题目：气体射流冲击节能技术在苹果干燥加工中的应用研究

气体射流冲击节能技术在苹果干燥加工中的应用研究
摘       要
在食品工业中，食品的生产、加工过程中都需要消耗大量的能源；因此节能问题就成为企业降低成本提高利润的重要手段之一。在大多数果蔬制品的前期加工过程中，果蔬制品的脱水烘干过程尤为显得更加重要，而这一过程要消耗大量的能源，因此如何降低干燥过程中的能耗，以及研究提高能耗的利用率也是研究的课题。本研究是以西安市洛川产的红富士鲜苹果为主要原料，采用食品工业加工干燥高新技术—气体射流冲击节能干燥技术，来研究气体射流冲击节能技术的能耗和研究苹果脆片、苹果丁、苹果条的加工干燥的最佳工艺参数。本课题研究分四个部分：第一部分，通过查阅大量的中外文资料确定课题研究方向，即文献综述部分。第二部分，通过苹果片干燥物料的正交试验确定较佳的气体射流冲击干燥的工艺参数。第三部分，以第二部分的结论作为气体射流冲击干燥的固定参数来对比热风干燥、微波干燥、真空干燥、真空冷冻干燥在能量消耗方面的研究，以及加热管余热回收装置和不加此装置的节能研究。第四部分，按照通用旋转组合设计试验方案，通过单因子试验确定各单因子的最佳值或范围，然后通过二次通用旋转组合设计试验，研究得出最佳干燥苹果片、苹果条、苹果丁的干燥工艺参数。
本研究的试验结果如下：
1. 在相同品质和大小的苹果片物料的条件下（苹果原料为西安市洛川产红富士鲜苹果，切片厚度8mm）通过对比热风干燥、微波干燥、真空干燥、真空冷冻干燥在能量消耗方面的研究发现：除了微波干燥外，气体射流冲击干燥在能量消耗最少，比热风干燥节能47.80%，比真空干燥节能46.23%，是真空冷冻干燥能耗的1/10，其单位能耗为30.352±0.01MJ·kg-1。在干燥时间相同的情况下，气体射流冲击干燥增加热管余热回收装置和不加热管余热回收装置相比加热管余热回收装置时可以节约能耗11.72%。
2.试验结果表明干燥温度对产品的品质有显著的影响，温度对产品品质的影响呈负相关变化，随着温度的升高产品的品质呈降低趋势，苹果物料的形状大小，喷嘴到物料的距离对产品的复水比（Y1），感官评价（Y2），Vc的含量（Y3）有一定的影响。影响苹果干燥加工的因素由大到小依次顺序为干燥温度>苹果物料的形状及大小>喷嘴到物料的距离。
3．不同形状的苹果物料最佳工艺参数确定，试验采用二次通用旋转组合设计：
3.1苹果片干燥参数的优化方程及最佳工艺选择（R2>0.8）
Y1=4.15251-0.49728X1+0.37344X2+0.55094X3+0.22553X12-0.17221X22-0.47803X32
Y2=8.48858-0.82076X1+0.71292X2+0.59633X3-0.38931X12-0.81358X22-0.77645X32+ 0.26250X1X3
Y3= 3.86261-0.40312X1+ 0.23621X2+ 0.58142X3 -0.15815X32-0.14250X1X2
在实际生产过程中不可能对每一个产品指标面面俱到，因此根据每个因素试验的最优指标值取平均值（取整数）作为苹果片干燥的最佳工艺参数。所以苹果片的最佳工艺参数为：干燥温度（X1）=66℃，喷嘴到物料的距离（X2）=171mm，干燥苹果片的物料厚度（X3）=9mm。
   3.2苹果条干燥参数的优化方程及最佳工艺选择（R2>0.8）
Y1=4.01487 -0.14069X1+0.44859X2+0.52118X3+0.24489X12
-0.23418X22-0.37737X32+0.29000X1X2+0.19250X1X3+0.11250X2X3
Y2=8.09162-0.23075X1+0.35852X2+0.43112X3+0.23793 X12
 -0.24113 X22 -0.38432X32+ 0.38625 X1X2+0.28875 X1X3+0.20875 X2X3
Y3= 3.90631-0.30098X1+ 0.14035X2+0.50114X3 -0.13781X12
-0.24034X32-0.63125X1X2+0.17375X1X3-0.15625X2X3
根据每个因素试验的最优指标值取平均值（取整数）作为苹果条干燥的最佳工艺参数。所以苹果条的最佳工艺参数为：干燥温度（X1）=68℃，喷嘴到物料的距离（X2）=168mm，干燥苹果条的大小（X3）（宽×高）=10mm。
3.3苹果丁干燥参数的优化方程及最佳工艺选择（R2>0.8）
Y1=3.01845+0.41404X2+0.37420X3+0.32371X12-0.16949X22-0.32329X32
Y2=7.63826-0.21418X1+0.36199X2+0.44113X3+0.21096 X12
-0.25043 X22 -0.40245X32+ 0.37875X1X2+0.26875 X1X3+0.22375 X2X3
Y3=3.03458-0.21797X1+0.16675X2+0.51482X3-0.09001X12
+0.06025X22-0.58250X1X2
根据每个因素试验的最优指标值取平均值（取整数）作为苹果丁干燥的最佳工艺参数。所以苹果丁的最佳工艺参数为：干燥温度（X1）=69℃，喷嘴到物料的距离（X2）=170mm，干燥苹果丁的大小（X3）=10mm见方。
关键词：气体射流冲击，节能，干燥，苹果