武 亮 張影全 王振華 于曉磊 魏益民

（中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所/農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點實驗室 北京100193）

掛面在中國具有悠久的加工歷史。近年來隨著主食工業(yè)化的推進，中國掛面生產(chǎn)、管理的信息化水平不斷提高，已初步具備現(xiàn)代食品工業(yè)的雛形。來自中國食品科學技術學會的資料顯示，掛面生產(chǎn)裝備的國產(chǎn)化率已達100%，國產(chǎn)裝備的持續(xù)創(chuàng)新及大規(guī)模應用，使掛面全行業(yè)降低了36%的能耗，勞動力減少了60%[1]。然而，掛面干燥產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、能量消耗不合理等問題仍未得到有效解決。目前，掛面干燥主要是以中溫熱風干燥為主（主干燥區(qū)的最高溫度小于45 ℃，干燥時間3.5～5 h），該方法及理論也是中國行業(yè)標準《掛面生產(chǎn)工藝技術規(guī)程》推薦的干燥工藝[2]。然而，由于對掛面干燥脫水特性認識不足，導致掛面干燥過程控制關鍵點不明晰（干燥脫水速率、掛面含水率控制要求等），進而引發(fā)一系列的質(zhì)量問題，如酥條、斷條、墜條等，同時也限制了合理的掛面干燥工藝設計（分段控溫控濕組合干燥工藝）。此外，掛面干燥生產(chǎn)過程控制嚴重依賴于工作人員的從業(yè)經(jīng)驗，能耗偏高，穩(wěn)定性差，已經(jīng)成為限制行業(yè)進一步提升現(xiàn)代化水平和節(jié)本降耗的關鍵環(huán)節(jié)。研究和掌握掛面在穩(wěn)態(tài)環(huán)境條件下（恒溫恒濕）的干燥脫水規(guī)律，對確定更加合理的掛面干燥工藝參數(shù)，篩選掛面干燥工藝關鍵控制點，控制掛面干燥工藝過程，提升掛面生產(chǎn)的智能化水平，最終穩(wěn)定和提升掛面的產(chǎn)量和質(zhì)量，節(jié)本降耗具有重要意義。

面條的干燥主要采用熱空氣對流方法干燥，熱空氣既是載熱體又是載濕體。濕空氣的溫度（temperature，T） 和相對濕度 （relative humidity，RH）是影響面條干燥的主要因素[3-5]。Villeneuve S等[6]通過研究添加麥麩和不添加麥麩的意大利面條在不同溫度（40，60，80 ℃）和相對濕度（65%，75%，85%）條件下干燥的動力學，發(fā)現(xiàn)相對濕度對意大利面條水分的有效擴散系數(shù)和干燥結(jié)束后產(chǎn)品的含水率的影響較溫度顯著（P=0.01）；在實際生產(chǎn)過程中，特別是在高溫條件下，控制干燥介質(zhì)的相對濕度對面條的干燥較為重要。由于物料的物理結(jié)構(gòu)和化學組成差異，所以不同物料的干燥特性也具有差異性。對于掛面的干燥，王杰等[7]通過對索道式掛面烘房內(nèi)干燥介質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量分析發(fā)現(xiàn)，索道式烘房的1 區(qū)溫度和4 區(qū)相對濕度是掛面干燥工藝的關鍵控制點。武亮等[8]通過對隧道式烘房干燥介質(zhì)和掛面脫水過程分析發(fā)現(xiàn)，相對濕度是影響掛面干燥脫水過程的主要因素，溫度次之。然而這些研究均缺乏對掛面干燥脫水特性的進一步認識，缺少控制變量的試驗驗證，進一步的生產(chǎn)指導意義有限。關于面條干燥過程的動力學模型研究，國外學者對意大利杜倫麥面條和日本烏冬面條的干燥動力學做了較為細致的研究，建立了相應的干燥模型。Andrieu J 等[9]通過對意大利面條干燥過程的模型擬合，認為菲克模型能夠很好地模擬內(nèi)部水分擴散型意大利面條的干燥過程。Inazu[10-11]和Iwasaki 等[12]通對對意大利面條干燥過程的研究表明，面條的初始含水率和低于1.0 m/s 的干燥介質(zhì)風速不會對面條的水分擴散系數(shù)產(chǎn)生影響。Chen 等[13]對烏冬面在不同溫濕度干燥條件下進行Page 模型擬合。對于掛面干燥，多數(shù)學者研究認為[14-17]，掛面屬于受內(nèi)部擴散控制的物料，在干燥過程中，特別是在干燥前期，干燥介質(zhì)應當保持較高的相對濕度，使掛面的水分在一定的相對濕度下緩慢蒸發(fā)，以減小面條表面和內(nèi)部之間的水分梯度，防止因面條表面干燥過快，收縮應力差異較大而引起的斷條、變形或酥條。雖然有很多學者對掛面的干燥過程進行了調(diào)查研究，提出掛面干燥控制技術要求，對掛面的干燥過程也進行理論分析和討論，但是這些研究多是論述性的討論，缺乏試驗性的定量分析，對掛面干燥脫水過程也僅是進行有限組的數(shù)據(jù)擬合。

