马铃薯小麦复合面条热泵干燥特性及数学模型的研究

摘 要 以马铃薯粉及小麦粉为原料，制作复合面条,研究不同温度和风速作用下复合面条的热泵干燥特性，并建立热泵干燥数学模型。实验结果表明：干燥温度越高，风速越大，热泵干燥处理时间则越短；温度对

复合面条的干燥速率影响较大，而风速影响较小，降速干燥阶段为热

正相关，热

程的主要阶段；Midilli彳好地反映复合面条的干燥过程，拟合效果较好，实验值和预测值吻合度高；有效水分扩散系数与温度风速均呈

低，活化能为21. 16 kj/mol。研究结果可为复合面条的热泵干燥提供参考。数学模型

关键词复合面条热 率中图分类号:TS201. 1 文献标志码:A 文章编号：1003 -0174(201910 -0007 -09)网络首发时间：2019 -09 -09 10 ：17 ：33网络首发地址：http ：//kns. cnki. net/kcms/detail/11.2864. TS. 20190906. 1545.036. html2015年,我国实

主粮化 ,蓼成小麦 面 特性的影响，并建立相应的面条的

为我国又一大主粮⑴，其营养丰富，淀粉含量高［，］,

学模型，以期

和控

化生产能 ，且脂肪含 ,

品。

的食考°接 面条中，能直接保留马铃的营养物质,增加面条的膳食纤维和维生素含量、 降低面条的热量⑷，进而迎合消费者对低热量、高膳

1材料与方法1.1材料与仪器食纤维主食的 °气为介质,利用高

的空马铃薯;小麦粉。GHRH -20型热泵干燥机(图1) ；HC -200型粉气带走物料中的

的

，使物料达 的效果，传统接把高温高湿的空气排出,而热泵干°(heat pump drying, HPD )能够回收高温高 气

这一部分的能量,重 利用，降低能耗的 又提高了产品的质量［-6］,其作为一种现代干燥技

术⑺，具有高效节能，绿色环保，安全可靠的特

点［-10］°另外热泵干燥还适合于热敏性物料的干

目 众多领域，例如:食品、农产品、木材制药等等行业［1，12］°目前国外已有一些对于乌冬 面,意大利面的干燥动力学研究：13,14］，提出了干燥模 型,但是国内对于面条的

大多停 其工艺图1热泵干燥原理图研究上［5，16］°本实验主要研究热泵的温度风速对马基金项目：国家自然科学基金(31671907),河南省高校科技创新

计划(16IRTSTHN009),国家重点研发计划

(2017YFD0400901)，智汇郑州1125 才计划”(郑政 ［2017］40 号)收稿日期：018-11 -30作者简介： ，女,1992年出生，硕士，农产品加工与储藏通信作者： ，男，1971年出生，教授，农产品加工与储藏1.2实验方法1. 2. 1

全粉的制备马铃薯经过清洗 切片后，用1.5%柠檬酸,1.0% VC,0. 15% CaCl2护色浸泡20 min 护色处理。将护色后的蒸煮，确保

充

煮3 min，取出冷却，然后

8中国粮油学报2019年第10期分糊化但又不破坏细胞壁。蒸煮完成后，将马铃薯 片置于温度为60 C、相对湿度为10%、风速为1.5 m/s的热泵干燥箱中，干燥完全后，用粉碎机制

备马铃薯全粉。1. 2. 2原料预处理复合面条由160 g小麦粉、40 g

马铃薯粉、2 g食盐、80 mL蒸憎水经和面、延压、切条

而成°1.2.3实验设计选取热泵干燥温度、风速为研究参

数，对干燥特性的影响，建立相应的数学模型。每组 实验重复3次。1. 2. 3. 1干燥温度:设定风速为1.5 m/s,面条厚度

为1.5 mm为恒定条件,选取热泵干燥温度为30,35、 40,45、50 C，对马铃薯小麦复合面条的干燥特性进

研°1.2. 3. 2干燥风速:设定温度为40 C，面条厚度为1. 5 mm为恒定条件，选取热泵风速为0. 5、1. 0、1. 5、2. 0、2. 5 m/s,对马铃薯小麦复合面条的干燥特性进

