王挥，宋菲，桂青，陈华，赵松林

 中国热带农业科学院椰子研究所（文昌571339）

摘要以椰肉为原料，研究不同温度(50℃，60℃，70 ℃和80℃)条件下椰肉的薄层干燥特性，并采用8种常用的数学模型对试验结果进行拟合分析，筛选最适预测模型。结果表明，干燥温度越高，椰肉的干燥速率越快，其最终产品椰干的含水率也越低。Two term和Verma et al两个模型具有较高的拟合度，验证结果发现，二者能够较好描述和预测椰肉干燥过程中的水分变化规律。椰肉的有效扩散系数在7.84×10-11~2.38×10-10之间。

关键词椰肉；薄层干燥；动力学

 椰子是热带地区重要的经济作物和食品能源作物，主要分布于赤道两侧200以内的广大热带滨海地区，其次在南北纬200～23.50之间也有较大面积分布。在我国国内，90%以上的椰子种植于海南，云南、广东、广西、福建及台湾的南部地区也有部分种植。近十年来，我国椰子加工业发展迅速，具有综合利用程度高的优势，已经发展成为闻名全国的特色产业，是我国热带地区重要的经济支柱产业之一。

 椰肉是椰子的固体胚乳，是椰子果经剥椰衣、去椰壳、削种皮等初加工工序后得到了一种白色果肉。椰肉富含蛋白质、脂肪、碳水化合物等多种营养成分，具有降低心血管发病率、促进人体新陈代谢、减肥以及美容护肤等多种食疗效果。椰肉是椰子加工业中最重要的原料，主要加工产品包括椰干、椰子油、椰子汁、椰蓉、椰子粉等。

 椰干是椰肉最主要的加工产品之一。拒不完全统计，目前世界范围内，约50%的椰子要首先通过热风干燥或晒干加工成椰干，然后再进一步加工成椰子油、椰蓉等产品。热风干燥是现阶段工业化生产椰干的主要技术手段，然而目前关于椰肉热风干燥的研究还未见报道。因此，试验以椰肉为对象，研究不同温度对椰肉干燥特性的影响，并建立热风薄层干燥数学分析模型，分析椰肉热风干燥过程中的水分散失规律，以期通过数学模型的建立，实现对椰干生产过程中生产效率的实时监测，进而为椰肉干燥品质的提升以及生产工艺的优化提供理论依据。

1  材料与方法

1.1原料及预处理

 椰子果，品种为海南本地高种，中国热带农业科学院椰子研究所试验基地提供，果龄12个月。

 椰肉取出后，清洗干净，沥水风干后分切为1 cm×3 cm块状，供试验用。

1.2方法

1.2.1热风干燥

 椰肉分切后，单层平铺于50 cm×40 cm不锈钢漏盘中，将漏盘置于干燥箱中进行热风干燥，干燥温度设置为50℃，60℃，70℃和80℃共4个梯度。每隔30 min快速测定一次椰肉的重量，根据不同干燥时间椰肉的质量变化，绘制干燥曲线和干燥速率曲线。

