微波预处理对巴尔希枣干燥动力学、质量传递与热力学特性的影响

这些小果实为何重要

巴尔希枣是中东及更广区域受青睐的小型金黄色果实，以其甜味、柔软口感和丰富营养著称。然而在早期脆爽的Khalal阶段，它们因含水量和糖分高而易腐败，易被微生物侵袭。本研究提出了一个对农户和食品企业都很实用的问题：在干燥之前进行短时间的微波处理，能否使巴尔希枣干燥得更快、更均匀并减少能量浪费？

从鲜果到耐储零食

为探索这一点，研究者使用了巴尔希枣的薄片。部分薄片按常规用热风干燥，另一些先接受短时微波处理再在相同热风条件下干燥。研究考察了三种干燥温度和三种风速，细致记录了随时间果片失水的量及速度。通过比较两组样本，可以判断微波步骤是否真正改变了水分从果肉内部向外界空气迁移的方式。

加速干燥过程

首个明显发现与时间有关。在所有温度和风速条件下，微波预处理的果片达到目标干燥度的时间比未处理的缩短了18–21%。在最温和、最慢的工况下，干燥时间从约三天减少到稍超两天；即便在最苛刻的条件下，微波步骤仍能节省数小时。干燥初期的速度提升最为显著：微波处理的果片在早期更快释放水分，这表明预处理开启了水分逸出的通道。对于需要干燥大量枣的工厂而言，这种时间节省可转化为更低成本和更高产能。

追踪水分的迁移

导致这些时间节省的，是关于水分在果内如何移动的机制。研究团队采用描述扩散——即分子从潮湿区域向干燥区域扩散的常用方程，估算水分在枣肉中的迁移能力。微波处理样本显示内部水分迁移性提高约三到四倍，尤其在较高温度和风速时更为明显。衡量表面气流促进或阻碍水分移除的参数也有所改善，这表明水分不仅在果内移动更快，一旦到达表面也更有效地被带走。在用若干简单数学模型拟合干燥行为时，灵活的“对数”曲线对处理和未处理样本都能较好描述实际过程，但对微波处理样本的拟合更为平滑——这又表明干燥更均匀。

能量数据告诉我们的事

研究进一步考察了干燥的“热力学”方面——需要多少能量、水分子排列的有序程度以及过程是否能自发进行。结果表明，干燥这些枣始终需要供热；该过程是吸热的、非自发的，即不借外界能量不会自行进行。微波处理样本在启动水分迁移所需的能量上略高，但同时总体上的“自由能”势垒略低。通俗地说，微波步骤重排了果实结构，使得一旦加热，水分更易逸出。这指向更高的能量利用率：更少的热量被浪费，更多热能直接用于推动水分离开。

面向实际应用的综合意义

对于种植者、加工商，乃至喜欢枣类零食的消费者，结论很直接。在热风干燥前进行短时微波预处理，有助于巴尔希枣更快、更均匀地干燥，并有望提高能效。果实在干燥过程中的行为更可预测，使工程师能够设计出减少损耗和能量浪费的设备与工艺安排。在枣类是重要食物和收入来源的地区，这类工艺优化能将易腐的高价值果实转化为更稳定、高品质的产品，使其更耐运输、更耐存放、并能更广泛地被消费者享用而不牺牲其自然甜味。

引用: Alqahtani, N., Fikry, M. Impact of microwave pretreatment on drying kinetics, mass transfer and thermodynamic characteristics of Barhi dates during drying process. Sci Rep 16, 9022 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39727-6

关键词: 巴尔希枣, 微波干燥, 食品保鲜, 干燥效率, 采后技术