研°1.2.4指标测定1. 2. 4.1干基含水率和干燥速率的测定复合面条的干基含水率按式(1)计算［17］ °Xmt —mm(1)式中:叫为t时刻物料的质量/g;m为湿物料中 绝干料的质量/g°干燥过程中的干燥速率按式(2)计算°UT T

-+ At(2)式中:Xt为t时刻干基含水率/g/g;X, + At为t + At

时刻干基含水率/g/g;At为时间间隔/ h°1.2. 4. 2水分比的测定水分比MR表示干燥过程中某一时刻下物料还

含有的水分［18］°按式(3)计算°MR =

()式中:MR为水分比,X。为初始干基含水率,Xt为t时刻干基含水率、X。为平衡时刻干基含水率。1. 2. 4. 3有效水分扩散系数的测定本实验所用面条为长方柱形状(500 mm X2.5 mmX1 mm),其长度远大于宽度和厚度,水分扩

散主要沿着宽()、厚()两个方向同时进行,所以其

水分扩散特性为二维平面扩散［19］°由Newmen公式

可得水分比(MR),如式(4)所示。M, -MeM0 -M。式中:M0为初始干基含水率/g/g；Mt为在任意干 燥t时刻的干基含水率/g/g;M。为平衡时刻干基含水

率/g/g;为面条宽度/m;y为面条厚度/m°水分在宽度厚度方向上的扩散可以分别看做是

一维平板状物料的扩散，根据Fick第二扩散定律可

得方程如式(5 )所示。(Mt -M。)=亘 y 1'M0 - mJ,

n2 纟(2n + 1 )2exp[(2n + 1) 2 n2Dt-(5)式中：=为有效水分扩散系数/m2/s；厶 为物料宽度或厚度的一半/m；为干燥时间/s;n为组干燥过程中，复合面条体积略微缩小，变化不

大,为了便于研究:假设a：干燥过程中，面条的组织

结构均匀，各方向的扩散系数相等，即2 =乞=D； b：干燥过程中面条体积不变，即厶一定。由式(5)取 n = 0

( 6)°式中:厶为物料厚度的一半/m;/为物料宽度的

一半(/m°为了计算方便，将式(6)两端取自然对数得7)°lnMR=ln (n)-玳 缶)t

⑺由式(8 )可以看出，加MR与时间t呈线性关系,

有效水分扩散系数D可由其斜率求出。数据可由0rigin & 5软件拟合得出。1.2. 4. 4活化能的测定活化能表示一个干燥进程的发生所需要输入的 最小能量(［20］，用阿伦尼乌斯公式来计算，表示方法如8)°D = Qexp(-斜

⑻式中:D为有效水分扩散系数/m2/s ；为阿伦

尼乌斯公式指数前因子/k /m2/s;仗为活化能 /kj/mol;

R为摩尔气体常数J/(mol -K); 丁为热力学温 度/K°将式(8)两边取自然对数得：ln° = ln°E

0 - 諒(9)第34卷第10期李叶贝等马铃薯小麦复合面条热泵干燥特性及数学模型的研究9由式(9 )可以看出,lnD与时间1 化能Ea)可由其斜

(/T呈线性关系，

由origin 8. 5质量传递过点所用时间分别为300、260、220、200、160 min。温度50 C

拟 出1.2. 4.5薄层干燥模型的物料 程

。出。 比 30 C 46.67% ° 从图2b 看出，面条的干燥过程只有降速

，干燥速

,

，属于内部扩散控制,温度为50 C ，干燥速 快，随杂的

实验研究，总结

着温度的 期时，干燥程，

通

与物料的物理特性密切相关°众多学者速率相差较大，干燥的中后期 显减小，后期基本相同°由此说

的影响 显著。随着

，干燥速率差异明物料的 理论、半度对度的不断提高，理论和经验模型用于描述

型 示[1,2]°程中物料 比随1的 化 ° 实验 7 的 薄 层学研 ,

面条与 气 的温差 增大，物料内部面

表1的压力梯度不断变大，最终致使热流密度加大，有效 升传热速率;另

面，温度的提升能够

相对薄层干燥模型型方程MR = exp( - kt度并加速物料中 的气化速度,从而提高了蒸模型名称NewtonPage)MR 二 exp( - kt\")汽压差，使 快；提高

