Page 9 - 《食品科学技术学报》2022年第1期
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第 40 卷 第 1 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 毕金峰等: 压差闪蒸联合干燥技术与动态优化策略研究进展                                      5


   备条件发生改变时,由于目前主流的优化策略不具                            佳策略,以提供特定质量的面包,并根据不同的质量
   备进行过程控制的能力,可能会由此而造成产品品                            的需求提出了不同的加热策略。
   质的不稳定等问题。 因此,如何得到实验量少、稳定                          2郾 2摇 动态优化策略对干燥效率与能耗的影响

   可靠的工艺优化策略亟待进一步研究。                                     动态优化策略中通过产品的热质传递模型构
                                                     建,预测干燥不同阶段所需要的温湿度,提高干燥效
   2摇 动态优化策略研究进展                                     率并降低能耗。 Jin 等       [53]  采用动态优化干燥策略对
                                                     西兰花干燥过程进行优化,经计算得出动态优化条
                            [47]  提出了动态优化的
       20 世纪 80 年代,Bryson
                                                     件下的干燥能源效率可比最佳恒定干燥条件下提高
   概念。 这种动态优化是一种基于系统模型的方法,
                                                     23% 。 Golmohammadi 等  [55] 优化了间歇式水稻干燥
   旨在探明产品的品质相关变量在加工过程中的变化
                                                     机的干燥程序和回火周期,通过控制矢量参数得到
   轨迹。 该策略中实验参数可随着时间变化而变化,
                                                     以进气温度为控制变量的进气轨迹,优化了回火和
   而不用设置在一个恒定的数值,因而适用于间歇式
                                                     干燥时间以及干燥过程中空气温度的设置,并采用
   干燥的工艺优化和产品品质控制。 此外,这些品质
                                                     扩散模型来描述干燥和回火过程中的水分输送,其
   相关变量的变化轨迹的确定还可帮助实现干燥品质
                                                     优化目标是在最短的时间内将物料从给定的初始含
   的智能控制。 目前,前人在动态优化对产品品质和
                                                     水量干燥到目标含水量。 结果表明:第一阶段干燥
   能耗控制研究方面已积累了一定的经验。
                                                     持续时间随水分含量的减少而减少,干燥时间最长;
   2郾 1摇 动态优化策略对干制产品品质的影响                            干燥温度在第一阶段最低,随后逐渐升高。 由此可
       动态优化策略中人们通过确定关键干燥温度和
                                                     知在初始阶段干燥较容易,较低的温度即可满足水
   湿度,在提高干燥效率的同时兼顾了产品品质,如色
                                                     分脱除,在此阶段通过回火来均匀物料的含水率并
   泽的改善和营养物质的保留等。 Mishkin 等               [48 - 50]  研  没有什么益处。 到了干燥后期,提高空气温度可加
   究了干燥温度对维生素 C 降解和土豆片褐变的影                           速干燥,缩短干燥时间,随着水分含量的降低,需要
   响,采用分段线性逼近的方法对控制矢量参数化,得                           更长的时间来降低水稻内的水分梯度,因此需要增
   到进气温度的运动轨迹,得出该温度轨迹与产品含
                                                     加回火的持续时间。
   水量的关系,揭示了维生素 C 降解和土豆的褐变与

   温度的关系,由此可帮助实现干燥工艺的动态调控,                           3摇 动态优化策略在压差闪蒸干燥工艺
   避免产品的过度褐变。 在 Olmos 等            [51]  对水稻干燥           中的应用前景
   的进行动态优化研究中,使用的模型能够区分大米
   颗粒表层和中心的水分含量和质量,该模型还包含                            摇 摇 压差闪蒸干燥工艺流程具有间歇式干燥的属
   一个恒定干燥期和限速干燥期,以控制空气温度和                            性,产品在压差闪蒸物料仓的时间内,产品周围以及
   相对湿度轨迹变化的矢量参数作为控制变量对模型                            产品本身的温度、压力、水分含量处于不断变化之
   进行求解,其优化结果表明可在恒定速率期间保持                            中。 干燥系统中这些产品相关的条件变化是操作变
   较高的空气温度(75 ~ 80 益),此时产品温度由于有                      量的函数,因此可以通过产品自身变量随时间变化
   高通量的水分传递而相对较低,干燥器内的相对湿                            的轨迹来控制操作条件。 而依据该轨迹优化的设计
   度可增加到 60% ~ 80% ,进入干燥后期时,则需将                      既可以利用经验知识,也可通过一种更智能方法即
   空气温度和相对湿度分别降低到 50 益 和 10% ,从                      基于数学模拟的动态优化来实现。 目前,虽尚未有
   而保持足够的干燥速度的同时避免产品营养元素的                            关于压差闪蒸联合干燥动态优化策略的研究报道,
   降解。 Jin 等  [52 - 53] 在西兰花干燥中使用了类似的干               但与动态优化密切相关的水分传递及模型构建研究
   燥优化策略,从包含降解和干燥速率的湿温状态图                            已经开展,如毕金峰等          [56] 、王雪媛等   [57]  对不同预干
   的最佳干燥轨迹中得到了优化干燥策略,当干燥过                            燥温度苹果片脉动压差闪蒸干燥过程中的水分扩散
   程绕过降解速率高的区域时,计算得出的西兰花维                            变化的研究,利用低场核磁共振技术(low鄄field nu鄄
   生素 C 保留率可比最佳恒定干燥条件下提高 37% 。                       clear magnetic resonance, LF - NMR) 的 T2 反演谱
   Hadiyanto 等  [54]  为实现面包烘烤中与干燥相关的动                图,揭示了闪蒸瞬间苹果片内水分扩散特性和水分状
   态优化,研究了同时应用对流、辐射和微波加热的最                           态的变化。 此外,Gao 等        [58 - 59]  对苹果脆片在压差闪
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