響應(yīng)面優(yōu)化對(duì)蝦太陽能干燥能耗工藝研究

郭雪霞，王偉華，劉瑜，冉國偉，張慧媛，郭海楓，王海，*

（1．農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京100125；2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100125；3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北保定071001）

響應(yīng)面優(yōu)化對(duì)蝦太陽能干燥能耗工藝研究

郭雪霞1，2，王偉華3，劉瑜1，2，冉國偉1，2，張慧媛1，2，郭海楓1，王海1，2，*

（1．農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京100125；2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100125；3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北保定071001）

為降低南美白對(duì)蝦太陽能干燥能耗，該研究以南美白對(duì)蝦為原料，選取太陽能干燥溫度、風(fēng)速及干燥量進(jìn)行單因素的基礎(chǔ)上，進(jìn)行Box-Benhnken中心組合試驗(yàn)和響應(yīng)面分析法對(duì)南美白對(duì)蝦太陽能干燥能耗工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明：干燥溫度和干燥量對(duì)干燥能耗的影響極顯著（p＜0.01），干燥風(fēng)速對(duì)干燥能耗的影響顯著（p＜0.05），各因素對(duì)干燥能耗影響強(qiáng)弱的順序?yàn)椋焊稍锪浚靖稍餃囟龋靖稍镲L(fēng)速。最佳工藝為：干燥溫度53℃，干燥風(fēng)速7 m/s，干燥量為3.6 kg，在此條件下，南美白對(duì)蝦太陽能干燥能耗為9.18 kW·h（33 048 kJ）。

南美白對(duì)蝦；太陽能干燥；響應(yīng)面；能耗

南美白對(duì)蝦（Penaeus vannamei）是當(dāng)今世界養(yǎng)殖數(shù)量最高的三大優(yōu)良蝦類之一，是一種高蛋白、低脂肪備受人們喜歡的海洋食品[1]。南美白對(duì)蝦營養(yǎng)豐富[2-3]，高蛋白低脂肪，含人體所需的8種必需氨基酸和2種半必需氨基酸，具有降血壓、降血脂、降膽固醇的作用。但是南美白對(duì)蝦高蛋白、高水分原因，在常溫下內(nèi)部酶類活性較強(qiáng)，容易腐敗變質(zhì)，貯藏期縮短[4]。而蝦干制品水分含量相對(duì)較低，不需要冷鏈貯藏，耐貯存且易攜帶[5]，因此干制成為其加工的重要方法。

目前，對(duì)蝦干燥主要集中在不同干燥方式對(duì)對(duì)蝦干燥特性和品質(zhì)的影響。何學(xué)連[6]研究了冷凍干燥、真空干燥、微波干燥對(duì)白對(duì)蝦干燥特性、質(zhì)構(gòu)、水分活度（Aw）、白度L值、超微結(jié)構(gòu)和復(fù)原率的影響。張高靜[7]開展了不同干燥技術(shù)對(duì)南美白對(duì)蝦干燥特性和產(chǎn)品品質(zhì)影響的對(duì)比研究，分析了真空冷凍、熱風(fēng)、太陽能和日光晾曬干燥對(duì)南美白對(duì)蝦營養(yǎng)成分、質(zhì)構(gòu)、色澤、感官、干燥速率、產(chǎn)品水分活度、收縮率和復(fù)水率的影響。王雅嬌[8-9]等研究了南美白對(duì)蝦熱風(fēng)干燥工藝及干燥模型，比較了電熱熱風(fēng)、太陽能和自然晾曬干燥3種干燥方式對(duì)南美白對(duì)蝦干燥特性、品質(zhì)和能耗的影響。王偉華等[10]探討了實(shí)驗(yàn)室太陽能干燥溫度、風(fēng)速及干燥量對(duì)干燥效果的影響和中試試驗(yàn)。太陽能干燥耗能問題逐步受到重視，能耗高低與干燥過程相關(guān)[11]，Doymaz，I˙brahim 等[12-13]研究了干燥溫度、風(fēng)速和胡蘿卜片厚度對(duì)干燥速率影響，并建立了干燥動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)不同干燥溫度下水分?jǐn)U散速率進(jìn)行了描述，也對(duì)綠豆進(jìn)行了薄層干燥試驗(yàn)，建立了數(shù)學(xué)模型，并與不同干燥模型進(jìn)行擬合分析，根據(jù)模型的決定系數(shù)（R2）、均方根誤差（RMSE）和卡方（χ2）值確定了最佳模型為page模型。Seyfi Sepik[14-15]設(shè)計(jì)了由雙通道太陽能集熱器、熱泵、太陽能光伏組件、自動(dòng)控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)組成太陽能熱泵聯(lián)合干燥裝置，并對(duì)胡蘿卜片進(jìn)行了干燥試驗(yàn)，測定了其在不同溫度、風(fēng)速和胡蘿卜片厚度下干燥能耗，結(jié)果表明雙通道集熱器太陽能利用率從60%提高到78%。本研究以南美白對(duì)蝦為原料，利用響應(yīng)面法對(duì)太陽能干燥能耗工藝進(jìn)行優(yōu)化，找出南美白對(duì)蝦太陽能干燥能耗最佳工藝參數(shù)，為其工業(yè)化干燥生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

