基于溫濕度控制的熱風干燥技術對果蔬物料干燥適應性研究

謝 靜，高振江

(中國農業(yè)大學工學院，北京 100083)

0 引言

果蔬作為人們日常生活中不可或缺的食品，其含有豐富的營養(yǎng)物質。新鮮果蔬收獲期相對集中，含水率較高，極易受微生物作用和自身生化反應而腐敗變質，干燥脫水是延長果蔬貨架期常用的一種加工方法[1]。由于果蔬具有較高的初始含水率和多孔結構，在干燥過程中存在收縮結殼、顏色劣變等問題[2-6]。

基于溫濕度控制的熱風干燥技術是通過調控干燥過程中干燥介質的溫度及相對濕度來對農產物料干燥的一種新技術[7]。該技術具有以下特點：1）干燥初期維持較高相對濕度能夠提高熱焓促進物料溫度迅速上升，進而提高干燥速率[7，8]。2）在物料干燥初期保持較高的介質相對濕度，可以降低物料表面水分的蒸發(fā)速率，同時介質與物料之間較低的水蒸氣分壓梯度可降低物料收縮程度，并防止了物料表皮的結殼變質[9]。3）通過提高干燥介質相對濕度，降低空氣中氧氣濃度，進而緩解熱敏性物料干燥中的氧化反應的發(fā)生[10]?；跍貪穸瓤刂频臒犸L干燥技術已被應用于山藥片、圣女果、杏子等果蔬物料的干燥研究中，效果良好，其能很好地改善物料干燥品質并縮短干燥時間[7-9，11]。

干燥過程中物料時刻都處于一個新的狀態(tài)[12]，其組織內部的蒸汽分壓會逐漸降低，恒定的干燥工藝參數有一定的局限性[7，11，13-15]。干燥過程中物料不斷向干燥介質中蒸發(fā)水分，則介質相對濕度變化情況能在一定程度上反映物料的脫水速率，我們可以通過監(jiān)測箱內干燥介質相對濕度的變化情況來對干燥過程進行分階段調控，那么我們應該在何時對干燥過程進行排濕以及排濕到什么程度都需要來探究。干燥各階段的介質相對濕度以及其保持時間與干燥品質和干燥速率之間的關系不明確，并且每種果蔬物料脫水情況不同，對不同控濕工藝的適應性是不同的，值得探究。

本文針對不同特性物料，在保證物料品質（收縮、色澤、復水）、降低能耗的情況下，開展溫濕度控制熱風干燥相關工藝參數優(yōu)化研究，確定干燥技術、干燥工藝參數與物料間的適應性，為基于監(jiān)測干燥介質相對濕度智能化調控干燥過程提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

試驗原料為茄子、胡蘿卜、香菇，購買自北京當地農貿市場。茄子、胡蘿卜、香菇的初始含水率分別為93.5±0.5%、91.5±0.5%、89.5±0.6%（真空干燥，65℃）。

將茄子切為厚1.5 cm，長3 cm，寬3 cm的茄塊；將胡蘿卜切為厚1.0 cm，長2.0 cm，寬2.0 cm的胡蘿卜塊；香菇大小（直徑約為60 mm）盡量均勻一致，去蒂，留1～2 cm蒂根，菌蓋向上整菇干燥。試驗前將物料放置于（4±1）℃，相對濕度為90% RH的冰箱中保存。

1.2 主要試驗裝置

基于溫濕度控制的箱式熱風干燥機（中國農業(yè)大學工學院農產品加工技術與裝備實驗室）[7]；工作時，通過觸摸屏控制面板可以設定多個不同干燥階段的溫度、相對濕度和保持時間，即可按照預設物料干燥工藝，實現升溫、保溫、排濕和進風等各種功能，完成物料分階段變工藝干燥。干燥機自動控制加熱管使箱內溫度保持在預設值，最大偏差為±1℃；采用積分分離式PID算法精確控制干燥介質相對濕度，最大偏差為0.5%。