更快地从物料中蒸发，传质速 I度还使物料温度随 升，内部水分Henderson and PabisTwo - termLogarithmicMidilliMR = a exp( - kt)MR = aexp( - kt) + bexp ( - k11)MR = a exp( - kt) + cMR = a exp( - kt\" ) + btMR二exp( - (kt)\")运 剧，提高内部扩散速率°因此，提升温度能够有效 高 面 的 效 。0.50,0.45- 0.40\\

_\\

<0.35J 030I

Modified page运用7 误差RMSE

型对 面2，拟合程度的优劣用相关系数R2，卡方尢2和均方根

—30兀+35 弋—40 兀— 45 兀— 50 兀,越大，RMSE和x越小，说明瞩 0.25*0.200.150.100.05°，050

拟合程度越好。R2、2和RMSE按式(10)〜式(12)

计算°疋二1 -七 -S (MRexp-MRpJ2S (MRexp,,-MRpJ2NS (MRexp,,-MRpJ2N . . . 30050 100 150 200 250(10)0.6干燥时间/min

a干燥曲线亠30+ 35—40—45—50(11)0.4RMSE 二S (MRNexp, -MRpre,)2N(12)点实验值的

比；0.2式中:MRexp,第i

MRpr,为第i 1.3数据处理点型预测的 比;N为实验0.00.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35组数; 项的 °Oringn 8. 5和DPS 7. 0进行分析处理。干基含水率b干燥速率曲线图2不同温度下马铃薯小麦粉复合面条的干燥曲线及干燥速率曲线2.2不同风速对马铃薯小麦复合面条热泵干燥特

2结果与分析2.1不同温度对马铃薯小麦复合面条热泵干燥特

性的影响风速

燥速率图如图3

小麦 面 的 。从图3a

和性的影响看出，在温度为度 小麦 面 的 和40 C，风速为 0.5、1.0、1.5、2.0,2.5 m/s,面条干燥

燥速率图如图1 。从图2a 看出，在风速为至终点 240,220,200,180、160 min °1.5 m/s,温度为 30、35、40、45、50 °C，面条干

风速为2. 5 m/s 比0. 5 m/s缩短了10中国粮油学报2019年第10期33.33% °由图3b可见，物料脱水速率随着风速的 高而有

升。 面条的

程中，气既作

的载 ，又作 的载 ,对于物料的传质 非常重要的作用° 气只通过对流的 对物料

，因而风速增大，对流加强,物料表面的湍

激烈,边界层变薄，表面扩散 小,干燥速 快。因为风速的化对于物料表面的质热传递影响较大，对物料内

部骨架的影响较小。而面条致密型食品原料，其内

部扩散 远大于表面蒸发 ，内部传质过程决定

的 速率,风速对 速率的明显没有温度大。0.50l0.450.5 m/sj —♦— 1.0 m/s0.40\\

<0.35\\

-■- 2.01.5 m/sm/sS°-30t 2.5 m/s瞩 0.25*0.20-0.150.100.05°'°50

50

100 150 200 250干燥时间/min

a干燥曲线0.60.5 m/s1.0 m/s1.5 m/s0.42.0 m/s2.5 m/s0.20.10.00.10 0.15

0.20

0.25 0.30 0.35干基含水率b干燥速率曲线图3不同风速下马铃薯小麦粉复合面条的速2.3热泵干燥数学模型的建立2. 3. 1 型的实验对

度和风速条件下复合面条热泵干燥的MR

析,选取了 7 学型（表1）拟合，相应的

、R2、RMSE和比2，见表2°R2越大、RMSE和x2越小，数据拟合结果越好，通过对

实验结果的分析，发

的

Hender­

son and Pabis和Midilli模型的拟合较好，且RMSE分

别为 0. 001 2 〜0. 005 7 和 0. 000 1 〜0. 001 5 ,2分别

为 1.05 X10-4 〜8. 52 X10-5和 1. 89 X10-5 〜3.48 X

10-7均较优，说明这2个模型的拟合效果较好。对比

这2 型的的各个指标 ，考虑到拟合效果和

实 ， Midilli

型作 型，小麦

面条的 工厂化

理论和数据依° Midilli 型的实验 和拟 比 ，图 4 °・30弋实验值♦ 35弋实验值▲ 40弋实验值▼ 45弋实验值・50 %实验值 ——

Midilli预测值8 000 12 000 16 000 20 000 干燥时间/min-0.5 m/s实验值♦ 1.0 m/s实验值▲ 1.5 m/s实验值▼ 2.0 m/s实验值----・Midilli2.5 m/s预测值实验值 图4不同温度和风速条件下Midilli模型预测值与实验值比较2. 3. 2 Midilli模型的求解与验证Midilli模型中的 a、、和b与复合面条干燥的温度（八°C ）和风速（,m/s）相关,是温度

