曹平, 屈维丽, 臧鹏

(中国航天员科研训练中心,北京 100094)

脱水米饭冷冻干燥传质模型推导与初步应用

曹平, 屈维丽, 臧鹏

(中国航天员科研训练中心,北京 100094)

通过控制影响传质的压力、温度等环境因素,研究了冷冻干燥过程中脱水米饭在不同压强(100、60、20 Pa)和温度(60、50、40、30℃)条件下,水分升华速率的变化情况,并建立了相应的传质方程。实验结果表明,升华速率与干燥时间存在显著的线性关系,且传质方程与辐射传热型单侧传热单侧传质模式下的实际过程一致。

冷冻干燥;传质方程;米饭

冻干制品是航天食品中重要的产品类型,如何根据物料特性选择最佳的冷冻干燥工艺,是确保产品质量的关键[1-2]。描述冷冻干燥过程的URIF模型是目前常用的经典模型,该模型建立的数学方程描述了水分升华速率随干燥时间的函数关系[3-4]。由于在应用URIF模型指导生产实践时,该模型假设物料表面温度不变,然而实际干燥过程中在工程技术上想要维持恒定的物料表面温度是很难做到的,故该模型在应用中存在着线性关系适用面窄、随机产生误差较大、控制因素难以判断等局限性。作者试图将物料表面温度Ts视为干燥时间t的函数,并根据冷冻干燥试验数据,推导出描述干燥进程的数学方程,满足优化干燥工艺的需求。

1 材料与方法

1.1 材料

稻米:市售东北粳米。

1.2 设备

L G0.2型冷冻干燥机:航天科阳公司制造。

1.3 米饭制作工艺流程

稻米[5-6,7,20]→淘洗→清水室温浸泡20～25 min[8-10]→调整米水比为1∶1.4～1.6(即含水率58%～62%)→常压蒸煮25 min→保温10 min→离散[10,17-18,21]。……