圖1 基于溫濕度控制的箱式熱風干燥機及其設置界面

其他試驗儀器設備還包括：

DHG-9140A型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海一恒科技有限公司）；電子恒溫不銹鋼水浴鍋（上海宜昌儀器紗篩廠）；電子天平（奧豪斯國際貿易上海有限公司，0.001 g）；機器視覺系統(tǒng)（工業(yè)相機BASLER ACA2500-14GC；CMOS感光芯片）；游標卡尺（上海市量具廠）、燒杯、玻璃棒。

1.3 試驗方法

開啟基于溫濕度控制的熱風干燥機，預熱至設定溫度值后，通過觸摸屏設定好各階段干燥的溫濕度值及保持時間。將物料單層均勻平鋪于料盤上，將溫度傳感器Pt100插入到物料的中心處，用于測定物料內部干燥過程的溫度變化情況。從干燥開始對物料塊定時自動稱量，直至其濕基含水率降低到10%以下時結束試驗。此外，本研究將干燥機中直接控制加濕電磁閥的開關關閉，對整個干燥過程不進行加濕，由物料內部蒸發(fā)出來的水分達到預設相對濕度值。在試驗前選取9個物料樣品分成3組，用于拍照測定物料的收縮及色澤變化情況。每組試驗重復3次，取平均值作為試驗結果。

1.3.1 茄子試驗設計

（1）首先，探究不同溫度（45、50、55、60、65℃）對茄子干燥品質及干燥特性的影響，設定相對濕度為20%，裝載量為180 g，對各指標綜合評價得出最優(yōu)的茄子干燥溫度；然后，在較優(yōu)的干燥溫度下，探究不同的RH控制范圍（（24 - 20）%、（34- 30）%、（44 - 40）%、（54 - 50）%至終）對茄子干燥品質及干燥特性的影響，箱內干燥介質相對濕度控制方式為物料內部蒸發(fā)出來的水分使介質相對濕度慢慢上升直至達到相對濕度上限預設值（如：54%），排濕離心風機打開進行排濕至相對濕度下限預設值（如：50%），停止排濕，反復如此。為了使箱內相對濕度能夠達到預設值，加大物料裝載量至800 g。具體試驗設計見表1所示。

表1 試驗設計與試驗參數

（2）隨著干燥的進行，物料蒸發(fā)出來的水分在減少，并且干燥機的進風口與外界環(huán)境相通，會在某一時刻后干燥介質相對濕度達不到預設上限值，需要調整相對濕度預設值以保持物料與介質之間適當的蒸汽分壓梯度進行干燥。因此，探究階段降濕及每個階段相對濕度保持時間對茄子干燥品質及干燥特性的影響尤為重要。結合預試驗箱內相對濕度變化曲線作出如表2試驗安排，物料裝載量為800 g。

表2 試驗設計與試驗參數

（3）干燥介質相對濕度閾值即相對濕度預設上下限之差的變化會影響物料脫水速率及箱內相對濕度脈動變化的頻率，也會對茄子的內部組織結構產生影響，為此，探究干燥介質相對濕度閾值（4、8、12）對茄子干燥品質及干燥特性的影響，相對濕度上限均設為44%，則相對濕度下限依次為40%、36%、32%，物料裝載量為800 g，具體試驗設計見表3。

表3 試驗設計與試驗參數

1.3.2 胡蘿卜、香菇試驗設計

在茄子干燥試驗中得出最優(yōu)干燥溫度60℃，相對濕度閾值為8的基礎上，探究不同介質相對濕度以及基于箱內實際相對濕度分階段降濕對胡蘿卜、香菇的干燥特性以及干燥品質的影響。根據干燥品質及干燥時間，對比不同相對濕度控制干燥工藝，給出相應的適應性評價。