和风速的函数° 出温度和风速对模型的影响，拟

次多项式逐步回归拟

° a、、和b的公式见式(13)〜式(16)°a = 4。+ 缶 T + A? Q + 缶兀 + 人4 严 + 人 ^2 (13)h = ^0 + T + ^2 V + ^3 T^ + ^4 T + ^5 /

(14)n = C0 + C] T + C2 v + C3 Tv + C4 T2 + C5 v2 (15)b =

+ D] T +v + D3 Tv + D4 T + D5 V

(16)采用多元二次多项式逐步回归方法，求解Midilli

方程中 a、、n和b的回 程，剔除不显著的影响因素(P >0. 05) °Y = 7. 702 9 - 7. 909 2 v - 0. 003 1 T2 + 0. 427 2V2 +0. 154 4 Tv (17)Y = 0. 301 78 -0. 350 6 v -0. 000 1 T2 +0. 031 8v2 +0. 005 5 Tv

(18)第34卷第10期李叶贝等马铃薯小麦复合面条热泵干燥特性及数学模型的研究11型风速/m/s温度30354045/cR2表2各薄层干燥模型的统计分析结果光2RMSE模型系数k = 2. 935 3 x10-4k = 3.367 1 x10-40. 978 80. 975 10. 971 80. 976 90. 981 60. 953 80. 960 37. 442 9 x10-48. 257 7 X10 -48. 943 8 x10 -40. 095 50. 062 40. 055 60. 076 80. 088 40. 057 10. 066 30. 061 50. 047 20. 063 80. 002 50. 003 40. 004 10. 005 40. 008 30. 007 90. 006 10. 003 70. 006 30. 003 20. 001 70. 002 10. 001 20. 001 30. 004 20. 005 20. 005 70. 003 40. 002 90. 002 20. 001 20. 001 10. 001 50. 001 80. 001 90. 004 10. 003 60. 005 90. 004 20. 003 40. 001 30. 001 20. 000 90. 000 40. 001 00. 003 40. 005 80. 004 60. 003 50. 001 71.5k = 3. 818 8 X10-4k =4. 378 0 x10-4k =4. 951 3x10-4k = 3.232 3 X10-4k = 3.550 4 x10-4k = 3.925 5 x10-4k =4. 335 2 x10-4k =4. 816 7x10-4k =0. 001 2, =0. 828 8k =0. 001 5, =0. 823 3k =0. 001 7, =0. 817 4k =0. 001 6, =0. 834 8k =0. 001 4, =0. 870 4k =0. 002 0, =0. 778 7k =0. 001 9, =0. 791 8k =0. 001 7, =0. 820 9k =0. 001 4, =0. 850 4k =0. 001 2, =0. 884 1a =0. 839 9, =2. 458 9 x10-4a =0. 824 5, =2. 773 6 x10-4a =0. 810 8, =3. 102 6 x10-4a =0. 817 7, =3.608 1 x10-4a =0. 843 9,k =4. 229 1 x10-4a =0. 790 5, =2. 533 3 x10-4a =0. 796 4, =2. 815 0 x10-4a =0.817 6, =3.212 3 x10-4a =0. 838 1 , =3. 654 4 X10-4a =0. 868 3,k =4. 220 9 x10-4a =0.382 4, =0. 001 9, =0. 796 1,k: =2. 363 1 x10-4a =201.76, =0.007 4, =0.785 4 為=2. 670 7 x10-4a =624. 29, =0. 009 5, =0. 799 4,k〔 =1.313 2x10-56. 964 6 x10-45. 743 0 x10-40. 001 50. 001 39. 120 1x10-46. 570 9 X10-43. 971 2xl0-49. 042 9 X10-51.220 6 X10-41. 513 6x10-41. 571 7x10-4Newton500.51. 01. 5400. 971 60. 979 70. 987 82. 02. 530351. 50. 997 40. 996 30. 995 20. 994 70. 991 50. 993 40. 994 94045Page502. 631 8x10-41. 855 3 x10 -41. 627 1 x10-41. 385 8 x10 -40. 51. 01. 5400. 995 60. 992 30. 995 72. 02. 530351. 51.524 2X10-41. 378 5 x10 -40. 998 10. 997 90. 998 40. 998 40. 995 30. 994 90. 994 96. 539 6 X10 -56. 96 94 x10-54. 978 7 x10-54. 755 6 x10-54045Hender andPabis501.435 8 x10 -40. 51. 01. 52. 286 0 x10-41. 631 1x10-4400. 996 10. 996 70. 997 31.249 5 X10-41.049 7 X10-48. 523 8 x10 -52. 02. 530351. 50. 998 60. 998 80. 998 30. 997 90. 997 90. 995 50. 996 24. 832 2X10-54. 004 2X10-55.413 8x10-54045a = - 41. 63 ，k = 0. 0066. 340 8 x10 -56. 211 6x10-58, =0. 817 8，i =3.608 2 x10-4a = -109. 11 , =0.382 9, = 0. 830 6,】=4. 133 1x10-4a =2. 308 2, =0.003 0, =0. 714 6,】=2. 344 3 x10-4a =698.94, =0. 008 0, =0. 731 8

