山药片阶段降湿促干特性及多物理场耦合模型

目的:探明热风干燥过程中阶段降湿调控策略对农产品物料干燥特性的影响。方法:研究了60℃干燥条件下,恒湿干燥(相对湿度15%,25%,35%,45%)和阶段降湿干燥(第一阶段相对湿度45%保持10,20,30,60 min,第二阶段相对湿度15%)对山药片的干燥特性的影响,构建热质传递多物理场耦合模型进行验证,并测定干燥后产品的复水比和微观结构变化。结果:①恒湿干燥时,干燥速率随相对湿度的增加而降低;但阶段降湿干燥(50%相对湿度保持15 min而后降为20%)的干燥时间比恒湿干燥(相对湿度20%)的缩短了14.3%。②山药片干燥速率总体呈先升速后降速的趋势,水分有效扩散系数D_eff变化范围为7.16×10^-10~2.34×10^-9 m²/s;多物理场耦合模型拟合结果表明,相对湿度越高,物料升温速率越快,内部水分向外扩散迁移速度也越快。③复水比随着相对湿度的升高呈先升高后降低趋势;阶段降湿(相对湿度50%保持15 min而后降为20%)干燥时,山药片内部呈蜂窝状的多孔结构,有利于内部水分向外迁移,此条件下复水比最高为6.85±0.05;而恒湿干燥(相对湿度为20%)时,山药片内部水分扩散通道发生收缩坍塌、结壳堵塞,复水率较低。结论:热风干燥时,阶段降湿调控策略可显著缩短干燥时间,并有效改善物料微观结构,提高产品复水率;构建的多物理场耦合模型能够准确模拟阶段降湿干燥过程中山药片内部的热质传递过程。