表5 香菇試驗設計與試驗參數

1.4 試驗參數計算方法

1.4.1 水分比和干燥速率計算方法

不同干燥時間物料干基含水率的計算公式如（1）所示：

式中，Wt為干燥任意時刻的物料的總質量，g；G為干物質質量，g。

干燥時間 t 時物料干燥水分比MR的公式如下：

其中，Mo為物料初始干基含水率，單位g/g；Mt為任意干燥t時刻的干基含水率，單位g/g。

物料在干燥過程中的干燥速率公式（3）如下：

其中，Mt1和Mt2分別為干燥時間為t1和t2時物料的干基含水率。

1.4.2 基于溫濕度控制的熱風干燥對果蔬品質影響的研究

①物料干燥后收縮率的測定

本研究采用與其正相關的投影面積收縮率作為評定物料收縮程度的指標[16-18]。應用機器視覺設備，采用定焦鏡頭拍攝，根據物料所占像素點的變化來計算收縮率。收縮率越小其與物料初始體積更為接近，收縮品質越好。

式中，Sd為干燥后物料投影面積；Sw為鮮物料投影面積。

②物料干燥后色澤的測定

應用機器視覺設備，拍照，對圖像進行處理得到L*、a*、b*值[19]。新鮮物料與干制品色澤的色差值ΔE計算公式如下：

③物料干燥后復水比的測定

將稱好的一定質量的樣品放入恒溫（茄子復水溫度90℃；胡蘿卜和香菇復水溫度40℃）蒸餾水中，60 min后，取出瀝干20 min，并用吸水紙拭干表面水分，稱取復水后的質量，計算公式為[7，20，21]：

式中：RR為復水比，g/g；m2為復水后質量，g；m1為復水前質量，g。

④物料干燥過程中能耗的測定

物料干燥過程中的能耗可根據試驗過程中電表的示數，由以下公式計算[7，22]：

式中：Q表示某次試驗的單位能耗，kW·h/kg；W表示該次試驗前后電度表示數之差，kW·h；mi表示該次試驗物料初始質量，g。iφ表示物料干燥終了的濕基含水率，%；0φ表示物料干燥初始的濕基含水率，%。

1.4.3 綜合評價方法

正向指標（復水比RR）和負向指標（收縮率φ，色差值ΔE，干燥時間t，能耗Q）歸一化公式[23]分別如下：

式中：yi為歸一值，xi為指標實際值，xmax和xmin分別為指標最大值和最小值。

每種工藝條件下干燥的綜合評分y按公式（10）計算：

式中：y1、y2、y3、y4、y5分別為收縮率、色差值、復水比、能耗、干燥時間歸一化后的結果，l1、l2、l3、l4、l5分別對應其權重。在保證干燥品質收縮率φ、色差值ΔE、復水比RR良好條件下，使得干燥能耗Q和干燥時間 t 減小，采用層次分析方法[24]，得出收縮率φ、色差值ΔE、復水比RR、能耗Q和干燥時間 t 的權重分別為0.3、0.3、0.15、0.15、0.1。

2 結果與分析

2.1 茄子干燥特性及品質研究結果

2.1.1 不同干燥溫度對茄子干燥特性及品質的影響

（1）不同干燥溫度對茄子干燥特性的影響

低速轉向時需要電動機輸出大轉矩,高速轉向時需要電動機輸出小轉矩,即隨著v增大,F(v)減小,所以F(v)為v的指數遞減函數.G(Td)為輸入不同大小扭矩時的特性曲線函數表達式,隨著輸入扭矩的增大和減小,其結果也隨之增大和減小,所以G(Td)為Td的遞增函數.通過以上分析,可以得到F(v)的表達式為

