流化床干燥条件下指谷干燥动力学与水分扩散特性的表征研究及其在食品工业中的应用价值

为解决传统干燥方法效率低、营养损失大的问题，研究人员采用流化床干燥技术（Fluidized Bed Drying）系统研究了湿态指谷（Sample A）与发芽指谷（Sample B）在40–60°C及不同流速下的干燥动力学。结果表明，干燥过程符合Page模型预测的扩散控制机制，发芽样品水分扩散率更高。该研究为工业干燥参数优化提供了科学依据，可提升能效与产品品质。

　　

指谷（Eleusine coracana
）作为富含钙、膳食纤维和生物活性成分的谷物，在印度和非洲地区是重要的主食来源。然而，其采后加工尤其是干燥环节面临严峻挑战：传统方法如晒干和托盘干燥存在效率低下、水分去除不均、耗时长及微生物污染风险等问题，严重影响营养保留和储存稳定性。随着食品工业对高效节能技术的需求增长，流化床干燥（Fluidized Bed Drying）因其均匀的热分布和卓越的传质效率成为研究热点。但针对发芽指谷这类高初始水分含量的特殊物料，如何通过优化干燥参数平衡效率与品质仍缺乏系统研究。

为此，来自泰米尔纳德农业大学的研究团队在《Journal of Stored Products Research》发表论文，首次对比分析了湿态指谷（Sample A）与发芽指谷（Sample B）在流化床干燥中的行为差异。研究通过设定40°C、50°C和60°C三组温度及2.1 m/s与2.39 m/s两种流化速度，结合Page模型拟合干燥曲线，并计算有效水分扩散系数（Effective Moisture Diffusivity），揭示了温度与流速对干燥速率的协同影响机制。

关键技术方法包括：1）使用CO13品种指谷（采购自泰米尔纳德农业大学）进行湿态与发芽预处理；2）流化床干燥系统参数调控；3）Page模型拟合干燥动力学数据；4）有效水分扩散系数计算。

研究结果

1. Materials
   实验选用高生物活性成分的CO13指谷品种，通过严格分样确保可比性。

2. Pre-treatment of finger millet
   发芽处理显著改变样品结构特性，Sample B初始水分含量高于Sample A，为后续干燥差异奠定基础。

3. Optimizing thermal and fluidization parameters
   干燥曲线显示两样品均无恒速干燥期，直接进入降速阶段，符合扩散控制机制。温度与流速提升均加速干燥，60°C与2.39 m/s条件下Sample B干燥速率比Sample A提高23.6%，其有效水分扩散系数达Sample A的1.8倍。

4. Conclusion
   发芽预处理通过改变指谷微观结构促进水分迁移，Page模型（R²

0.98）可精准预测干燥行为。该研究为工业化干燥提供参数优化方案，兼具能效提升与营养保留双重价值。

讨论与意义
研究首次阐明发芽指谷在流化床干燥中的扩散增强效应，其机制可能与胚乳结构酶解导致的孔隙率升高有关。成果对开发高附加值指谷产品具有指导意义：通过精准控制60°C和2.39 m/s的干燥条件，可缩短30%加工时间并降低能耗。此外，建立的动力学模型为其他谷物干燥研究提供了方法论参考。未来需进一步探究不同品种的干燥响应差异，以完善产业应用数据库。