南美白對(duì)蝦：唐山市曹碑店養(yǎng)殖區(qū)；食鹽：市售。

1.2 儀器設(shè)備

太陽能干燥設(shè)備：張家口泰華機(jī)械廠；DY5多功能電量檢測儀：深圳多一電子有限公司；無紙記錄儀：北京中旺傳感設(shè)備公司；輻照儀（DRT-2型總輻射表）：北京天裕德科技有限公司；溫度傳感器：北京中旺傳感器設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 預(yù)處理方法

選擇外觀形態(tài)完整、大小均一，1 kg 50尾～60尾的新鮮南美白對(duì)蝦，按1 kg蝦加入2 kg3%的鹽水，煮沸時(shí)間1min，撈出后瀝干，測得初始含水量為（73±1）%。

1.3.2 太陽能干燥設(shè)備工作原理

太陽能干燥設(shè)備，外形尺寸5 m×3 m×5.5 m，由太陽能空氣集熱器（面積18m2），干燥室（干燥量1kg～40kg）和熱泵（功率2.6 kW）組成。冷空氣通過進(jìn)風(fēng)道進(jìn)入太陽能空氣集熱器，集熱器中的集熱板通過吸熱溫度升高并將冷空氣加熱，熱空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)引入干燥室，與濕物料發(fā)生熱交換，使水分蒸發(fā)，從而使物料干燥。設(shè)備示意圖見圖1。

圖1 太陽能干燥設(shè)備示意圖Fig.1 Structure schematic diagram of solar drying equipment

1.3.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1）不同太陽能干燥溫度的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)定干燥室溫度分別為45、55、65、75℃，風(fēng)速為8 m/s，每個(gè)處理干燥量為3 kg，進(jìn)行南美白對(duì)蝦干燥試驗(yàn)，每1 h測定一次干基含水率并記錄耗電量，當(dāng)干基含水率達(dá)到（45±1）%時(shí)，干燥結(jié)束。試驗(yàn)重復(fù)3次，各處理互為對(duì)照。

2）不同太陽能干燥風(fēng)速的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)定風(fēng)速分別為 4、6、8、10 m/s，干燥室溫度為55℃，每個(gè)處理干燥量為3 kg，進(jìn)行南美白對(duì)蝦干燥試驗(yàn)，每1 h測定一次干基含水率并記錄耗電量，當(dāng)干基含水率達(dá)到（45±1）%時(shí)，干燥結(jié)束。試驗(yàn)重復(fù)3次，各處理互為對(duì)照。

3）不同干燥量的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)定干燥量為1、2、3、4 kg，干燥室溫度為55℃，風(fēng)速為8 m/s，進(jìn)行南美白對(duì)蝦干燥試驗(yàn)，每1 h測定一次干基含水率并記錄耗電量，當(dāng)干基含水率達(dá)到（45±1）%時(shí)，干燥結(jié)束。試驗(yàn)重復(fù)3次，各處理互為對(duì)照。