Two - term500. 51. 01. 51.471 7x10-41. 223 1 x10-41. 666 1 x10-4=2. 642 6 x10-4400. 994 80. 995 50. 996 0a = —81.81 , =0.510 9, =0. 817 7,】 =3.212 4x10-4a = —41.24, =0.068 0, =0. 838 2,k: =3.654 5 x10 -4a = -109. 11 , =0.038 3, = 0. 868 3

2. 02. 530351. 51.469 7 X10-41. 278 6 x10-4=4. 220 9 x10-40. 998 10. 998 10. 999 00. 999 50. 998 90. 995 20. 994 36. 719 1x10-56. 293 4 X10-53. 055 2 x10 -51.448 7 x10-5a =0.837 9, =2. 409 5 x10 -4 , = -0. 004 0a =0. 820 1 , =2. 662 5 X10 -4 , = -0. 007 9a =0. 804 6,k =2.926 9 x10 -4 c = -0.011 2a =0. 807 8,k =3.364 2 x10 -4 ,c = -0.012 9a =0. 823 3,k =3.697 6 x10 -4 ,c = -0. 025 8a =0.789 9,k =2.514 9x10-4 ,c = -0. 001 4a =0.794 6,k =2. 758 7 x10 -4 ,c = -0. 003 9a =0. 813 5,k =3.102 2 x10 -4 ,c = -0. 006 7a =0. 827 9,k =3.398 8 x10 -4 ,c = -0. 001 4a =0. 851 7,k =3. 850 1 x10 -4 ,c = -0. 001 74045,Logarithmic503. 504 6 X10-52. 536 8 x10 -41. 810 8x10-41. 349 1 x10-40. 51. 01. 5400. 995 80. 997 30. 998 82. 02. 58. 598 1 x10 -53. 827 5 x10 -512中国粮油学报表22019年第10期型风速/m/ s温度/ °c3035R2x24. 641 3 X10-6RMSE型系a = 1.015 8 , =0. 002 0 ,n =0. 768 9 ,b = -1.496 2 x10-6a = 1.004 0 ,h =0. 002 3 ,n =0. 763 5 ,b = -1. 930 1 x10-6a =0. 882 8 , =9. 412 9 x10-4 ,n =0. 080 1 ,b = -4. 079 2 x 10-7a =0. 799 9 , =3.478 5 x10-4 ,n =0. 999 1 ,b = -1.003 7 x10-6a =0. 776 6 , =2. 548 9 x10-4 ,n = 1. 048 3 ,b = -1. 989 7 x10-6a =2. 022 2 , =0. 078 3 ,n =0. 385 0 ,b = -6. 139 1 x10-6a = 1.602 9,h =0. 035 9,n =0. 469 9,b = -5.402 1 x10-6a = 1.464 9 , =0. 021 6,n =0. 532 9,b = -4. 916 9x10-6a = 1. 242 2,h =0. 009 1 ,n =0. 633 9,b = -4. 556 6 x10-6a = 1.068 9 , =0.003 1 ,n =0. 765 8 ,b = -3.711 5 x1 -60. 999 90. 999 70. 999 40. 999 40. 998 50. 999 90. 999 90. 000 10. 000 30. 