干燥介質相對濕度20%，物料裝載量為180 g，不同干燥溫度（45、50、55、60、65℃）條件下茄子干燥特性、干燥速率及內部溫度曲線如圖2所示。由圖a、b可知，干燥溫度為45、50、55、60和65℃時，茄子的干燥時間分別為400、370、320、290、250 min，隨著干燥溫度的增大，水分比下降越快，干燥速率越大[25]。不同干燥溫度下茄子干燥速率基本呈現先升高后降低的變化趨勢，干燥初期，物料處于預熱升溫階段，干燥速率先增加；后期為內部水分擴散控制的降速階段。圖2c為不同干燥溫度條件下茄子內部溫度變化曲線，干燥介質溫度越高，茄子內部溫度相應地也越高。

（2）不同干燥溫度對茄子干燥品質的影響

干燥介質相對濕度為20%，不同干燥溫度（45、50、55、60、65℃）條件下茄子干燥至目標含水率后的各評價指標及綜合評分結果如表6所示。

不同干燥溫度對茄子收縮、色澤、復水、能耗均有顯著影響。干燥溫度分別為45、50、55、60、65℃時，干燥結束后茄子的收縮率分別為57.5%、58.5%、52.9%、54.8%、55.4%，其隨干燥溫度的升高先減小后增大，其中，干燥溫度為55℃時，茄子干燥后的收縮率最小。不同的干燥溫度條件下茄子色差值△E在3.88 ～ 6.63之間，隨著干燥溫度的升高呈先增大后減小再增大的變化趨勢。干燥溫度為45、60℃時，色差值最小，且兩者無顯著性差異，可以看出干燥后茄子色澤受干燥溫度和干燥時間的雙重影響[26]，適宜的干燥溫度能最大程度的保留茄子原有的色澤。茄子的復水比隨干燥溫度的升高呈現先增加后減小的變化趨勢，其中，干燥溫度為60℃時，茄子的復水比最大；干燥溫度為45℃時，茄子復水能力最差。干燥溫度過低或過高，均會使茄子的復水性能變差，可能由于溫度低茄子干燥時間長，導致其結構破壞程度大；溫度高會造成茄子表面結殼及內部孔道的皺縮，使其親水能力變差[27，28]。茄子干燥所需能耗隨干燥溫度的升高先增大后減小，合適的溫度有利于降低茄子干燥所需的能耗。

圖2 不同干燥溫度條件下茄子的干燥特性、干燥速率和溫度曲線

基于以上分析，對不同干燥溫度條件下茄子的各指標進行綜合評價，采用層次分析法設定收縮率、色差值、復水比、能耗和干燥時間的權重分別為0.3、0.3、0.15、0.15、0.1，得出干燥溫度為60℃時，綜合評分最高為0.69，則在試驗范圍內，茄子的最優(yōu)干燥溫度為60℃。

表6 不同干燥溫度條件下茄子的各評價指標及綜合評分結果

圖3 不同介質相對濕度條件下茄子的干燥特性、速率和溫度曲線

2.1.2 不同介質相對濕度對茄子干燥特性及品質的影響

（1）不同介質相對濕度對茄子干燥特性的影響

干燥溫度為60℃，物料裝載量為800 g，進行不同RH控制范圍（（24 - 20）%、（34 - 30）%、（44- 40）%、（54 - 50）%至終）條件下茄子干燥試驗，得出不同介質相對濕度對其干燥特性的影響。

在干燥溫度為60℃，不同的相對濕度預設值條件下，茄子干燥過程中的箱內實際相對濕度變化情況如圖3a所示。不同的相對濕度預設值條件下，箱內實際相對濕度在（54-50）%、（44-40）%、（34-30）%、（24-20）%之間停止振蕩的干燥時間依次為：110、165、225、290 min，干燥后期物料內部蒸發(fā)出來的水分逐漸減少，并且干燥箱的進風口與外界環(huán)境相通，則在后期箱內實際相對濕度呈緩慢下降的變化趨勢。

干燥溫度為60℃，在不同的預設相對濕度條件下茄子干燥特性及干燥速率曲線如圖3b、3c所示。在RH（54-50）%、（44-40）%、（34-30）%、（24-20）%控制條件下茄子干燥至目標含水率所需的時間依次為：410、370、320、300 min，表明茄子干燥時間隨相對濕度的降低而減小，不同相對濕度條件下茄子干燥速率曲線均先上升后下降，干燥介質相對濕度越低，其干燥速率越快。

