探究胡蘿卜真空干燥過(guò)程中系統(tǒng)壓力和溫度對(duì)胡蘿卜干燥特性的影響。結(jié)果表明：在同一系統(tǒng)壓力下，溫度越高，干燥速率越快；在同一干燥溫度下，系統(tǒng)壓力越小，干燥速率越快。通過(guò)應(yīng)用Fick 擴(kuò)散定律描述胡蘿卜的水分遷移規(guī)律，在研究的溫度范圍內(nèi)其有效水分?jǐn)U散系數(shù)在6.717 ～ 18.594 × 10^-10 之間變化。根據(jù)Arrhenius 方程得到胡蘿卜厚度為4 和6mm 的活化能分別為31.46 和33.06 kJ /mol。通過(guò)非線(xiàn)性回歸方法將MR 與五個(gè)薄層干燥模型進(jìn)行擬合，參照評(píng)價(jià)指標(biāo)R2、RMSE 及χ2等，對(duì)多個(gè)模型進(jìn)行綜合分析，其中Midilli and Kucuk 模型顯示出更好的擬合效果。

　　胡蘿卜具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，含有多種人體所需的營(yíng)養(yǎng)成分。隨著社會(huì)發(fā)展，人們生活物質(zhì)水平的提高，人們對(duì)胡蘿卜更加青睞。胡蘿卜干燥，加工成脫水的蘿卜片，易于保存、食用和深加工，具有良好的市場(chǎng)前景。胡蘿卜有很多干燥方式，但熱風(fēng)干燥仍是目前最普遍的干燥方式。然而，熱風(fēng)干燥周期長(zhǎng)、干燥品質(zhì)較差。真空干燥提供了常規(guī)大氣干燥的替代方案，它允許在低壓下去除水分。真空使得食物中產(chǎn)生泡沫或膨化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大了熱量和質(zhì)量的傳遞體積。因此，通過(guò)真空干燥，可以具有更高的干燥速度、更低的干燥溫度及缺氧處理環(huán)境。

　　近年來(lái)，圍繞胡蘿卜的干燥特性進(jìn)行了諸多相關(guān)研究，如種翠娟等[9]進(jìn)行了胡蘿卜熱風(fēng)干燥動(dòng)力學(xué)模型研究。但是，還沒(méi)有關(guān)于胡蘿卜真空干燥的數(shù)據(jù)可用于干燥工程設(shè)計(jì)。為了彌補(bǔ)這一塊的缺失，同時(shí)提高胡蘿卜真空干燥的品質(zhì)，優(yōu)化干燥工藝，有必要探究胡蘿卜真空干燥動(dòng)力學(xué)；通過(guò)分析胡蘿卜內(nèi)部水分的遷移規(guī)律，確定物料內(nèi)部水分的有效擴(kuò)散系數(shù)和活化能。它不僅反映胡蘿卜內(nèi)部水分遷移規(guī)律，也可以指導(dǎo)優(yōu)化干燥工藝和干燥設(shè)備的研制。

　　本文將真空干燥技術(shù)應(yīng)用于胡蘿卜干燥，進(jìn)一步探究胡蘿卜真空干燥特性，分析溫度、系統(tǒng)壓力等參數(shù)對(duì)干燥特性的影響；利用非線(xiàn)性回歸分析方法，基于評(píng)價(jià)參數(shù)指標(biāo)，選出描述胡蘿卜真空干燥過(guò)程的最優(yōu)低溫干燥模型；以Fick 定律為依據(jù)，確定活化能和水分?jǐn)U散系數(shù)，為開(kāi)發(fā)胡蘿卜真空干燥設(shè)備提供理論依據(jù)。

　　1、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料和方法

　　1.1、材料

　　胡蘿卜( 購(gòu)于合肥市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)) ，并在使用前保存在室溫環(huán)境中。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將胡蘿卜去皮切片，切片厚度分別為2、4 和6 mm。胡蘿卜初始含水率為7.93( 以干基計(jì)) ，初始含水率通過(guò)將胡蘿卜放置在由天津工興實(shí)驗(yàn)室儀器有限公司生產(chǎn)的電熱真空干燥箱中，在70℃下連續(xù)干燥24 h 來(lái)測(cè)定。電熱真空干燥箱為DZF-6020ABF 型，控溫范圍：RT + 10-200℃，真空度≤133 Pa，溫度波度：± 1℃，溫度傳感器測(cè)定真空室腔體中間的溫度。質(zhì)量通過(guò)由上海第二天平廠生產(chǎn)的電子天平( 精度0.001 g) 測(cè)量。

　　1.2、實(shí)驗(yàn)方案

　　實(shí)驗(yàn)中將物料放置在電熱真空干燥箱中進(jìn)行干燥實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)方案如表1 所示。干燥過(guò)程中，間隔30 min 將物料迅速取出并稱(chēng)重，同時(shí)記錄下胡蘿卜的質(zhì)量，然后迅速放回，當(dāng)物料干基含水率小于0.05，即認(rèn)為已達(dá)到平衡含水率，停止干燥實(shí)驗(yàn)。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次，最后取其平均值進(jìn)行研究。

表1 胡蘿卜真空干燥方案

　　3、結(jié)論

　　本文探究了胡蘿卜真空干燥過(guò)程中，干燥溫度和系統(tǒng)壓力對(duì)干燥特性的影響。并對(duì)系統(tǒng)壓力為0.06 MPa 下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，最終選出最優(yōu)的胡蘿卜真空動(dòng)力學(xué)模型，并計(jì)算出Deff和Ea，得到的結(jié)論如下：

　　(1) 干燥溫度和系統(tǒng)壓力均對(duì)胡蘿卜的干燥特性有影響。干燥空氣溫度越高，系統(tǒng)壓力越低，胡蘿卜干燥速率越大。在工業(yè)生產(chǎn)中，可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇合適的干燥溫度和系統(tǒng)壓力來(lái)優(yōu)化干燥工藝，從而增大產(chǎn)量、降低能耗。

　　(2) 通過(guò)對(duì)水分比MR 與時(shí)間t 之間進(jìn)行回歸擬合，基于評(píng)價(jià)參數(shù)，即確定系數(shù)(R2 ) 、均方根(RMSE) 和卡方(χ2 ) ，綜合分析可得，Midilli and Kucuk模型的擬合效果最好，其R2 均高于0.9992。對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中胡蘿卜干燥具有重要指導(dǎo)意義。

　　(3) 通過(guò)對(duì)lnMR 與t 進(jìn)行擬合，得到Deff在6.717 ～18.594 × 10 ^-10 范圍內(nèi)變化；運(yùn)用Arrhenius方程，可得活化能為31.46 和33.06 kJ /mol。