流化床干燥实验思考题,响应面试验优化甘薯渣流化床干燥工艺

 2019-01-12 13:24:32   |    566   |    盛力干燥机   |    
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甘薯,又名甜薯、地瓜等,具有产量高、用途广等优点。甘薯加工后会产生大量的副产物——甘薯渣,甘薯渣营养成分丰富,含有淀粉、膳食纤维、果胶、蛋白质等主要物质。近年来对甘薯渣的研究主要集中在成分利用上,对其干燥方式研究较少,鲜湿状态的甘薯渣水分含量大,难以长期保存。由于湿甘薯渣保存周期短和传统干燥方式的缺陷,干燥方式越来越重要,干燥可以降低产品质量、减少贮藏和运输成本并延长贮藏期,作为工业化生产的重要方式,已被广泛应用。

来自西南大学食品科学学院的田俊青、马小涵和赵丹等人选用传统干燥方式(电热恒温鼓风干燥)将湿甘薯渣水分质量分数降到60%,再用流化床干燥至质量不再变化,研究不同单位面积加载量、空气流量、床层温度因素条件下甘薯渣流化床干燥特性,以20 目过筛率、干燥时间为评价指标,对甘薯渣流化床干燥工艺进行响应面分析,最终得到生产甘薯渣的最佳组合条件,在此条件下进行粒度、密度、硬度、扫描电子显微镜分析,并与传统干燥方式作对比,以期为甘薯渣的长期保存、深加工与利用提供基础研究和参考。

单因素试验结果

1单因素试验结果

1.1 单位面积加载量对干燥特性的影响

评分随着单位面积加载量的增大不断升高后降低,当单位面积加载量为2 400~5 600 g/m

2

时,综合评分显著增大(P<0.05),当单位面积加载量为5 600~8 800 g/m

2

时,综合评分显著减小(P<0.05),且加载量为4 000 g/m

2

和7 200 g/m

2

时,综合评分并没有显著性差异(P>0.05)。当单位面积加载量在5 600 g/m

2

时,综合评分最高,选择单位面积加载量4 000、5 600、7 200 g/m

2

做最佳工艺筛选实验。

1.2 空气流量对干燥特性的影响

综合评分随着流量的增大先不断升高后降低,当流量为50 m

3

/h时,综合评分达到最大值,当空气流量为30~50 m

3

/h时,综合评分显著增大(P<0.05),当50~60 m

3

/h时,综合评分显著减小(P<0.05),但20 目过筛率没有显著性差异(P>0.05),当流量为50~70 m

3

/h时,考虑时间因素,综合评分具有显著性差异。当空气流量在50 m

3

/h时,综合评分最高,故选择空气流量在40、50、60 m

3

/h做最佳工艺筛选实验。

1.3 床层温度对干燥特性的影响

综合评分随着床层温度的增大先不断升高后降低,当床层温度为50 ℃时,综合评分达到最大值,当床层温度为30~50 ℃时,综合评分显著增大(P<0.05),当床层温度为50~70 ℃时,综合评分显著减小(P<0.05),当温度为40 ℃和60 ℃时,20 目过筛率没有显著性差异(P>0.05),考虑时间因素,综合评分具有显著性差异(P<0.05)。

回归模型的建立和方差分析

2回归模型的建立和方差分析

3 个因素对流化床干燥甘薯渣综合评分的影响大小顺序为单位面积加载量>空气流量>床层温度。单位面积加载量、空气流量、床层温度对流化床干燥甘薯渣综合评分的影响极显著,单位面积加载量和床层温度、空气流量和床层温度、单位面积加载量和空气流量的交互作用显著;二次项中单位面积加载量和空气流量对流化床干燥甘薯渣综合评分的影响均极显著。

3因素间交互作用结果

综合评分随流量的升高出现先增大后轻微减小的趋势。在试验水平范围内,综合评分随单位面积内加载量的升高出现先增大后减小的趋势。

4最佳工艺的确定与验证

在工业生产中为了便于实践操作,对优化条件的参数取整后修正为单位面积加载量5 300 g/m

2

,空气流量50 m

3

/h,床层温度52 ℃。

5流化床干燥甘薯渣的性质

5.1

相同工艺条件下2 种干燥方式甘薯渣性质对比

在第4 节所得最佳工艺条件下2 种干燥方式在过筛率、堆积密度、硬度等指标具有显著性差异。堆积密度明显提高25.8%。甘薯渣的硬度明显减小。

5.2

相同工艺条件下2 种干燥方式甘薯渣扫描电镜对比

扫描电镜明显可以观察到样品中的淀粉颗粒,传统干燥的样品,表面结构致密,淀粉被夹杂在其中,而流化床干燥的甘薯渣,结构松散,较多淀粉裸露在表面。

结    论

结    论

对流化床干燥甘薯渣综合评分的影响大小顺序为单位面积加载量>空气流量>床层温度,从回归模型中得到最佳工艺参数为单位面积加载量5264 g/m

2

、空气流量52.73 m

3

/h、床层温度51.33 ℃,此条件下综合评分预测值为0.790,验证实验结果预测精度为93.60%。与传统干燥方式相比,干燥时间缩短,流化床干燥制得的样品20 目过筛率82.3%,堆积密度为0.446 g/mL,密度明显提高25.8%;硬度485.382 g,且硬度明显减小;扫描电镜中颗粒内部空隙增大,样品松散,可减小粉碎成本。本研究结果为工业化干燥、延长保存时间及其深加工生产提供理论依据。

修改:李莹

修改:李莹

编辑/责编:张睿梅

编辑/责编:张睿梅

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化工原理实验思考题参考答案2017:https://wenku.baidu.com/view/4de9ef7bc381e53a580216fc700abb68a882ad4e.html

用户评论

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