初烤烟叶干燥动力学与水分扩散特性分析

• 作者: 陈家鼎 李爱军 耿宗泽 张豹林 李生栋 任江皓 魏硕 王涛
• 来源期刊: 南方农业学报
• 学科: 工学
• 关键词: 初烤烟叶 干燥动力学 水分扩散系数 温度 含水率
• 年，卷（期）: 2024,（8）
• 所属期刊栏目: 专题：烟草科学
• 页码范围: 81-90
• 页数: 10页
• 语种: 中文

摘要

【目的】探究初烤烟叶不同部位的干燥特性及水分扩散特性，为初烤烟叶热加工过程工艺优化及降低能源消耗提供理论依据。【方法】开展不同热风温度(25、35、45、55和65℃)条件下初烤烟叶的叶片和主脉干燥试验，分别研究其干燥动力学、相关干燥数学模型、水分扩散系数及干燥活化能，并考虑温度和含水率对水分扩散系数的影响，分析干燥过程初烤烟叶的水分扩散能力变化。【结果】初烤烟叶叶片和主脉的干燥速率均随温度的升高而增大，整体呈降速干燥趋势，同一温度下，叶片的干燥速率高于主脉；3个模型拟合结果显示，Page模型可较准确描述叶片和主脉的干燥动力学，决定系数(R2)均大于0.99000，均方根误差(RMSE)均小于0.03000；叶片和主脉的水分扩散系数分别为0.97×10-12～14.92×10-12和51.72×10-12～1386.53×10-12m2/s、干燥活化能分别为58.43和69.50 kJ/mol；叶片和主脉的水分扩散系数均随温度和含水率的升高而增大，分别构建了叶片[D=2.18×10-10exp(-202.3/T+2.701/M)]和主脉[D=4.60×10-8exp(-245.2/T+1.842/M)]的水分扩散系数(D)与温度(T)及含水率(M)的关系模型，准确描述了干燥过程初烤烟叶的水分扩散能力变化。【结论】初烤烟叶叶片的水分扩散能力远小于主脉，建立的干燥模型和水分扩散系数模型可为烟叶复烤加工环节的过程控制和数值模拟提供支撑。