1.2.2含水率计算

 含水率( Moisture rate，MR)用于表示一定干燥条件下物料中水分的含量，MR的计算公式为：

  一般情况下，由于物料的平衡含水量Me不容易测得，可以用最终含水量代替，而最终含水量与M0和Me相比可以忽略不计，则式(1)变为：

1.2.3  薄层干燥模型建立

 根据国内外学者近些年在薄层干燥方面的研究结论，共筛选出8个常用数学模型进行椰肉薄层干燥模型的拟合，所选干燥模型如表1所示。

 相关系数R2和X2代表试验结果与数学模型之间的拟合度，R2越高，X2越小，数学模型的匹配程度越好，其计算公式如下：

1.2.4有效扩散系数计算

 参考Togrul I T等在杏仁热风干燥研究中的方法计算。

2结果与讨论

2.1椰肉的干燥特性

2.1.1椰肉热风干燥曲线

 椰肉在热风干燥过程中的水分散失规律如图1所示。由图可见，椰肉中的水分含量在干燥过程中呈现先加速下降后逐渐趋于平缓的趋势，并且不同干燥温度对椰肉的干燥效率也具有显著影响。首先，随着干燥温度的递增，干燥效率也随着依次提升，4h后，50℃干燥条件下椰肉的含水率为56.74%，而80℃干燥条件下椰肉的含水率仅为19.63%，干燥效率是50℃干燥效率的1.86倍；其次，热风干燥温度对椰干的最终含水率也具有显著的影响，干燥10 h后，不同温度条件下椰肉的水分含量变化均趋于平缓，但是对比分析发现，80℃干燥后椰肉的最终含水率最低，为3.94%，而50℃干燥后的椰肉含水率高达28.73%，含量与干燥温度呈负相关关系，可能是随着温度的升高，空气的饱和差随之增加，达到饱和时所需的水蒸气

也随之增多，进而直接导致了水分蒸发速率和蒸发量的增大，造成了不同温度下椰干水分含量不同的现象。

2.1.2椰肉热风干燥速率曲线

 图2为不同时间段内椰肉中水分的散失速率，结果发现，在干燥初期阶段，椰肉中水分的散失速率急速增加，0.5 h后达到峰值，随后除50℃干燥条件下椰肉的水分散失保持了一段时间的恒速，其他条件的干燥速率均急速下降，最后均逐渐降低并趋于平缓。刘成梅在方便米粉的微波干燥特性研究中提出，一般干燥过程分为3个阶段，即加速期、恒速期和减速期，但是当微博功率高于480 W时，恒速期消失，直接由加速期过渡为减速期，其结果与试验结论相符。

2.2椰肉热风薄层干燥模型

2.2.1  椰肉热风薄层干燥模型的拟合与建立

 将不同温度下椰肉的热风干燥速率曲线与表1中的8个经典的薄层干燥数学模型进行拟合，进行最适模型的筛选。由表2拟合结果可见，Page、Logarithmic、Modified Page、Two term和Verma et al 5个模型均具有良好的拟合效果，在50℃—80℃不同温度条件下的R2均达到了0.99以上，其中拟合效果最佳的为Two term和Verma et al两个模型，二者具有最佳的拟合度，且拟合效果几乎没有差异。

2.2.2模型的验证

 将椰肉在50℃，60℃，70℃和80℃4个温度下水分散失规律的实测值与Two term和Verma et al两个模型的预测值进行对比，由图3结果发现，整个干燥过程中，实测值与预测值基本完全重合，说明Two term和Verma et al两个模型的预测效果良好，二者均可用于模拟椰肉的热风干燥过程，预测不同含水率椰肉的干燥时间。

2.3有效扩散系数

 不同温度下椰肉热风干燥的水分有效扩散系数如表3所示。结果显示，在椰肉干燥过程中，水分的有效扩散系数随着干燥温度的升高而递增，且温度越高，其有效扩散系数的增值越大，结论与表1结果相对应，证明热风温度是英语椰肉干燥效率的重要因素。

3结论

 试验系统地研究了不同温度( 50℃，60℃，70℃和80℃)条件下椰肉的水分散失规律，结果发现，温度对椰肉的热风干燥效率具有显著性的影响，干燥温度越高，椰肉的干燥速率越快，其最终产品椰干的含水率也越低，其中50℃干燥条件下，椰肉达到恒重后的含水率高达28.73%，而80℃干燥后椰肉的含水率仅为3.94%；通过对8个经典的薄层干燥数学模型进行拟合、筛选和验证，发现Two term和Verma et al两个模型具有良好的预测效果，二者均可用于描述和预测椰肉干燥过程中的水分散失规律。椰肉的有效扩散系数在7.84×10-11~2.38×10-10之间。