000 60. 000 60. 001 50. 000 10. 000 10. 000 10. 000 10. 000 20. 003 20. 004 10. 005 30. 005 90. 009 60. 005 10. 005 90. 004 70. 004 20. 005 09.511 7 X10-62. 043 0 X10-51. 891 6 X10-51.54045Midilli504. 741 7 X10-52. 690 6 X10-61.895 3 X10-63.481 7 X10-70. 51.01.5400. 999 90. 999 80. 999 82. 02. 530357. 106 1 X10-66. 281 3 X10-60. 997 40. 996 30. 995 30. 994 80. 991 20. 994 00. 994 58. 990 3 X10-5h =3.099 2 X10-4 ,n =0. 832 8h =3.570 1 X10-4 ,n =0. 826 3h =4. 062 4 X10 -4 ,n =0. 822 3h =4. 632 1 X10-4 ,n =0. 840 5h =5. 167 6 X10-4 ,n =0. 875 4h =3.485 4 X10-4 ,n =0.781 2h =3. 809 6 X10 -4 ,n =0. 794 7h =4. 163 5 X10-4 ,n =0. 823 0h =4. 550 7 X10-4 ,n =0. 852 4h =4. 991 9 X10-4 ,n =0. 888 71.217 5 X10-41.505 6 X10-41.540451.562 0 X10-42. 624 0 X10-4Modifiedpage500. 51.01.952 8 X10-41.624 1 X10-41.384 2 X10-41.522 7 X10-41.5400. 995 70. 995 30. 995 82. 02. 51.371 7 X10-4Y = - 6. 955 6 + 9. 349 5 v + 0. 004 6 T2 +0. 067 8 v2 -0. 234 2 Tv 0. 000 002 823 v2

MR(a,h,b,n) = a exp( - htn) + bt

2.4 分 数和活 的(19)马铃薯小麦复合面条的有效水分扩散系

3所示，有效

2. 005 2 X10-9 m2/s,在食品

表Y = - 0.000 010 15 + 0. 000 009 269 v -扩散系数范围为8. 113 8 x 10-10〜的有效水分扩散系面条的质小麦复L(20)(21)小型，该模型数10-12〜10-8 m2/s的范围内a °在干燥过程中，

各

麦粉 面

对应公 (21),

的Midilli

度和风速的提高，能够有效的加快 传递,所以随着温度和风速的增加, 面条的有效 ，在实

程的改变°的实验值和预测 2. 3. 3

P =0.01水平上显著相关°扩散系数有

小麦

中，可通

升，由此说

型的验证度和风速能够强化

验证比较，由图5可面条的传质传热度和风速实现干选取40 C、1.5 m/s干燥条件下的干燥实验值

和Midilli 型预测

见，实验值与模型预测值的 程度较高。说明模实验所建立的模型准表3不同条件下马铃薯小麦复合面条的有效水分扩散系数型的拟合程度较好。因此

靠，能够用于

实验3035有效 扩散系面 薄层 程中任的

1.205 7 X10-9意时刻、温度和风速 化预测。1.354 6 X10-91.455 9 X10-9温度/C4045501.710 3 X10-92. 005 2 x10-91.01.58. 113 8 X10-109. 092 0 X10-101. 135 0 X10-9风速/m/s2. 02. 53. 01.382 3 X10-91.442 2 X10-9将lnDeff和1/T曲线进行线性拟合，通过拟合直