1.3.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用Box-behnken設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面優(yōu)化太陽能干燥能耗工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)表Table 1 Experimental factors level design of the response surface

以干燥能耗為評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)南美白對(duì)蝦太陽能干燥能耗的預(yù)測模型為

1.4 試驗(yàn)結(jié)果測定方法

1.4.1 水分含量測定方法

初始含水率W0的測定：使用GB/T5009.3-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》，重復(fù)測定3次。

干物質(zhì)質(zhì)量 m 干的測定：m干=m0×（1-W0）

式中：m干代表干物質(zhì)質(zhì)量，g；m0代表物料初始質(zhì)量，g；W0代表物料的初始含水率，%。

干燥過程中的干基含水率Wt的計(jì)算：Wt=（mt-m干）/m干×100

式中：Wt為干燥過程中t時(shí)刻干基含水率，%；mt代表t時(shí)間的物料質(zhì)量，g；m干代表干物質(zhì)質(zhì)量，g。

1.4.2 耗電量的測定

使用DY5電量監(jiān)測儀，將其連接到交流電源插座和相應(yīng)的干燥設(shè)備上進(jìn)行電量測定。當(dāng)干燥設(shè)備開始運(yùn)行時(shí)，開始記錄電量，直至干燥結(jié)束再記錄電量。

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

使用SPSS17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)差異顯著性進(jìn)行分析，差異顯著性水平為0.05，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，使用OriginPro8.0進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 不同太陽能干燥溫度對(duì)南美白對(duì)蝦干燥能耗的影響

干燥室溫度為 45、55、65、75 ℃，風(fēng)速為 8 m/s情況下，干燥溫度對(duì)南美白對(duì)蝦干燥能耗的影響見圖2。

圖2 干燥溫度對(duì)南美白對(duì)蝦干燥能耗的影響Fig.2 The effects of different drying temperature on the energy consumption of solar drying

由圖2可見，干燥第一個(gè)小時(shí)能耗較高，這是因?yàn)樵O(shè)備經(jīng)過一晚上停歇?jiǎng)傞_始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其內(nèi)部空氣溫度低、濕度高，達(dá)不到所設(shè)溫度要求，其自動(dòng)開啟電加熱和熱泵除濕功能。當(dāng)設(shè)備進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，不同干燥溫度隨著時(shí)間的延長，單位時(shí)間能耗呈現(xiàn)逐漸增大趨勢，而且干燥初期緩慢增長，后期增長較快。這是因?yàn)楦稍锍跗谔栞椪諒?qiáng)，太陽能溫度高，基本可以滿足干燥箱能量需求，當(dāng)干燥進(jìn)行到一定程度時(shí)，太陽輻照減弱，太陽能溫度降低，系統(tǒng)自動(dòng)開啟電加熱，而且干燥后期，干燥由表面水分的直接蒸發(fā)變?yōu)閮?nèi)部水分向外擴(kuò)散，熱泵排濕時(shí)間增加，能耗較高。當(dāng)風(fēng)速為8 m/s，干燥量為3 kg時(shí)，溫度越高，單位時(shí)間能耗越大，當(dāng)設(shè)定溫度較低為45℃時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)，太陽能溫度滿足要求，電加熱工作時(shí)間短，隨著設(shè)定溫度升高，太陽能不能完全滿足消耗，電加熱工作時(shí)間變長。但隨著溫度升高，干燥總時(shí)間逐漸縮短，能耗減小，其中 45、55、65、75 ℃條件下，干燥總能耗分別為9.03kW·h（32508kJ）、8.56kW·h（30816kJ）、11.81kW·h（42 516 kJ）、9.21 kW·h（33 156 kJ），45 ℃與 75 ℃差異不顯著，55℃時(shí)能耗最低，與65℃能耗差異顯著（P<0.05）。由于溫度過高使產(chǎn)品品質(zhì)降低，因此較適宜溫度范圍為45℃～55℃。