干燥溫度為60℃，不同介質相對濕度條件下茄子內部溫度曲線如圖3d所示。由圖可知，在不同介質相對濕度條件下，茄子被迅速預熱到較高溫度，然后緩慢上升，最后趨于環(huán)境溫度值[7-9]。RH（54-50）%干燥條件下，前期茄子升溫速度最快，且達到的溫度值也最高（約50.5℃）。在干燥0 ～ 100 min時，相對濕度越高，物料溫度也越高；但之后RH（24-20）%條件下物料內部溫度升溫加快，在200 min后超過其他相對濕度條件下物料內部的溫度，這可能是由于相對濕度為（24-20）%條件下茄子干燥速率快，在中后期其含水率低，物料傳熱加快，使其內部溫度升高加快。

（2）不同干燥介質相對濕度對茄子干燥品質的影響

干燥溫度為60℃，不同RH控制范圍條件下茄子干燥至目標含水率后的收縮率、色差值、復水比和能耗測定結果如表7所示。

干燥溫度為60℃，隨著相對濕度的降低，茄子的收縮率逐漸減小，在RH（34-30）%、（24-20）%條件下茄子收縮程度無顯著性差異，且收縮程度最小。色差值△E隨干燥介質相對濕度的升高而逐漸增大，則較低的相對濕度更有利于保持茄子原有的色澤，這可能是由于高濕狀態(tài)下茄子干燥時間長。Ju等[8]在不同相對濕度（20%、30%、40%）條件下干燥山藥片得出相同結論。

茄子裝載量為800 g，在干燥溫度為60℃，不同相對濕度條件下進行干燥，對茄子干燥過程中的能耗進行測定，RH為（54-50）%、（44-40）%、（34-30）%、（24-20）%時，茄子干燥至目標含水率所需的能耗分別為1.81、1.66、1.68、1.97 kW·h/kg，結果表明，隨著相對濕度的降低，茄子干燥所需的能耗呈先降低后升高變化趨勢。

綜上，對不同干燥相對濕度條件下茄子的各指標進行綜合評價，得出干燥相對濕度為（34-30）%時，綜合評分最高為0.84，在此相對濕度條件下，保證了茄子良好的收縮、色澤及復水品質，并且能耗和干燥時間小。

表7 不同介質相對濕度條件下茄子的各評價指標及綜合評分結果

2.1.3 不同階段降濕對茄子干燥特性及品質的影響

（1）不同階段降濕對茄子干燥特性的影響

圖4 干燥過程中箱內相對濕度變化曲線

干燥溫度為60℃，不同階段降濕條件下茄子干燥過程中箱內實際相對濕度變化曲線如圖4所示。通過RH（54-50）%條件下箱內相對濕度變化曲線可知，其在干燥120 min后相對濕度停止在（54-54）%之間振蕩，然后緩慢下降，可說明此時物料水分蒸發(fā)變慢，物料與環(huán)境之間的水蒸氣壓差變小，則選擇在此時將相對濕度降為（44-40）%進行后續(xù)干燥，即為前期RH（54-50）%保持120 min后降為RH（44-40）%至終相對濕度條件進行干燥；同樣地，得到RH（44-40）%保持時間為60 min。結合預試驗以及相關文獻報道[7，8]，前期高濕（54-50）%保持時間長會導致物料干燥時間長，則也進行了前期RH（54-50）%保持60 min的試驗研究。