本研究通過對前人研究文獻的總結(jié)分析和企業(yè)實地調(diào)研，設計不同溫度（30，40，50 ℃）和相對濕度（65%，75%，85%）的穩(wěn)態(tài)干燥條件；利用實驗室食品水分分析技術平臺（自動稱重和工作條件自動記錄設備），獲得不同溫度和相對濕度條件下掛面干燥曲線，并對掛面干燥脫水過程進行模型擬合，分析掛面干燥特性及其與干燥條件的關系；結(jié)合干燥介質(zhì)（濕空氣）的特性和生產(chǎn)控制要求，討論掛面干燥工藝參數(shù)和控制，以期為掛面分段干燥工藝設計以及進一步的掛面干燥過程標準化和自動化提供理論和技術依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗所用小麥粉由河北金沙河面業(yè)集團提供。蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)11.64%，濕面筋質(zhì)量分數(shù)26.71%，吸水率62.9%，穩(wěn)定時間3.1 min，最大拉伸阻力261.3 EU，延伸性128.2 mm，峰值黏度514 BU，崩解值74 BU。食鹽，中鹽北京市鹽業(yè)公司生產(chǎn)。蒸餾水，中國農(nóng)業(yè)大學西校區(qū)提供。

小麥粉質(zhì)量測定方法：蛋白質(zhì)含量采用波通瑞華科學儀器（北京）有限公司DA 7200 型近紅外分析儀測定，參照小麥粉粗蛋白質(zhì)含量測定：近紅外法（GB/T 24871-2010）[18]。濕面筋含量測定參照小麥和小麥粉面筋含量：第1 部分：手洗法測定濕面筋（GB/T 5506.1-2008）[19]。粉質(zhì)參數(shù)采用德國布拉本德公司生產(chǎn)的粉質(zhì)儀（Farinograph- E 電子型粉質(zhì)儀）測定，參照小麥粉面團的物理特性-吸水量和流變學特性的測定：粉質(zhì)儀法（GB/T 14614-2006）[20]。拉伸參數(shù)采用德國布拉本德公司生產(chǎn)的拉伸儀 （ExtensographR-E 電子式拉伸儀）測定，參照小麥粉面團的物理特性-流變學特性測定，拉伸儀法（GB/T 14615-2006）[21]。

1.2 試驗設備與儀器

和面機（JHMZ 200），北京東孚久恒儀器技術有限公司；試驗面條機（JMTD-168/140），北京東孚久恒儀器技術有限公司；食品水分分析平臺、恒溫恒濕箱（BLC-250-111），北京陸?？萍加邢薰荆浑娮犹炱剑∕E3002E），梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；微型計算機（開天B6650），聯(lián)想（北京）有限公司；數(shù)據(jù)記錄軟件（Balance Link 2.20），梅特勒-托利多集團。