2.1.2 不同太陽能干燥風(fēng)速對(duì)南美白對(duì)蝦干燥能耗的影響

干燥風(fēng)速分別為 4、6、8、10 m/s，干燥室溫度為55℃情況下，干燥風(fēng)速對(duì)南美白對(duì)蝦干燥能耗的影響見圖3。

圖3 干燥風(fēng)速對(duì)南美白對(duì)蝦干燥能耗的影響Fig.3 The effects of different airflow rate on the energy consumption of solar drying

由圖3可見，不同干燥風(fēng)速隨著干燥時(shí)間的延長，單位時(shí)間耗能呈逐步增大趨勢，初期增長緩慢，干燥后期增長較快。這是因?yàn)楦稍锍跗谔柲艹渥?，基本可以滿足能量需求，當(dāng)干燥進(jìn)行到一定程度時(shí)，太陽輻照減弱，太陽能溫度降低，系統(tǒng)自動(dòng)開啟電加熱，而且干燥后期，干燥由表面水分的直接蒸發(fā)變?yōu)閮?nèi)部水分向外擴(kuò)散，熱泵排濕時(shí)間增加，能耗較高。當(dāng)溫度為55℃，干燥量為3 kg時(shí)，風(fēng)速越大，單位時(shí)間能耗越大，總能耗也越大，其中 4、6、8、10 m/s干燥條件下，干燥總能耗分別為 8.63 kW·h（31 068 kJ）、8.84 kW·h（31 824 kJ）、9.42 kW·h（33 912 kJ）、10.63 kW·h（38 268 kJ），4 m/s與6 m/s時(shí)能耗無顯著差異，但顯著低于8 m/s和0 m/s能耗（p＜0.05）。因此較適宜風(fēng)速范圍為 6 m/s～8 m/s。

2.1.3 不同干燥量對(duì)南美白對(duì)蝦干燥能耗的影響

干燥量為 1、2、3、4 kg，干燥室溫度為 55 ℃，風(fēng)速為8 m/s，干燥量對(duì)南美白對(duì)蝦干燥能耗的影響如圖4所示。

圖4 干燥量對(duì)南美白對(duì)蝦干燥能耗的影響Fig.4 The effects of different drying capacity on the energy consumption of solar drying

由圖4可見，不同干燥量隨著干燥時(shí)間的增加，其單位時(shí)間能耗呈現(xiàn)逐漸增大趨勢，而且呈現(xiàn)先慢后快增長趨勢，這是因?yàn)楦稍飫傞_始，太陽輻照強(qiáng)，太陽能溫度高，不需要開啟電加熱。隨著干燥的進(jìn)行，太陽能溫度降低，設(shè)備將自動(dòng)開啟電加熱，而且干燥由表面直接蒸發(fā)轉(zhuǎn)為內(nèi)部水分?jǐn)U散，干燥速率減慢，熱泵排濕時(shí)間加長。當(dāng)干燥溫度為55℃，風(fēng)速為8 m/s一定時(shí)，在一定范圍內(nèi)，隨著干燥量增加，單位時(shí)間能耗逐漸降低。其中干燥量為1、2、3、4 kg時(shí)，總能耗分別為 26.47 kW·h（95 292 kJ）、16.00 kW·h（57 600 kJ）、10.25 kW·h（36 900 kJ）、12.54 kW·h（45 144 kJ），4 個(gè)處理之間差異顯著（p＜0.05），3 kg干燥量的能耗最低。裝載量較少時(shí)，能耗利用率低，能耗高；裝載量合適，可以充分利用能量，能耗低；轉(zhuǎn)載量較多時(shí)，物料厚度增加，傳熱傳質(zhì)阻力變大，能耗高。因此較適宜的干燥量為 3 kg～4 kg。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 回歸模型的建立及方差分析

南美白對(duì)蝦太陽能干燥能耗優(yōu)化Box-behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表2，回歸模型方差分析結(jié)果見表3。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Test design and results of response surface analysis

表3 回歸模型方差分析結(jié)果Table 3 Variance analysis of regression model

對(duì)表2的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，擬合方程，得到的二次多項(xiàng)回歸模型為：

