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摘要
目的探索茯苓丁真空干燥+倾斜式热风联合干燥过程中,真空温度、切换水分比、热风温度及其交互作用对干燥时间、单位能耗、多糖含量、破碎率的影响,以期得到干燥时间短、品质好、能耗低的茯苓丁干燥工艺参数。方法以茯苓丁为原料,当真空干燥到某一含水率时再进行倾斜式热风干燥;选取真空干燥温度(x1,65～85℃)、切换水分比(x2,70%～90%)、热风干燥温度(x3,65～85℃)为因素,设计Box-Behnken响应面试验,分析影响各指标的主次因素及各因素间的交互作用,建立干燥时间、单位能耗、多糖含量、破碎率的二次回归模型。构建适应度函数,分别用综合评分法、遗传算法、NSGA-Ⅱ法进行优化,通过比较3种优化方法的结果,得到最佳工艺参数并加以验证。结果影响干燥时间、单位能耗、多糖含量、破碎率的主次排序为x2>x3>x1、x2>x1>x3、x3>x2>x1、x2>x3>x1。建立的干燥时间、单位能耗、多糖含量、破碎率回归模型具有统计学意义(P<0.001),可用于对茯苓丁联合干燥评价指标的分析和预测。综合评分法优化结果为真空温度65.12℃、切换水分比70.07%、热风温度74.19℃,该条件下干燥时间、单位能耗、多糖含量、破碎率分别为330.4 min、4.13 kJ·h/kg、3.52 mg/g、4.48%;遗传算法优化结果为:真空温度82.23℃、切换水分比81.10%、热风温度69.04℃,该条件下干燥时间、单位能耗、多糖含量、破碎率分别为245.27 min、2.01 kJ·h/kg、3.32 mg/g、23.05%;NSGA-Ⅱ算法优化结果为真空温度65.04℃、切换水分比70%、热风温度70.96℃,该条件下干燥时间、单位能耗、多糖含量、破碎率分别为340.86min、4.22 kJ·h/kg、3.87 mg/g、4.21%。以适应度为评价指标,可得出NSGA-Ⅱ算法优化结果最好。结论 NSGA-Ⅱ算法可用于茯苓丁真空干燥+倾斜式热风干燥工艺的多目标优化,从Pareto集合中选取的较佳工艺参数并进行修正;确定最佳条件为真空温度65℃、切换水分比70%、热风温度71℃,该工艺条件下的干燥时间、单位能耗、多糖含量、破碎率分别为(335±13) min、(4.28±0.32) kJ·h/kg、(3.82±0.31) mg/g、(4.33±0.35)%。优化后的联合干燥工艺总体上具有干燥时间短、单位能耗低、多糖含量高、破碎率低等优点,节能增效作用显著,可为茯苓丁的工业化加工提供理论依据和技术支持。
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