圖1 掛面干燥脫水過程水分分析平臺示意圖Fig.1 Sketch of moisture analysis platform

食品水分分析技術平臺由本實驗室自主設計完成（發(fā)明專利號：ZL201420479345.5），其長76.5 cm，寬77.5 cm，高144.5 cm。該平臺能夠根據(jù)設定的時間間隔自動記錄干燥過程干燥介質(zhì)的溫度、相對濕度及面條質(zhì)量等。其中溫度調(diào)節(jié)范圍為-10～85 ℃，控制精度0.1 ℃；相對濕度調(diào)節(jié)范圍25%～95%，控制精度0.1%；連續(xù)稱量系統(tǒng)最大稱重量3 200 g，精度0.01 g。

電子分析天平（BSA323S-CW），賽多利斯科學儀器（北京） 有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9140A），上海一恒科學儀器有限公司；彩色色差計（CR-400），日本柯尼卡美能達公司；物性測定儀（TA.XT plus），英國 Stable Micro Systems 公司；智能溫濕度記錄儀（179A-TH），美國Apresys 精密光電有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 掛面制作 稱取面粉200 g，倒入和面機，加入質(zhì)量分數(shù)為1%的食鹽和適量的蒸餾水，和面4 min，控制面團最終含水率為34%（濕基）。壓延工序：1.5 mm 軸間距壓延3 次，其中，直接壓延1次，對折壓延2 次；放入自封袋中，醒面30 min。軸間距1.2，0.9，0.7，0.5 mm 分別壓延1 次，得到寬2 mm、厚1 mm 的濕面條。

1.3.2 掛面干燥及干燥過程分析 掛面干燥條件設溫度30，40，50 ℃3 個水平，相對濕度設65%，75%，85% 3 個水平，干燥時間300 min（預試驗結(jié)果表明，經(jīng)300 min 干燥后試驗樣品含水率達到動態(tài)平衡）。每種組合重復3 次，共27 組試驗。

將實驗室制作的濕面條掛在不銹鋼面桿上，從中抽取少量樣品（20 g）測定掛面初始含水率（烘箱干燥法，130 ℃，4 h）。取樣后，立即將掛面移入已提前設定溫、濕度并穩(wěn)定運行（30 min）的干燥室內(nèi)（圖1），操作過程注意保持電子天平及連續(xù)稱量系統(tǒng)穩(wěn)定。啟動熱重記錄分析軟件，實時記錄掛面在干燥過程中的質(zhì)量變化和烘干室內(nèi)溫、濕度變化。記錄間隔為5 min，連續(xù)記錄至干燥結(jié)束（300 min）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

1.4.1 掛面含水率和干燥速率 根據(jù)掛面的初始含水率、初始質(zhì)量以及質(zhì)量變化數(shù)值計算掛面在干燥過程的含水率和干燥速率。掛面干基含水率（moisture content，MC）和干燥速率（drying rate）的計算方法如下：

式中：Wt——t 時刻掛面的干基含水率，%；M0——掛面初始質(zhì)量，g；W0——掛面的初始干基含水率，%；Mt——t 時刻掛面的質(zhì)量，g。

式中：Dt——掛面干燥速率，g/（100g·min）；Wt+Δt——t+Δt時刻掛面的干基含水率，g/100g；Wt——t 時刻掛面的干基含水率，g/100g；Δt——干燥時間間隔，min，本研究中時間間隔為5 min。

1.4.2 掛面干燥模型及評價 掛面干燥過程的模型擬合，對了解掛面干燥特性、優(yōu)化掛面干燥工藝以及掛面干燥智能控制具有十分重要的意義。本試驗采用4 個干燥動力學數(shù)學模型，見表1。采用10×n min 時刻的數(shù)據(jù)進行模型擬合 （n=0，1，2…30），采用5×（2n+1）min 時刻的數(shù)據(jù)進行模型擬合驗證（n=0，1，2…29）。

其中水分比（moisture ratio，MR）用于表示一定干燥條件下掛面樣品的剩余含水率，計算公式如下：

式中：Wt——干燥過程中某一時刻掛面的干基含水率g/100 g；We——樣品的平衡干基含水率，g/100 g。本研究中以干燥結(jié)束時面條的干基含水率代替面條的平衡干基含水率。W0——樣品的初始干基含水率，g/100 g。

利用選定的4 種干燥動力學模型，對面條干燥過程水分比數(shù)據(jù)進行擬合回歸分析。采用決定系數(shù)R2、卡方檢驗值χ2及均方根誤差（root mean square error，RMSE）對模型進行擬合評價，R2值越大，χ2和RMSE 越小，模型的擬合性越好。