由表3方差分析結(jié)果可知，干燥能耗的回歸模型的F值=163.65，p＜0.01，該模型極顯著；失擬項(xiàng)P值=0.494 2＞0.05，失擬項(xiàng)不顯著，該模型穩(wěn)定，因此可以利用該回歸方程代替試驗(yàn)真實(shí)點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析[16]?；貧w模型的確定系數(shù)R2=0.995 3，校正系數(shù)R2=0.989 2，模型擬合性較好，能夠反應(yīng)響應(yīng)值變化，誤差較小。響應(yīng)面模型的顯著性分析結(jié)果表明，X1、X3、X1X3、X12、X22和X32對(duì)干燥能耗的影響差異性極顯著（p＜0.01），X2對(duì)干燥能耗的影響差異顯著（p＜0.05），X1X2、X2X3對(duì)干燥能耗的影響不顯著。各因素干燥能耗影響強(qiáng)弱的順序?yàn)椋篨3（干燥量）＞X1（干燥溫度）＞X2（干燥風(fēng)速）。

2.2.2 模型的交互項(xiàng)的響應(yīng)面分析

根據(jù)回歸方程，做出兩因素的響應(yīng)面分析圖，如圖5～圖7所示。

圖5 太陽能干燥溫度和干燥風(fēng)速對(duì)干燥能耗的響應(yīng)面分析Fig.5 Response surface analysis of solar drying temperature and drying airflow rate on drying energy consumption

圖6 太陽能干燥溫度和干燥量對(duì)干燥能耗的響應(yīng)面分析Fig.6 Response surface analysis of drying temperature and drying capacity on drying energy consumption

由圖5～圖7可知，響應(yīng)面開口向上，并且存在最低點(diǎn)，從最低點(diǎn)向邊緣逐漸上升，說明隨著各個(gè)因素的作用增大，響應(yīng)值減小，當(dāng)達(dá)到最低點(diǎn)后，各個(gè)因素的作用與響應(yīng)值就成正相關(guān)，即隨著因素作用的增大，響應(yīng)值增大。

圖7 太陽能干燥風(fēng)速和干燥量對(duì)干燥能耗的響應(yīng)面分析Fig.7 Response surface analysis of drying airflow rate and drying capacity on drying energy consumption

2.2.3 回歸模型的驗(yàn)證

通過Design Expert 10.0.0響應(yīng)面分析得到太陽能干燥能耗的較優(yōu)工藝條件：干燥溫度為53.40℃，風(fēng)速為7.43 m/s，干燥量為3.65 kg，其預(yù)測的南美白對(duì)蝦太陽能干燥能耗為8.97 kW·h（32 292 kJ）。為了驗(yàn)證響應(yīng)面優(yōu)化方法的準(zhǔn)確性，采用上述最優(yōu)條件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)為了實(shí)際操作的簡便性，將最優(yōu)工藝參數(shù)訂正為干燥溫度為53℃，風(fēng)速為7 m/s，干燥量為3.6 kg，進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果測得南美白對(duì)蝦實(shí)際太陽能干燥能耗為9.18 kW·h（33 048 kJ），與預(yù)測值接近，說明應(yīng)用響應(yīng)面優(yōu)化太陽能干燥工藝的因素是可行的。

4 結(jié)論

通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析法，優(yōu)化了南美白對(duì)蝦太陽能干燥能耗工藝。建立了干燥溫度X1、干燥風(fēng)速X2、干燥量X3對(duì)干燥能耗的回歸模型。

確定了南美白對(duì)蝦太陽能干燥能耗工藝的最佳條件為：干燥溫度為53℃，風(fēng)速為7m/s，干燥量為3.6 kg，在此條件下，南美白對(duì)蝦太陽能干燥能耗為9.18 kW·h（33 048 kJ）。

[1]Ready J,Kaschner K,South A B,et al.Predicting the distributions of marine organisms at the global scale[J].Ecological Modelling,2010,221(3):467-478

[2]張高靜,韓麗萍,孫劍鋒,等.南美白對(duì)蝦營養(yǎng)分分析與評(píng)價(jià)[J].中國食品學(xué)報(bào),2013,13(8):254-260

