《表2 不同干燥条件下营养穴盘干燥有效水分扩散系数》

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《水稻秸秆营养穴盘微波热风耦合干燥动力学模型研究》

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在干燥的降速阶段，干燥样品的内部阻抗控制着传质；在干燥期间，水分的迁移由内部的扩散控制。在这种情况下，Fick第二定律能用来预测有效的扩散。根据试验数据计算得到MR、ln MR和干燥时间t，由式（4）～（7）计算得到有效水分扩散系数Deff，如表2所示。在微波功率900 W和热风速度2.0 m/s不变的情况下，随着温度（50～70℃）的增加，有效水分扩散系数逐渐增加；Deff介于5.187 64×10-8～5.472 97×10-8m2/s之间；在微波功率900 W和热风温度60℃不变的情况下，随着在热风速度（1.0～3.0 m/s）的增加，有效水分扩散系数随着热风速度的增加逐渐增加，Deff介于4.850 45×10-8～6.147 36×10-8m2/s之间；在热风温度60℃和热风速度2.0 m/s不变的情况下，随着微波功率（180～900 W）的增加，有效水分扩散系数随着微波功率的增加而增大，Deff介于2.296 41×10-8～5.447 03×10-8m2/s之间。这一规律与水分比随时间变化的规律一致。利用微波热风耦合干燥技术对山楂和山药干燥得到的有效水分扩散系数与对营养穴盘干燥得到的有效水分扩散系数存在一定的差异[9-10]，这些差异主要是由于干燥物料的种类、干燥方法、干燥条件、物理或化学参数、几何尺寸（如厚度和直径）、含水率、干燥环境以及用于计算的数学模型等不同引起的[23]。另外，在不同干燥条件下，有效水分扩散系数变化范围为2.296 41×10-8～6.147 36×10-8m2/s，比利用热风和接触式超声强化热泵干燥技术对一些物料干燥得到的有效水分扩散系数大1～2个数量级[26，42，46-47]，与热风和接触式超声强化热泵干燥相比，微波热风耦合干燥能够明显增加物料内部的水分扩散能力，提高有效水分扩散系数。一方面微波能够直接对干燥物料的内部加热，使干燥物料的内部温度升高，形成内高外低的温度梯度，使物料内部的水分迅速蒸发产生蒸汽，形成压力梯度，产生类似泵效应，驱动液体由干燥物料内部快速流向表面；而热风干燥是热能通过热空气传递给干燥物料的表面，物料表面温度升高，使物料表面的温度高于干燥物料内部的温度，形成温度梯度，热能在温度梯度的作用下，从干燥物料的表面向内部传递。随着温度的升高，通过微波干燥驱动到物料表面的部分水分开始蒸发，使物料表面的水分浓度低于物料内部的水分浓度，形成浓度差，即浓度梯度，在浓度梯度的作用下，物料内部的水分又逐渐迁移到物料的表面并被散发到空气中去[48-49]；另一方面，在微波的作用下，使干燥物料内部产生更多的开放结构和气孔[11]，使水分在这些开放结构和气孔中更容易扩散到物料的表面，增加了扩散通道，减少了扩散阻力。