸升至６０℃并保持恒定；當(dāng)干燥時間為１０６～１４１ｍｉｎ時，溫度隨時間迅速上升至９６℃，但該終點溫度低于ＭＤ終點溫度，有利于避免玉米表面層受熱過度。由圖８可知，前期熱風(fēng)干燥速率明顯低于后

圖７　玉米聯(lián)合干燥的溫度曲線Ｆｉｇ．７?。裕澹恚穑澹颍幔簦酰颍濉。悖酰颍觯濉。铮妗。恚幔椋濉。洌澹瑁洌颍幔簦澹洌猓。帷。悖铮恚猓椋睿幔簦椋铮睢。洌颍椋睿鐖D８　玉米聯(lián)合干燥的干燥速率曲線Ｆｉｇ．８?。模颍椋睿纭。颍幔簦濉。悖酰颍觯濉。铮妗。恚幔椋濉。洌澹瑁洌颍幔簦澹洌猓。帷。悖铮恚猓椋睿幔簦椋铮睢。洌颍椋睿缙谖⒉ǜ稍?。在前期６０℃熱風(fēng)干燥中（０～１０６ｍｉｎ），干燥速率最高值達(dá)２４．９６％／ｈ，干燥過程分為調(diào)整和降速階段；后期微波干燥過程可分為調(diào)整（１０６～１１６ｍｉｎ）、恒速（１１６～１３６ｍｉｎ）和降速（１３６～１４１ｍｉｎ）三個階段，干燥速率在恒速階段達(dá)最高值１９．１４％／ｈ，大大加快了脫水速率。

２．２　玉米干燥模型的建立

根據(jù)玉米干燥曲線（圖１、圖３和圖６），采用Ｅｘｃｅｌ?。玻埃埃澈停樱校樱印。郑保常败浖M(jìn)行分析，結(jié)果見表１。表１　玉米干燥模型的比較Ｔａｂｌｅ?。薄。茫铮恚穑幔颍椋螅铮睢。铮妗。洌颍椋睿纭。恚铮洌澹欤蟆。妫铮颉。恚幔椋迥Ｐ兔Q方程線性形式

相關(guān)系數(shù)Ｒ２單獨熱風(fēng)（ＨＡＤ）單獨微波（ＭＤ）聯(lián)合干燥后期（ＨＡＭＤ）單項擴(kuò)散模型ＭＲ ＝ａｅ－ｋｔ?。欤睢。停?＝ｌｎａ－ｋｔ

（５５℃）０．９８８７

（６０℃）０．９９１５

（６５℃）０．９９３６

０．９９８８　０．９９６３

Ｐａｇｅ模型ＭＲ ＝ｅ－ｋ′ｔｎ?。欤睿ǎ欤睢。停遥剑欤睿搿洌睿欤睿?

（５５℃）０．９９８６

（６０℃）０．９９８０

（６５℃）０．９９９８

０．９９４７?。埃梗矗埃?

經(jīng)驗?zāi)Ｐ停簦剑幔欤睢。停?＋ｂ（ｌｎ?。停遥?ｔ

ｌｎ?。停?＝ａ＋ｂｌｎ?。停?

（５５℃）０．９７４４

（６０℃）０．９４０９

（６５℃）０．９７８５

０．６１５１　０．９４９３

　　由表１可知，對于ＨＡＤ，ｌｎ（－ｌｎＭＲ）與ｌｎｔ的平均Ｒ２ 值最大，擬合較好。在關(guān)系式ｌｎ（－ｌｎＭＲ）＝ｌｎｋ′＋ｎｌｎｔ中，ｋ′ 與干燥參數(shù)的關(guān)系式為ｋ′＝ａ０ｅ－ｂ０／Ｔｎ與干燥參數(shù)的關(guān)系式為ｎ＝ｃ０＋ｄ０Ｔ＋ｅ０Ｔ２式中：ａ０、ｂ０、ｃ０、ｄ０、ｅ０為常數(shù)，Ｔ 為干燥介質(zhì)絕對溫度。由此得到：ｌｎ（－ｌｎＭＲ）＝ｌｎａ０－ｂ０／Ｔ＋ｃ０ｌｎｔ＋ｄ０Ｔｌｎｔ＋ｅ０Ｔ２ｌｎｔ

對其進(jìn)行多元線性回歸分析，確定其系數(shù)分別為：ｌｎａ０ ＝ １７．３１８，即ａ０ ＝ ３３１９７９９３．６５６，ｂ０ ＝７０４２．１２７，ｃ０ ＝１．０９０，ｅ０ ＝－３．０４４×１０－６，該方程的Ｒ２ ＝０．９９４１。