[3]Martinez-Alvarez O,Lopez-Caballero M E,Montero P,et al.Spray-ing of 4-hexylresorcinol based formulations to prevent enzymatic browning in Norway lobsters(Nephrops norvegicus)during chilled storage[J].Food Chemistry,2007,100(1):147-155

[4]田鳳.冷藏南美白對(duì)蝦生物防腐保鮮技術(shù)的研究[D].廣州:廣東海洋大學(xué),2013

[5]劉璐,岳峻,張健,等.水產(chǎn)品冷鏈管理決策模型的構(gòu)建[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2010,26(8):379-384

[6]何學(xué)連.白對(duì)蝦干燥工藝的研究[D].無錫:江南大學(xué),2008

[7]張高靜.不同干燥技術(shù)對(duì)南美白對(duì)蝦干燥特性和產(chǎn)品品質(zhì)影響的對(duì)比研究[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2013

[8]王雅嬌.南美白對(duì)蝦熱風(fēng)干燥、太陽能干燥關(guān)鍵技術(shù)研究[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2014

[9]王雅嬌,馬艷莉,姚思遠(yuǎn),等.南美白對(duì)蝦熱風(fēng)干燥工藝及干燥模型的研究[J].食品工業(yè),2014(10):143-148

[10]王偉華,王海,何思魯,等.南美白對(duì)蝦太陽能干燥能耗參數(shù)優(yōu)化及中試[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2016,32(18):271-278

[11]Pirasteh G,Saidur R,Rahman S M A,et al.A review on development of solar drying applications[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews.2014,31:133-148

[12]Doymaz I˙.Drying behaviour of green beans[J].Journal of Food Engineering,2005,69(2):161-165

[13]Doymaz I˙.Convective air drying characteristics of thin layer carrots[J].Journal of Food Engineering,2004,61(3):359-364

[14]Sevik S.Experimental investigation of a new design solar-heat pump dryer under the different climatic conditions and drying behavior of selected products[J].Solar Energy,2014,105:190-205

[15]Sevik S.Design,experimental investigation and analysis of a solar drying system[J].Energy Conversion and Management,2013,68(3):227-234

[16]劉瑜,姚思遠(yuǎn),冉國偉,等.脫蠟工藝對(duì)枸杞熱風(fēng)干燥時(shí)間的影響[J].食品工業(yè)科技,2015,36(24):211-215

Study on the Technology Optimization of the Solar Drying Energy Consumption in Penaeus vannamei by Response Surface Methodology

GUO Xue-xia1，2，WANG Wei-hua3，LIU Yu1，2，RAN Guo-wei1，2，ZHANG Hui-yuan1，2，GUO Hai-feng1，WANG Hai1，2，*
（1.Chinese Academy of Agricultural Engineering，Beijing 100125，China；2.Key Laboratory of Agro-Products Postharvest Handling，Ministry of Agriculture，Beijing 100125，China；3.Agricultural University of Hebei，Baoding 071001，Hebei，China）

In order to reduce the solar drying energy consumption of Penaeus vannamei，the Penaeus vannamei as raw materials，on the basis of single factor test，the solar drying temperature，wind speed and drying capacity were selected for Box-Behnken design.The results showed that the effect of the drying temperature and drying capacity on the energy consumption was extremely significantly（p＜0.01），the effect of the drying airflow rate on the drying energy consumption was significantly（p＜0.05）.The order of influence of each factor on drying energy consumption was drying capacity＞drying temperature＞drying airflow rate.The optimum process was：the drying temperature 53℃，the drying airflow rat 7 m/s，the drying capacity 3.6 kg，under this condition，the energy consumption of solar energy drying of Penaeus vannamei was 9.18 kW·h（33 048 kJ）.

Penaeus vannamei；solar drying；response surface；energy consumption

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.21.018

海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目（201205031-02）

郭雪霞（1978—），女（漢），高級(jí)工程師，碩士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)與裝備研發(fā)。

*通信作者：王海（1964—），男（漢），研究員，博士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)與裝備研發(fā)。

2017-03-02