干燥溫度為60℃，在不同的階段降濕條件下茄子干燥特性曲線如圖5所示。在RH（54 -50）%至終、RH（54-50）% 120 min ---（44-40）%至終、RH（54-50）% 120 min ---（44-40）% 60 min---（34-30）%至終、RH（54-50）% 60 min ---（44-40）% 60 min ---（34-30）%至終不同相對濕度條件下茄子干燥至目標含水率所需的時間依次為：410、390、380、360 min，結果表明，根據箱內實際相對濕度變化情況，采用合適的階段降濕干燥工藝可有效縮短茄子的干燥時間。不同階段降濕條件下茄子干燥速率先升高后降低，階段降濕條件下干燥初期物料升溫，干燥速率增大；干燥過程中降低介質相對濕度后，干燥速率再次升高。

由于相對濕度控制的方式不同，茄子內部溫度變化各有其特點。在干燥過程中降低干燥介質相對濕度，因水分迅速蒸發(fā)會造成物料內部溫度下降。RH（54-50）% 60 min ---（44-40）% 60 min ---（34-30）%至終相對濕度條件下，在干燥時間為1、2 h時，由于介質相對濕度均下降10%，茄子內部溫度分別降低了3.6、2.6℃，降低相對濕度幅度一致時，干燥速率越大物料內部溫度下降程度越大。

（2）不同階段降濕對茄子干燥品質的影響

干燥溫度為60℃，不同階段降濕條件下茄子干燥至目標含水率后的收縮率、色差值、復水比和能耗測定結果如表8所示。

由表可知，四種不同相對濕度干燥工藝條件下茄子干燥至目標含水率的收縮率分別為：60.8%、55.2%、56.7%、56.0%，后三種前期高濕RH（54-50）%保持120或60 min后階段降濕條件下茄子的收縮率之間無顯著性差異，但均優(yōu)于RH（54-50）%干燥至目標含水率條件下茄子的收縮情況，則階段降濕有助于改善茄子干后的收縮品質。對于色澤品質來說，前期高濕（54-50）%保持60 min后降濕條件下茄子的色差值最小為7.62，均優(yōu)于其他三種相對濕度條件，可能由于前期RH（54-50）%保持時間太長，由于物料較高的水活度以及酶的作用引起酶促褐變使物料色澤變差。由此可知，合適的前期高濕保持時間以及階段降濕可以有效地改善茄子的色澤品質，這與代建武[29]在探究溫濕度過程控制對馬鈴薯片色澤的影響中，得出前期高濕、中期控濕有助于提升馬鈴薯片干后的色澤亮度研究結論一致。

圖5 不同階段降濕條件下茄子的干燥特性、速率和溫度曲線

由表8綜合評價可知，前期相對濕度（54-50）%保持60 min后降為（44-40）%保持60 min最后降至（34-30）%干燥至目標含水率相對濕度條件下，茄子干燥后的收縮、色澤、復水品質均最優(yōu)，并且干燥時間短，能耗低。

2.1.4 不同相對濕度閾值對茄子干燥特性及品質的影響

（1）不同相對濕度閾值對茄子干燥特性的影響圖6為閾值分別為8、12時，茄子干燥過程中箱內實際相對濕度變化曲線。由圖可以看出，隨著茄子干燥的進行，箱內實際相對濕度在預設范圍內振蕩的頻率越來越低，在某一時刻后由于物料水分蒸發(fā)變慢，相對濕度停止振蕩，緩慢下降。并且可以明顯地看出，閾值為8條件下箱內實際相對濕度的振蕩頻率高于閾值為12工藝條件下的振蕩頻率。

干燥溫度為60℃，不同相對濕度閾值（4、8、12）條件下茄子的干燥特性曲線如圖7a、7b所示。相對濕度閾值分別為4、8、12時，茄子干燥至目標含水率所需的時間依次為370、340、390 min。由此可知，相對濕度閾值為8時茄子干燥時間最短，干燥速率最高。