表1 掛面干燥曲線分析模型Table 1 Mathematical models for drying kinetics

式中：MRpre，i——各點掛面水分比模型預測值；MRexp，i——各點掛面水分比實驗測定值；N——數(shù)據(jù)測定點個數(shù)；n——模型中常數(shù)的個數(shù)。

1.4.3 水分有效擴散系數(shù) 根據(jù)菲克擴散方程求得掛面干燥有效水分擴散系數(shù)，并假設所有的樣品初始水分分布均相同，且樣品在干燥過程中無收縮，樣品的有效擴散系數(shù)方程如下：

式中：Deff——樣品中水分的有效擴散系數(shù)，m2/s；L——樣品厚度的一半，m；t——干燥時間，s；n——考慮的組數(shù)。

對于長時間的干燥，上式可以簡化為：

1.4.4 數(shù)據(jù)分析 利用Microsoft Excel 2007 處理數(shù)據(jù)，SPSS18.0 分析方差，Origin8.0 模型擬合和回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干燥條件對掛面干燥平衡含水率和脫水速率的影響

表2為掛面干燥的初始含水率和干燥300 min 后掛面的平衡含水率 （equilibrium moisture content，EMC）。由表2可知，掛面初始含水率之間不存在顯著性差異（P＞0.05），經(jīng)不同干燥處理后掛面平衡含水率之間存在顯著性差異 （P＜0.05）。掛面的平均干燥速率和平衡含水率隨干燥介質(zhì)條件的不同而不同。表現(xiàn)為干燥介質(zhì)溫度越高，掛面的干燥脫水速率越大，干燥結(jié)束時平衡含水率越低；干燥介質(zhì)相對濕度越低，掛面的脫水速率越大，干燥結(jié)束時的平衡含水率越低。進一步分析發(fā)現(xiàn)，干燥介質(zhì)相對濕度（F=422.36**）對掛面干燥終點含水率的影響大于溫度（F=68.80**）。由表2還可知，在相同的濕度條件下，溫度的變化對脫水速率和終點含水率的影響較小。

表2 不同干燥條件下掛面的平衡含水率和脫水速率Table 2 The drying rate，wet noodle MC and EMC under different drying conditions

2.2 干燥條件對掛面干燥過程含水率和脫水速率的影響

圖2a 和2b 為不同溫度（30，40，50 ℃） 條件下，掛面含水率和干燥速率的變化曲線。由圖2a可知，掛面含水率隨干燥時間逐漸降低。脫水速率開始時升高較快，然后降低；脫水速率在干燥開始后的一段時間內(nèi)（約15 min）達到最大干燥速率；不同的干燥條件下均呈現(xiàn)相同的規(guī)律（圖2b）。干燥介質(zhì)溫度越高，掛面干燥速率越高；干燥結(jié)束時，面條含水率越低。隨著干燥過程的進行，掛面干燥達到最大速率后，按照線性規(guī)律隨掛面含水率的降低而降低。

圖2c 和2d 分別為不同相對濕度（65%，75%，85%）條件下，掛面含水率和干燥速率變化曲線。由圖2c 和圖2d 可知，掛面的含水率隨干燥時間而降低；脫水速率快速升高后，降低。在干燥開始后的一段時間內(nèi)（約15 min）達到最大干燥速率；不同的濕度條件下均呈現(xiàn)相同的規(guī)律。達到最大干燥速率后，掛面干燥速率與面條含水率按照線性規(guī)律逐漸降低。相對濕度越低，干燥速率越快，干燥結(jié)束時面條含水率越低。不同濕度條件下，掛面的含水率和干燥速率之間差異較為明顯。

由圖2b 和圖2d 可知，相對濕度對掛面干燥速率的影響大于溫度的影響，不同相對濕度條件下掛面干燥速率曲線之間的差異較不同溫度條件下更為明顯，這與Villeneuve S 等[6]對意大利面條干燥特性的研究以及作者[8]企業(yè)實地調(diào)研的結(jié)果一致。該結(jié)果說明，實際生產(chǎn)中與調(diào)節(jié)干燥介質(zhì)的溫度相比，調(diào)節(jié)干燥介質(zhì)的相對濕度可以起到更為積極且明顯地效果，這對節(jié)能降耗具有重要意義。