线的斜率,计算出

图5 40 C、1. 5 m/s条件下Midilli模型的实验值与预测值比较小麦 面 的活化能,为21. 16 kj/mol (R2 =0.93)°杨玲〔型的

研

型油 风干燥过程中活化能为第34卷第10期李叶贝等马铃薯小麦复合面条热泵干燥特性及数学模型的研究1329. 26 kj/mol,张茜回]等的研究结果显示哈密瓜片

的气体射流冲击干燥干燥活化能为29. 44 kj/mol, 尹晓峰[25]等发现稻谷薄层热风干燥活化能为47.1 kj/mol°马铃薯小麦复合面条热泵干燥的活化

能与热风、气体射流冲击干燥相比，活化能较低，用

热泵进行干燥,能够减小能耗，起到节能减排的的绿

色效果°3结论马铃薯小麦复合面条在热泵干燥中表现为降速 阶段，没有明显的恒速过程。干燥时间随着温度和 风速的增大而减小，因为面条属于致密性物料，内部

扩散为主要水分扩散途径，所以温度对于干燥的影

响明显比风速大,干燥的强化可以着重在温度方面。对不同的干燥模型进行拟合，数据显示Henderson and Pabis和Midilli能够较好的反应干燥过程，但是

Midilli模型最佳。同时对Midilli模型进行了求解及

验证，结果表明Midilli模型能较好地预测复合面条热

程中 比和 速 的 化 °马铃薯小麦复合面条的有效水分扩散系数与温 度和风速呈正相关，活化能较低，为21.16 kj/mol,热

泵干燥能够有效地减少能耗，起到节能减排效果°参考文献[1] 杨炳南，张小燕，赵凤敏，等•不同马铃薯品种的不同加

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University ,2014mathematical modeling of thin layer hot - air drying of rough rice[J]. Food Science, 2017, 38(8)198 -205.Heat Pump Drying Characteristics and Mathematical

Model of Potato Wheat Compound NoodleLi Yebei1 Ren Guangyue1,2 Qu Zhanping1

Duan Xu1,2 Zhang Ledao1， Lu Yingjie1(College of Food and Bioengineering, Henan University of Science and Technology1, Luoyang 471023 )(National Experimental Teaching Demonstration Center of Food Processing and Security2 , Luoyang 471023 )Abstract Taking potato flour and wheat flour as raw materials, the heat pump drying characteristics of compos­

ite noodles under different temperature and air velcity were studied, and the mathematical model of heat pump drying

was established. The results showed that the drying time will be shorter with the higher the drying temperature and the

第34卷第10期李叶贝等马铃薯小麦复合面条热泵干燥特性及数学模型的研究15bigger the air velocity; Comparing with the speed of wind, the temperature had greater effects on the drying rate of

the compound noodles, the falling - rate period was a main stage of the drying process of heat pump. Besides, Midilli

model could represent the drying process of the compound noodles successfully, with perfect fitting effect. And the ef­fective moisture diffusion coefficient was positively correlated with temperature air velocity. The heat pump drying en­

ergy consumption was low, and the activation energy was 21.16 kJ/mol. Based on all of the factors, the study could

provide reliable analysis and prediction for the heat pump drying process of the compound noodle.Key words compound noodles, heat pump drying, mathematical modeling, drying rate(上接第6页)were studied in this study. Results showed that the temperature of grains was increased significantly (P <0.05) after treatment, and the flour yield was decreased at first and then increased. In addition, the number of microorganisms in

wheat flour was reduced significantly ( P < 0. 05) after tempering with steam，and the disinfection effect became more obvious with the treatment time increasing. When the treatment time was 320 s, the microbial content in flour was de­creased significantly ( P < 0. 05) . The total plate count，yeast and mould count and mesophilic aerobic spore in wheat

flour were reduced by 1. 74, 1.99 and 1.01 lgCFU/g, respectively. After steam treatment, the enzyme activity of

wheat flour was reduced significantly ( P < 0. 05); the content of damaged starch，water absorption and starch viscos­ity were increased at first and then decreased. The results on the rheological property of dough showed that the dough

development time，along with the stability，was increased significantly ( P < 0. 05) and the dough strength was en­hanced after steam treatment. At the same time，steam treatment also accelerated the crosslinking polymerization of

protein in wheat flour. This research showed that wheat tempering with steam could reduce the number of microbes in

wheat flour and improve the physicochemical property of wheat flour to a certain extent.Key words wheat tempering with steam，microbial control，wheat flour，physicochemical property