ＨＡＤ的模型為ＭＲｅｘｐ［－３３１９７９９３．６５６×ｅ－７０４２．１２７／Ｔ ×ｔ（１．０９０－３．０４４×１０－６×Ｔ２）］

（８）　　對于ＭＤ，ｌｎＭＲ 與ｔ的Ｒ２ 值最大，擬合較好。

在關(guān)系式ｌｎＭＲ ＝ｌｎａ－ｋｔ中，ｋ與干燥參數(shù)的關(guān)系式為：ｋ＝ｂ＋ｃＴ＋ｄＴ２，其中，ｂ、ｃ為常數(shù)，Ｔ 為干燥介質(zhì)絕對溫度。由此可以得到：ｌｎＭＲ ＝ｌｎａ－ｂｔ－ｃｔＴ －ｄｔＴ２對其進(jìn)行多元線性回歸分析，確定其系數(shù)分別為：ｌｎａ＝０．０４２，－ｂ＝－０．００８，－ｄ＝－６．０×１０－８，即ａ＝１．０４３，ｂ＝０．００８，ｄ＝６．０×１０－８，該方程的Ｒ２ ＝０．９９９５。因此，ＭＤ的模型為ＭＲ ＝１．０４３ｅｘｐ［－（０．００８＋６．０×１０－８　Ｔ２）ｔ］

（９）

　　對于ＨＡＭＤ，前期熱風(fēng)干燥模型與式（８）相同。在后期微波干燥中，ｌｎＭＲ 與ｔ的Ｒ２值最大，得到聯(lián)合干燥后期干燥模型中的系數(shù)分別為：ｌｎａ＝－０．６１３，－ｂ ＝－０．００１，－ｄ ＝－１．１×１０－７，即ａ＝０．５４２，ｂ＝０．００１，ｄ＝１．１×１０－７，該方程的Ｒ２ ＝０．９９７８。因此，ＨＡＭＤ的模型為ＭＲ ＝ｅｘｐ［－３３１９７９９３．６５６×ｅ－７０４２．１２７／Ｔ ×ｔ（１．０９０－３．０４４×１０－６×Ｔ２）］，前期０．５４２ｅｘｐ［－（０．００１＋｛ １．１×１０－７　Ｔ２）ｔ］，后期（１０）

２．３　能耗比較

記錄玉米３種不同干燥方式的干燥時間，重復(fù)３次取平均值，不同方法的能耗對比結(jié)果見表２。表２　不同干燥方式的能耗比較

Ｔａｂｌｅ　２?。牛睿澹颍纾。悖铮睿螅酰恚穑簦椋铮睢。悖铮恚穑幔颍椋螅铮睢。铮妗。洌椋妫妫澹颍澹睿簦洌颍椋睿纭。恚澹簦瑁铮洌?

干燥方式干燥時間／ｍｉｎ單位能耗／（１０５?。省ぃ瑁保┛偰芎模保埃贰。剩龋粒摹。玻玻啊。担担浮。保玻玻福停摹。罚??。矗玻福础。玻梗梗梗龋粒停摹。保埃叮ㄇ捌冢常担ê笃冢担担福埃ㄇ捌冢矗玻福矗ê笃冢叮埃叮?

　　由表２可知，總能耗由小到大依次為：ＭＤ，ＨＡＭＤ，ＨＡＤ。一方面，與ＨＡＤ 相比，ＨＡＭＤ總能耗降低了５０．６％；另一方面，由于部分熱風(fēng)干燥的使用，因此ＨＡＭＤ的總能耗高于ＭＤ。

２．４　經(jīng)不同干燥方式的玉米霉菌計數(shù)對比分析對３種不同干燥方式的玉米樣品，檢測其霉菌數(shù)如下：未干燥（新鮮）為１．４４×１０６ＣＦＵ／ｇ，單獨熱風(fēng)（ＨＡＤ）為１．８８×１０４ＣＦＵ／ｇ，單獨微波ＭＤ）小于１ ＣＦＵ／ｇ，熱風(fēng)與微波聯(lián)合干燥（ＨＡＭＤ）小于１ＣＦＵ／ｇ。由此可知：ＨＡＭＤ 后期經(jīng)過微波處理，所有稀釋平板上均無霉菌菌落生長，其霉菌計數(shù)為＜１ＣＦＵ／ｇ，表明ＨＡＭＤ對霉菌的滅活作用明顯優(yōu)于ＨＡＤ，也表明微波輻射具有顯著的殺菌效果。

３　結(jié)　論

（１）對玉米進(jìn)行熱風(fēng)與微波聯(lián)合干燥實驗，由其干燥速率曲線可知，聯(lián)合干燥過程分為調(diào)整、降速、調(diào)整、恒速、降速５個階段，后期采用微波干燥的速率較高，顯著提高了玉米的脫水效率。

（２）建立了玉米熱風(fēng)與微波聯(lián)合干燥模型，其中，Ｐａｇｅ模型ＭＲ ＝ｅｘｐ（－ｋ′ｔ?。睿┻m合用來描述玉米聯(lián)合干燥的前期階段，相關(guān)系數(shù)Ｒ２ 平均值為０．９９４１；單項擴(kuò)散模型ＭＲ ＝ａｅ－ｋｔ 適合用來描述聯(lián)合干燥的后期階段，相關(guān)系數(shù)Ｒ２ 為０．９９７８。

（３）熱風(fēng)與微波聯(lián)合干燥的總能耗比單獨熱風(fēng)干燥的能耗降低了５０．６％。

（４）玉米經(jīng)微波干燥后霉菌數(shù)顯著降低，微波殺菌的效果明顯優(yōu)于熱風(fēng)干燥。