在不同的相對濕度閾值條件下，茄子內部溫度變化總體趨勢依然為干燥初始被迅速預熱到較高溫度，然后緩慢上升，最后趨于環(huán)境溫度值。相對濕度閾值為4時，箱內實際相對濕度振蕩幅度小且頻率快，對茄子內部溫度的影響在1℃以內，可忽略不計；在相對濕度閾值為8、12時，箱內相對濕度振蕩幅度較大，導致在相對濕度振蕩期間茄子內部溫度呈振蕩式上升變化趨勢[30]，同樣伴隨著相對濕度振蕩頻率的減小，茄子內部溫度振蕩頻率也越來越小。

表8 不同階段降濕條件下茄子的各評價指標及綜合評分結果

圖6 干燥過程中箱內相對濕度變化曲線

圖7 不同相對濕度閾值條件下茄子的干燥特性、速率和溫度曲線

（2）不同相對濕度閾值對茄子干燥品質的影響

干燥溫度為60℃，不同相對濕度閾值條件下茄子干燥至目標含水率后的收縮率、色差值、復水比和能耗測定結果如表9所示。

干燥溫度為60℃，不同相對濕度閾值對茄子收縮率的影響并不顯著；色差值隨相對濕度閾值的升高而減??；茄子的復水比隨相對濕度閾值的升高而不斷增大，這可能是因為，不同相對濕度閾值條件下，由于介質相對濕度的反復變化，改變了物料表面和干燥介質之間的蒸汽壓，壓力變化大有利于物料形成微孔道。此外，茄子干燥至目標含水率所需能耗也是隨著相對濕度閾值的升高而增大，這可能是由于相對濕度由44%降至32%過程中，較大量熱空氣排出，冷空氣從進風口進入，需要加熱管加熱來維持所需環(huán)境溫度值。

綜上，對不同相對濕度閾值（4、8、12）條件下茄子各指標進行綜合評價，得出相對濕度閾值為8時，茄子的綜合評分最高為0.55。在此相對濕度閾值條件下，保證了茄子良好的收縮、色澤及復水品質，并且干燥時間短，能耗相對較低。

2.2 胡蘿卜、香菇在不同控濕干燥工藝條件下的干燥特性及干燥品質

2.2.1 胡蘿卜在不同控濕干燥工藝條件下的干燥特性及干燥品質

（1）不同控濕干燥工藝對胡蘿卜干燥特性的影響

表9 不同相對濕度閾值條件下茄子的各評價指標及綜合評分結果

圖8 不同濕度控制條件下胡蘿卜干燥特性、干燥速率及內部溫度曲線

干燥溫度為60℃，進行不同介質相對濕度及階段降濕條件下胡蘿卜干燥試驗，胡蘿卜干燥特性曲線如圖8所示。在RH（54 - 46）%、（44 - 36）%、（34 - 26）%、（24 - 16）%以及階段降濕條件下胡蘿卜干燥至目標含水率所需的時間依次為：11.5、9.17、8.33、8.0、7.67 h。結果表明，分階段降濕條件下胡蘿卜的干燥時間最短為7.67 h，與RH（24-16）%相對濕度條件下相比干燥時間縮短了4.1%，與RH（54-46）%相對濕度條件下相比縮短了33.3%。因此，合適的階段降濕干燥工藝可以縮短胡蘿卜的干燥時間，提高干燥效率[7]。

圖8c為不同介質相對濕度條件下胡蘿卜內部溫度曲線，在箱內實際相對濕度反復振蕩階段，胡蘿卜內部溫度隨之呈振蕩上升趨勢。在干燥前期時，相對濕度越高，物料溫度也越高；但之后低相對濕度條件下物料內部溫度升溫快，在干燥時間約2 h后，相對濕度越低，物料溫度越高。這可能是由于相對濕度低條件下胡蘿卜干燥速率快，在中后期其含水率低，物料傳熱加快，使其內部溫度升高加快。基于此，前期高濕后期分階段降濕工藝條件有利于胡蘿卜干燥過程中升溫。