圖2 不同干燥條件下掛面含水率和干燥速率變化曲線Fig.2 Curve of noodle moisture content and drying rate during drying process

2.3 干燥介質(zhì)熱焓值對掛面干燥脫水速率的影響

掛面的干燥過程是熱能消耗的主要環(huán)節(jié)。王振華等[25]通過對生產(chǎn)中掛面烘房的能耗分析發(fā)現(xiàn)，烘房的熱效率為60%～70%。濕空氣的熱焓是表征干燥介質(zhì)熱含量的重要指標，其受濕空氣溫度和相對濕度影響。在壓力不變的情況下，焓差值等于熱交換量。掛面干燥過程中濕空氣的狀態(tài)變化過程是在恒壓下進行的，干燥介質(zhì)與外界環(huán)境流通交換少，干燥介質(zhì)的溫、濕度利用儀器自身的加熱和壓縮制冷控制和調(diào)節(jié)，變動幅度較?。囟炔▌又挡怀^1 ℃，相對濕度不超過1%）。可利用濕空氣狀態(tài)變化前、后的焓差值來計算空氣得到或失去的熱量。濕空氣的熱焓反映掛面生產(chǎn)的熱能供應，與掛面干燥脫水密切相關。由表3可知，濕空氣的熱焓值處于74.82～236.85 kJ/kg 范圍，干燥介質(zhì)的焓值越高，干燥速率并非越快。在濕度一定的情況下，干燥脫水速率隨焓值的升高而增大；在溫度一定的情況下，干燥脫水速率隨焓值的升高而減小。這說明干燥過程熱能的供應并非越多越好，合理設定干燥介質(zhì)溫、濕度，不僅能降低熱能消耗，也能提高干燥效率。

表3 干燥介質(zhì)焓值與掛面干燥脫水的關系Table 3 Relationship between the noodle drying rate and the Enthalpy of the drying medium

2.4 掛面干燥模型的擬合及求解

2.4.1 干燥模型的擬合及求解 由表4可知，本文采用的4 個數(shù)學模型均能較好地模擬掛面干燥過程水分的變化規(guī)律，其R2均大于0.9961，RMSE均小于0.2866，χ2均小于2.8690×10-4。在考慮模型簡便性和各評價指標的基礎上，認為Page 模型是最為合適的模型，其R2均值高達0.9996，RMSE均值為7.46×10-4，χ2均值為2.5753×10-5。

為進一步研究掛面干燥過程相對濕度（RH）和溫度（T）對掛面脫水的影響，利用二次多項式對Page 模型中的參數(shù)進行回歸分析。除考慮每個變量的一次和二次作用外，還考慮各因素之間的交互作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)因素的一次及其交互作用回歸效果最好，得到溫度、相對濕度與參數(shù)a、k 之間的關系式：

Page 模型：

式中：T——熱空氣的溫度，℃；H——熱空氣的相對濕度，%。

將式（10）、（11）代入Page 模型中，得到：

2.4.2 掛面干燥過程水分有效擴散系數(shù) 由圖2b 和圖2d 可知，掛面干燥速率隨含水率降低先升后降，在達到最大干燥速率后逐漸降低，呈線性變化規(guī)律；掛面的升速干燥過程較短（約15 min），其脫水量占脫水總量的10%～20%。為了便于分析和討論，可以認為掛面干燥過程的有效擴散系數(shù)是基本恒定的。運用菲克第二定律計算掛面干燥過程水分有效擴散系數(shù)，結(jié)果如表5所示。

