不同层间阳离子黏土矿物对水-沉积物体系中有机磷的差异吸附与降解机制研究

本研究针对农业产品干燥过程中能耗高、营养流失严重等问题，通过开发带有相变材料(PCM)的间接式太阳能空气加热器(ISD)，采用弹丸喷砂处理的梯形吸收板和OM49 PCM封装球体，显著提高了甘薯干燥效率（Case 2干燥效率提升1.51%），降低收缩率至1.94%，并有效保留粗蛋白(2.82%)和粗脂肪(1.40%)等营养成分，为可持续农产品加工提供了创新解决方案。

　　

在农产品加工领域，高水分含量导致的易腐败和营养流失一直是制约产业发展的瓶颈。传统露天晾晒不仅效率低下，还会造成产品色泽劣变和微生物污染；而直接太阳能干燥虽能加速脱水，却因温度不可控导致蛋白质变性等质量问题。面对全球对可持续农业的迫切需求，如何通过清洁能源技术实现高效、低损的农产品干燥成为研究热点。

研究人员设计了一种创新型间接式太阳能空气加热器(ISD)，其核心创新在于采用弹丸喷砂处理的梯形吸收板和有机相变材料OM49封装球体。通过对比无PCM(Case 1)和含PCM(Case 2)两种工况发现：含PCM系统在12小时内将甘薯水分从69.94%降至6.67%，干燥效率提升1.51%，产品收缩率降低41.8%。更关键的是，Case 2显著保留了营养成分，粗蛋白和粗脂肪含量分别达到2.82%和1.40%，较Case 1提升26.5%和52.2%。这项发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》的研究，为开发环境友好型农产品加工设备提供了重要参考。

研究主要采用数字扫描量热法(DSC)分析PCM相变特性，通过高分辨率扫描电镜(HR-SEM)观察微观结构变化，并依据AOAC标准进行营养成分检测。弹丸喷砂处理的吸收板表面粗糙度提升，使太阳辐射吸收率提高；而球形封装PCM置于干燥室底部托盘，实现了热能均匀释放。

【材料与方法】

梯形吸收板经弹丸喷砂形成微米级粗糙表面，OM49 PCM的DSC测试显示其熔点在49℃附近，相变焓达185 kJ/kg。干燥系统配备0.5 cm厚玻璃盖板，强制对流风速控制在0.02 kg/s。

【DSC分析】

OM49的相变温度区间为45-52℃，其独特的固-液相变特性使干燥室温度波动小于±2℃，这是维持产品品质的关键。

【结论】

该研究证实：1) 表面改性吸收板与PCM的协同作用使热效率提升13.37 kg/h；2) 控温干燥使甘薯L^*值(亮度指标)下降幅度减少15%；3) 水分活度(a_w)降至0.3以下，达到商业无菌要求。这些发现为开发符合SDGs的农产品加工技术提供了理论依据和实践范式。