摘要：试验利用微波干燥技术对香蕉片微波干燥水分特性进行了研究。通过微波干燥香蕉片的微波功率和香蕉切片厚两个单因素试验结果分析出微波功率比香蕉切片厚度对香蕉片干燥特性的影响更为显著。并采用了4个常用的薄层干燥模型对不同微波功率下的香蕉片干燥过程进行拟合，通过干燥模型拟合程度的有关优劣性评价指标得出用于香蕉片干燥过程的分析预测时的最佳干燥模型Midilli模型。
关键词：香蕉片；微波干燥；干燥特性；干燥模型
近年来，食品研究者针对香蕉生理生化特点已经研究开发了香蕉片、香蕉汁、香蕉粉、香蕉罐头、果脯、果酱、香精等香蕉加工产品。其中，干燥作为香蕉贮藏的重要手段，在生产上被广泛应用。目前，生产上一般采用真空油炸、微波膨化、真空冷冻、挤压膨化和热风-微波联合等脱水技术干制香蕉片。微波干燥是利用发生在分子和原子水平的极化作用。利用微波干燥农产品的一般优点如下：使物料质地膨松、节约能耗、更适于降速干燥阶段、能量迅速分散、可用于局部加热及可以避免过热等。本文通过实验研究比较微波功率及切片厚度两个条件对香蕉片干燥特性的影响，通过对试验数据的拟合分析从4个常用的薄层干燥模型中找出与香蕉干燥特性描述最好的干燥模型。
1.材料与方法
1.1材料
香蕉：市售，九成熟，无病虫害，无微生物污染。
1.2仪器与设备
微波炉，ALZO4型精密分析天平：梅特勒一托利多仪器（上海）有限公司生产；PL6OZ一S型电子天平：梅特勒一托利多仪器（上海）有限公司生产。
1.3试验方法
1.3.1含水率的测定直接干燥法测量，按下式计算：
1.3.2试验设计
手工剥去香蕉皮后，每组试验时先用不锈钢刀片切出等厚度的香蕉片，然后称取一定质量的香蕉片单层均匀平铺在瓷碟中置于微波炉中进行干燥。每组试验均将微波炉功率调至80W，对功率因素的影响研究时通过改变香蕉片的质量来改变对单位质量香蕉供给的功率，对香蕉片厚度对干燥特性的影响时香蕉片的厚度分别控制为4mm、6mm、8mm。
2.实验结果与分析
2.1微波强度对香蕉片干燥特性的影响
本试验在对微波干燥香蕉片的微波强度单因素试验中，控制微波炉功率为80W，依次放入质量为20g、40g、60g的香蕉片进行干燥。对试验数据计算处理后绘出不同功率下香蕉片的干燥特性曲线图1。
从图1可以看出：在香蕉片的厚度相同条件下，该供给功率范围内，随着微波功率的增加，香蕉片干燥所用的总时长大大缩短。并且由干燥曲线的变化趋势可见香蕉片的干燥过程经历了升速阶段、恒速阶段、降速阶段，这与已知物料干燥理论相吻合。微波功率越大恒速干燥阶段的时间所占比重越小。这是由于随着单位质量香蕉片的微波供给功率的增加，物料吸收微波能量速率增加，从而使得水分蒸发速度提高，干燥时间缩短。
2.2切片厚度对香蕉片干燥特性的影响
本试验在对香蕉片微波干燥的香蕉切片厚度单因素试验时，控制微波干燥功率均为2W/g，香蕉切片厚度依次取4mm、6mm、8mm，对试验数据计算处理后绘出干燥曲线如图2。
从干燥曲线看，香蕉切片厚度对干燥时间的影响不够显著。这是由于试验选用的这组香蕉切片厚度均处于微波穿透深度之内，香蕉片厚度对香蕉片受热影响微小。
2.3香蕉片干燥模型的建立
2.3.1模型拟合
物料干燥过程是一个复杂的热量质量传递过程，同时又与物料的物理特性密切相关。众多学者通过不同物料的干燥试验研究，总结了多个理论、半理论和经验模型用于描述干燥过程中物料水分比随时间的变化规律。试验选择了4个常用的薄层干燥模型进行香蕉片干燥过程的拟合，如表1所示。
对三种功率下的香蕉片微波干燥的MR数据分别用四种模型进行拟合，并以决定系数R2、残差平方和（res）作为模型的评价指标，R2越大，残差平方和（res）越小，说明拟合结果越好。各模型拟合结果所得的参数值及模型评价指标计算结果见表2。
2.3.2模型评价
由上表可见所选四种模型的R2变化范围分别为：Newton模型为0.9605～0.9855、Henderson and Pabis模型为0.9642～0.9762、Page模型为0.9854～0.9936、Midilli模型为0.9964～0.9982。Midilli模型的R2值总体大于其他三个模型，故由此指标判断，Midilli模型拟合效果最优。再由残差平方和res分析：功率1.33W/g以上四个模型res值依次为0.2099、0.1421、5.1518、0.0415，功率2W/g以上四个模型res值依次为0.1586、0.1071、3.4419、0.0664，功率4W/g以上四个模型res值依次为0.0154、0.0139、0.9047、0.0120。不同功率下各模型拟合所得res值均为Midilli模型最小，因而说明Midilli模型拟合效果最优。综上，将Midilli模型作为香蕉片微波干燥的干燥模型。
3.结论
香蕉片的干燥速度受微波功率的影响比较显著，当微波供给功率由1.33W/g增加为4W/g时，香蕉片干燥过程所用时间由48min减少到18min。而香蕉片的厚度由4mm增加到8mm时，香蕉片干燥过程所用时间由40min变为42min，表明在该切片厚度变化范围内厚度对香蕉片干燥特性影响很小，这是由微波的穿透深度大于香蕉片厚度造成的。
从香蕉片的干燥曲线可以看出香蕉片的干燥过程经历了加速、恒速、降速共三个阶段。微波功率越大恒速干燥阶段的时间所占比重越小。这是由于随着单位质量香蕉片的微波供给功率的增加，物料吸收微波能量速率增加，从而使得水分蒸发速度提高，干燥时间缩短。
用四种常见的薄层干燥模型对试验结果的非线性拟合，通过有关模型评价指标分析得出Midilli模型为香蕉片微波干燥特性的最佳数学模型。（作者单位：南京农业大学工学院）
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