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第28卷第11期农业工程学报Vol.28No.11
2682012年6月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJun.2012

澳洲坚果热风干燥过程中果壳收缩特性

李建欢，杨薇※
（昆明理工大学现代农业工程学院，昆明650500）

摘要：该文以澳洲坚果为对象，研究了热风干燥过程中果壳的收缩特性。利用试验方法获得了果壳在不同含水率、不
同方向下的收缩曲线、线应变和湿线膨胀系数。并推导了果壳内部各单元层边界的收缩方程，通过收缩方程计算出任一
含水率、任一单元层的外径和收缩量。结果显示：果壳的收缩在宽度向、种脐向、水平向存在差异，线应变为宽度向最
小，其次为种脐向，水平向最大，且随含水率的减小而呈非线性增长趋势。计算数据还表明：果壳收缩量由内至外逐渐
增大，收缩不均匀；且收缩量随含水率的降低呈非线性增长趋势。由收缩方程计算出最外单元层的外径值，与试验值进
行比较，最大误差为5.83%，证明收缩方程的预测性较好。研究结果可为澳洲坚果深加工提供一定的参考。
关键词：干燥，果壳，收缩，方程，澳洲坚果，湿线膨胀系数
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.11.043
中图分类号：TK121；S375文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-11-0268-06

李建欢，杨薇.澳洲坚果热风干燥过程中果壳收缩特性[J].农业工程学报，2012，28(11)：268－273.
Lijianhuan,YangWei.Shrinkagecharacteristicsofmacadamianutsshellduringhot-airdrying[J].TransactionsoftheChinese
SocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2012,28(11):268－273.(inChinesewithEnglishabstract)

过程中各单元层收缩的递推模型，并分析了内部组织的
0引言
收缩规律，但缺乏一定的试验数据支持。综上可知，国
生物材料具有典型的多孔结构，在干燥过程中由于内外学者一般分别从宏观和微观2个角度去研究收缩特
温度和湿度的变化会发生明显的收缩现象，这将导致应性，笔者目前还没查到将宏观的湿线膨胀系数用于研究
力的产生；同时干燥收缩会使得水分迁移路径缩短，介微观收缩的相关文献；再者，现有的研究对象主要集中
质骨架间的孔隙变小，进一步影响物料内部热、质传递在由蛋白质、脂肪、糖类等构成的物料（如苹果、豌豆、
过程[1-2]。传统的传热传质分析中一般假设物料不发生收扁豆、稻谷等）上，对于由木质素、纤维素、半纤维素
缩[3-5]，若在干燥模型中考虑物料的收缩特性，将有助于组成的果壳类物料鲜有涉及。
干燥过程的深入研究。澳洲坚果是一种高蛋白、高脂肪的坚果食品，长期
收缩特性主要体现为收缩曲线、收缩率、线应变、食用对预防多种心脑血管疾病及降低胆固醇有着非常好
体应变、湿膨胀系数（也称收缩系数）、收缩方程等，的效果,有较高的经济价值[14-18]。中国澳洲坚果产业经过
其中收缩方程是用来描述物料内部各质点收缩规律的。十几年的发展也日渐规模，但是相对落后的坚果干燥加
蔡亮等[6]试验测得豌豆的体积收缩曲线，且发现湿体膨胀工技术成为制约澳洲坚果产业发展的最大桎梏。
系数与其含水率、体积、干燥强度等有关；胡飞等[7]简化鉴于此，本文以澳洲坚果为例，研究果壳在干燥过
得到了柿子干制过程的湿体膨胀系数，并将其用于收缩程中的收缩特性。先由试验方法得到澳洲坚果果壳在不
率的计算；Tang等[8]认为扁豆各个方向的湿线膨胀系数同含水率、不同方向下的收缩曲线、线应变和湿线膨胀
相同，且为湿体膨胀系数的1/3；但MuthukuMarappan系数，获得其整体收缩规律；再将整体收缩规律应用于
等[9]给出的玉米、糙米、精米的试验数据表明3个方向的果壳内部的各单元层，推导出其收缩方程，并获得其微
湿线膨胀系数有明显差异；华云龙等[10]提出了理论湿膨观收缩特性。研究可为澳洲坚果干燥后的加工提供一定
胀系数，用于指导试验工作；肖威等[11]等发现稻米籽粒的理论依据，方便相关加工设备的工业化生产。
的湿线膨胀系数具有方向性，且与含水率变化有关。张
1材料与方法
京平等[12]以苹果为对象，将体应变简化为常量，分别推
导了球形果蔬边界收缩的通用公式和球形公式，并对公1.1原料
式进行试验验证；刘显茜等[13]从理论上提出了豌豆干燥本研究所用的澳洲坚果由云南迪思坚果有限公司提
供，其外形呈球体，如图1所示。以种脐线为特征线，
收稿日期：2011-08-09修订日期：2012-