由表5可知，不同干燥條件下的掛面干燥水分有效擴散系數(shù)處于同一數(shù)量級水平。整體看來，掛面的水分有效擴散系數(shù)隨著溫度的升高而增大，隨相對濕度的降低而增大。將本研究結(jié)果與前人對烏冬面條和意大利面的研究結(jié)果進行比較發(fā)現(xiàn)，40 ℃條件下掛面的水分擴散系數(shù)與烏冬面的水分擴散系數(shù)（3.7×10-11m2/s）較為接近[11]，高于意大利面條的水分擴散系數(shù)（1.8×10-11m2/s）[26]。這可能與面條制品的組織結(jié)構(gòu)（孔隙率）有關，因為意大利面條的組織結(jié)構(gòu)相對致密，水分擴散阻力較大，水分擴散系數(shù)較小。

表4 掛面干燥模型數(shù)據(jù)擬合及評價Table 4 Statistical results of drying models for noodle in drying process

表5 不同干燥條件下掛面的水分有效擴散系數(shù)Table 5 Moisture effective diffusion coefficients of noodle at different drying conditions

2.4.3 掛面干燥模型驗證 為進一步驗證建立模型的適用性，本研究對建立的脫水模型進行驗證，結(jié)果表明，模型的預測值與試驗測定值之間具有較好的一致性，R2在0.9991～0.9999 范圍。Page 模型能夠用來預測掛面干燥過程的水分變化規(guī)律。圖3顯示：在溫度40 ℃，相對濕度75%條件下，模型預測值與試驗測定值的一致性分析結(jié)果。

圖3 相同條件下（40 ℃，75%）試驗值與預測值的比較Fig 3 Comparison between measured value and model prediction value at the same drying condition

3 討論

在試驗設定的溫、濕度條件下，掛面的脫水速率和平衡含水率之間存在顯著性差異 （P＜0.05）。相對濕度對掛面干燥速率和平衡含水率的影響大于溫度，這與前人[6-8]的研究結(jié)果一致。掛面的干燥過程是一個動態(tài)變化過程，可以依據(jù)掛面干燥速率的變化規(guī)律（圖2b 和2d）將掛面的干燥過程分為兩段：升速干燥階段和降速干燥階段。Waananen等[27]和Andrieu 等[9]認為，面條中心溫度可在10 min 內(nèi)達到低于環(huán)境溫度3 ℃。掛面的升速干燥過程是掛面升溫的過程，使面條內(nèi)部溫度與干燥介質(zhì)溫度趨于一致，此時蒸發(fā)的水分主要是表層自由水分。干燥前，面條可以看作是均質(zhì)體，水分均勻分布。隨著面條溫度的升高，面條表面水分活化能升高，表面水分蒸發(fā)，使面條組織得以固定。這一階段水分蒸發(fā)主要受到干燥介質(zhì)條件參數(shù)的影響，屬表面汽化控制階段。在掛面內(nèi)、外溫度基本一致（約10 min），表層自由水分蒸發(fā)后，掛面的干燥速率逐漸降低，進入降速干燥階段。前人[26，29-30]研究認為，面條的干燥過程主要是降速干燥過程。此時，掛面的干燥速率除受外界干燥條件的影響外，還受到內(nèi)部水分擴散的影響，且內(nèi)部水分的擴散對面條質(zhì)量有重要影響。高溫、低濕和高含水率都會使得面條內(nèi)部和外部水分梯度增大，干燥速率升高。此時，要特別注意防止干燥過快，使面條表面的水分蒸發(fā)速度大于內(nèi)部水分的擴散，造成酥條。實際生產(chǎn)過程中，一般采取“保濕烘干”工藝。在干燥后期，掛面含水率較低，處于動態(tài)平衡過程，含水率已經(jīng)基本穩(wěn)定。為了滿足儲運的要求，要通過降溫和降濕的緩蘇干燥，使得掛面含水率滿足≤14.5%的要求（LS/T3212-2014）[30]。

