基于相似理論枸杞熱風段干燥過程模型研究

于日照

（中糧山萃花生制品（日照）有限公司，山東日照 276800）

0 引言

枸杞的初始含水率在90%左右[1]，經過脫蠟處理后的枸杞，晾干枸杞表面的水分[2]。前處理好的枸杞進入熱風段干燥，熱風溫度過低容易使枸杞在干燥的過程中變質，過高容易使枸杞出現焦糊現象，影響品質[3]。枸杞干燥的過程中，影響枸杞水分的因素較多，本文采用相似理論中的量綱分析方法[4]。

1 枸杞熱風相似準則的導出

分析并確定枸杞熱風段干燥過程影響枸杞水分的相關因素，受實驗條件限制，選取以下物理量來研究枸杞熱風段干燥過程的枸杞水分相似準則（表1）[5]。

表1 熱風段影響枸杞水分干燥過程的主要物理量及量綱

根據表1采用MLT量綱系統建立如下的函數關系式，對于t1：

此式表示，與t1有關的π項為：t1/t2。同理，與V、m0及m有關的π項分別為：

2 枸杞水分相似型經驗公式的建立

實驗樣品用寧杞2號（銀川市，寧夏回族自治區），用實驗方法確定式（4）中具體函數關系，實驗在中糧集團（山東省，日照市）進行。所用到的設備是熱風-微波組合干燥機，結構（圖1），實驗變量選擇（表2）。

圖1 立式熱風-微波組合干燥機系統示意圖

表2 試驗中各變量的取值范圍

3 數據處理

對于表中的數值用matlab進行各點的直線擬合，將各分段直線分別看成回歸直線，在這些回歸直線之間沒有顯著差異的條件下，求取公共回歸直線方程。將兩條直線進行擬合得各自的回歸直線方程為：

首先，對兩條直線Y1和Y2進行顯著性的檢驗，經過計算均無顯著差異故所求的公共回歸直線方程為：

運用上述方法，經過檢驗，導出其余5各組分方程，其組分方程如下所示：

表3 與的實驗結果

表3 與的實驗結果

表4 與的實驗結果

表4 與的實驗結果

表5 與的實驗結果

表5 與的實驗結果

4 檢驗組分方程

將式（4）、（5）所示的組分方程以及常數數值代入上式，可以得到：

式中，代入π1=4，可得 0. 615≈ 0.612。兩者的誤差小于5%，這說明組分方程的直線性很好，是一個比較理想的檢驗結果。將式（2）、（3）所示的組分方程以及常數數值代入上式，可以得到：

式中，代入π2=35424，可得：0. 540≈ 0.518。兩者的誤差小于4%，這表明組分方程的直線性很好，是一個比較理想的檢驗結果。將式（6）、（7）所示的組分方程以及常數數值代入上式，可以得到：

式中，代入π3=80，可得：0. 977≈ 0.957。兩者的誤差小于3%，這表明組分方程的直線性很好，是一個比較理想的檢驗結果。綜上所述，檢驗結果滿足工程需要，因此函數的關系式符合乘積的關系。

因此，4π的方程為：

將實驗參數數值代入式（4）中，得經驗公式：

5 結論

1）每個試驗號按正交的方案實施3次，每隔2 h取一次測量實驗結果，再把3次實驗數據取其平均值。實驗測出實際枸杞即時含水率和用推導出的相似理論經驗公式預測含水率折線如圖2所示，從圖中可以看出，枸杞即時含水率的預測值與實測值的最大相對誤差為3.3%，最小相對誤差只有0.7%，這表明經驗公式（1）可以比較準確的預測和分析在本試驗預定的參數范圍內枸杞的即時含水率。

圖2 枸杞實際含水率值與模擬含水率值

2）不同熱風溫度對枸杞干燥的影響：從圖3可以看出，45℃～55℃時，干燥的周期長、效率低，所以不適用；55℃-65℃干燥的品質較差，原因是：介入熱風溫度過高，使部分枸杞表面出現焦糊變黑的現象，無法保證成品的外觀質量，不適用；45℃（3 h）-55℃（5 h）-65℃（3 h）時得到的枸杞干果外觀品質、干燥時間較前兩種熱風段溫度干燥后的成品好、干燥時間短，而且枸杞表面沒有破損，所以適合枸杞初期的干燥處理。

圖3 不同熱風溫度對干燥的影響