（2）不同控濕干燥工藝對胡蘿卜干燥品質的影響

在干燥溫度為60℃，相對濕度閾值為8時，不同相對濕度條件下胡蘿卜干燥至目標含水率后的收縮率、色差值、復水比和能耗測定結果如表10所示。

由表10可知，對不同相對濕度控制條件下胡蘿卜的各指標進行綜合評價，得出階段降濕條件下其綜合評分最高為0.83，此條件下干燥后胡蘿卜的收縮率最小為71.9%，復水比最大為3.69 g/g；其次為RH（34-26）%條件。由此可得，前期高濕保持一定時間后分階段降濕可縮短胡蘿卜干燥時間，并改善產品品質。

2.2.2 香菇在不同控濕干燥工藝條件下的干燥特性及干燥品質

（1）不同控濕干燥工藝對香菇干燥特性的影響

干燥溫度為60℃，進行不同介質相對濕度及階段降濕條件下香菇干燥試驗，香菇干燥特性曲線如圖9所示。在RH（24-16）%、（34-26）%、（44-36）%、（40-32）%以及階段降濕條件下香菇干燥至目標含水率所需的時間依次為：12.5、14.0、15.9、16.3、13.2 h。結果表明，香菇干燥時間隨著相對濕度的升高而增大，在RH（24-16）%條件下干燥時間最短，其次為階段降濕條件。在不同介質相對濕度控制條件下，香菇的干燥速率曲線同茄子、胡蘿卜干燥類似均呈先上升后下降變化趨勢。香菇干燥介質相對濕度越低，其干燥速率越快。在階段降濕條件下，香菇干燥速率出現了2個升速階段，干基含水率6-7 g/g時，此條件下香菇的干燥速率最高，但前期干燥速率低于RH（24-16）%條件下干燥速率，使其干燥時間略長于RH（24-16）%條件下香菇干燥時間。

此外，香菇在不同濕度控制條件下內部溫度變化趨勢與胡蘿卜類似。

（2）不同控濕干燥工藝對香菇干燥品質的影響

在干燥溫度為60℃，相對濕度閾值為8時，不同相對濕度控制條件下香菇干燥至目標含水率后的收縮率、色差值、復水比和能耗測定結果如表11所示。

對不同相對濕度控制條件下香菇的各干燥指標進行綜合評價，得出階段降濕條件下香菇收縮率最低為44.1%、色澤較優(yōu)、復水比較高為2.20 g/g，能耗較低，綜合評分最高為0.90；其次為RH（24-16）%條件。由此可得，前期高濕保持一定時間后分階段降濕可在一定程度上縮短香菇干燥時間，并改善其收縮、色澤、復水品質，獲得較優(yōu)品質產品。

表10 不同控濕工藝條件下胡蘿卜的各評價指標及綜合評分結果

圖9 不同濕度控制條件下香菇干燥特性、干燥速率及內部溫度曲線

表11 不同控濕工藝條件下香菇的各評價指標及綜合評分結果

3 結論

1）在單因素試驗中，茄子的最優(yōu)干燥溫度為60℃，介質相對濕度為（34-30）%，相對濕度閾值為8。此外，根據箱內實際相對濕度變化情況，采用合適的階段降濕干燥工藝相對于RH（54-50）%條件可有效縮短茄子的干燥時間，改善產品品質。

2）對于胡蘿卜而言，階段降濕條件下其綜合評分最高為0.83，此條件下干后胡蘿卜收縮率最小為71.9%，復水比最大為3.69 g/g。其次為RH（34-26）%條件；對于香菇而言，階段降濕條件下干后香菇收縮率最小為44.1%，色澤較優(yōu)，復水比較高為2.20 g/g，能耗較低，綜合評分最高為0.90。

3）三種物料干燥過程均存在升速階段，此階段物料預熱升溫。通過監(jiān)測箱內干燥介質相對濕度的變化情況來對干燥過程進行調控，可保持物料與介質之間適當的蒸汽分壓梯度，提高干燥速率，改善產品收縮、色澤等品質。