合理的掛面干燥工藝不僅能保證產(chǎn)品質(zhì)量，同時還能提高能效。濕空氣的熱焓值反映干燥介質(zhì)提供熱量的能力，是濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。本文通過對不同溫度和相對濕度（實際生產(chǎn)中使用的掛面參數(shù)范圍）條件下掛面干燥特性進行分析，在考慮干燥熱效和生產(chǎn)效率的基礎上認為，溫度40℃，相對濕度75%的干燥介質(zhì)參數(shù)是較為合理的掛面干燥工藝。該條件下，掛面的干燥速率適中，熱焓值（132.96 kJ/kg 干空氣）較50 ℃條件干燥介質(zhì)焓值（212.94 kJ/kg 干空氣）低37.56%。同時，該條件的介質(zhì)參數(shù)也有利于掛面干燥生產(chǎn)過程的實際控制，特別是在掛面烘房未封閉的條件下。在低濕和高溫條件下，干燥介質(zhì)溫度的變化使得干燥介質(zhì)相對濕度產(chǎn)生較大的變幅，從而引起掛面干燥速率的較大波動。當干燥介質(zhì)T=30 ℃，RH=65%時，在保持干燥介質(zhì)含濕量（17.41 g/kg 干空氣）不變的情況下，干燥介質(zhì)溫度由30 ℃升至40℃，其相對濕度由65%降至37.38%；溫度升至50℃時，相對濕度降至22.35%。T=30 ℃，RH=85%時（22.97 g/kg 干空氣），分別降為48.89%和29.23%。如此大的降幅，必然對掛面的干燥速率產(chǎn)生較大的影響。溫度50 ℃，相對濕度為65%和85%的干燥介質(zhì)，在保持干燥介質(zhì)濕含量（53.49 g/kg 干空氣和71.85 g/kg 干空氣）不變的情況下，干燥介質(zhì)溫度由50 ℃降為40 ℃，干燥介質(zhì)最大含濕量為48.87 g/kg 干空氣，濕空氣過飽和，開始結(jié)露，烘房內(nèi)衛(wèi)生條件難以保持。由前述可知，掛面干燥的熱能供應并非越大越好，掛面干燥的熱能供應主要受到溫度的影響，相對濕度對掛面干燥過程的影響較溫度大。實際生產(chǎn)中烘房溫濕度的變化及相互影響規(guī)律較為復雜。溫度主要受供熱及排潮的影響，烘房的相對濕度受到溫度、排潮及濕面條水分擴散的影響。如何協(xié)調(diào)干燥介質(zhì)溫、濕度的關系對保證產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能降耗意義重大。特別是在低溫條件下，通過合理的設定和調(diào)節(jié)干燥介質(zhì)的相對濕度是掛面節(jié)能干燥的重點。

對掛面的干燥脫水過程模型擬合結(jié)果表明，Page 模型能夠較好地模擬掛面的干燥過程。在模型應用時還需考慮以下幾點：1） 掛面的干燥過程是復雜的動態(tài)濕熱傳遞過程，干燥介質(zhì)的溫度和相對濕度，除了對掛面的干燥產(chǎn)生影響外，還受到掛面中脫除水分的影響，且溫、濕度之間的關系也較為復雜，并非簡單的線性關系；2）模型應用評價的假設前提是掛面各向同性，在干燥過程中不發(fā)生收縮。然而，實際干燥過程中的面條是發(fā)生收縮的，且收縮率各向不同，長、寬、厚的收縮率分別為11.74%，6.73%和15.28%；3）掛面在實際干燥過程中其物理特性也是動態(tài)變化的，由剛開始的可塑體逐漸向具有一定強度的彈性體轉(zhuǎn)變。此外，本研究的模型擬合并未考慮掛面干燥過程的水分相態(tài)轉(zhuǎn)化和遷移（掛面干燥過程的水分遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律以及溫、濕度對掛面干燥脫水過程的影響還需進一步結(jié)合核磁共振技術分析）。這都會對模型的適用性產(chǎn)生影響。在實際生產(chǎn)應用中要注意利用掛面的實際干燥曲線對模型進行校正。

4 結(jié)論

1） 相對濕度是影響掛面干燥脫水速率的主要因素，其次是溫度。

2） 試驗證明，溫度40 ℃，相對濕度75%，是較為合理的低溫掛面干燥工藝。在此低溫干燥條件下，熱能利用率較高，也便于生產(chǎn)干燥工藝的調(diào)節(jié)和控制。

3） Page 模型能較好地反映掛面干燥過程（R2=0.9996），可描述水分隨時間的變化規(guī)律。這對掛面干燥工藝參數(shù)設計、優(yōu)化，關鍵控制點的選擇，以及干燥過程的智能控制具有重要指導意義。