采用真空干燥獲得玫瑰花瓣壓花材料，研究真空度、溫度等條件對(duì)玫瑰花瓣干燥特性、壓花藝術(shù)美觀性的影響，采用差熱-熱重(TG-DTG) 分析、掃描電鏡對(duì)玫瑰花瓣熱變化過程、表面微觀形態(tài)進(jìn)行表征，建立干燥過程動(dòng)力學(xué)模型并計(jì)算動(dòng)力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明，溫度越高，真空度越大，玫瑰花瓣的干燥越快，但溫度過高，玫瑰花瓣的藝術(shù)美觀性下降，在真空度0.1MPa、45℃、30 min 下干燥，可以獲得具有較好藝術(shù)美感的玫瑰花瓣壓花材料。真空干燥下，玫瑰花瓣正面原陣列狀的乳突結(jié)構(gòu)和反面的溝回結(jié)構(gòu)逐漸收縮，導(dǎo)致正面乳突腔體塌陷，反面形成浮雕狀突起。干燥過程的有效擴(kuò)散系數(shù)為8.119 × 10^-9 m²/s，活化能為10.045 kJ /mol，動(dòng)力學(xué)模型可用薄層干燥Wang and Singh 模型來描述。

　　壓花是利用物理或化學(xué)的方法，將植物材料脫水、保色、壓制和干燥處理后加工制成平面花材藝術(shù)品的過程，在此過程中，要求壓花材料的含水量不能超過安全限度，否則極易引起壓花材料品質(zhì)退化，同時(shí)還要保證花材的平整性、色澤度等外觀指標(biāo)，因此干燥是一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)，盡管壓花技術(shù)已有悠久的應(yīng)用歷史，但大多數(shù)壓花材料的干燥仍沿用傳統(tǒng)方法，近十年的研究側(cè)重于色素在干燥過程中的變化以及如何通過化學(xué)法提高花材的顏色、外觀等審美感覺等方面，隨著干燥技術(shù)的發(fā)展，微波、真空冷凍干燥等技術(shù)雖然得到應(yīng)用，但對(duì)于壓花材料的干燥過程仍缺乏系統(tǒng)的科學(xué)理論研究，在對(duì)壓花材料進(jìn)行干燥時(shí)，難以準(zhǔn)確地控制壓花材料干燥后的含水量。

　　因此，研究壓花材料的干燥特性并對(duì)過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究獲得數(shù)學(xué)模型，利用這些模型來定量地描述其干燥過程，掌握材料含水量隨時(shí)間的變化規(guī)律，這對(duì)于壓花材料批量加工過程如何根據(jù)含水量要求來合理地選擇干燥工藝條件、提高干燥效率以及研發(fā)相應(yīng)干燥設(shè)備等有著極為重要的理論及應(yīng)用價(jià)值。

　　薄層干燥研究是研究干燥特性的理論基礎(chǔ)，在部分的農(nóng)副產(chǎn)品的加工領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用，但用于壓花材料的干燥研究卻不多見。本實(shí)驗(yàn)以玫瑰花瓣的真空干燥為研究對(duì)象，對(duì)其干燥過程、外觀和微觀形貌變化、熱解特性進(jìn)行研究，確定其薄層干燥過程的數(shù)學(xué)模型，并計(jì)算干燥過程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。以此數(shù)學(xué)模型可預(yù)測(cè)壓花材料真空干燥過程中水分的變化規(guī)律，為進(jìn)一步研究壓花材料的真空干燥過程提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1、實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1、材料與儀器

　　市售新鮮紅色玫瑰花瓣( 平均含水率為78.3%) ，DZ-3B 真空干燥箱( 天津泰斯特) ，干燥板( 孔徑4 mm，孔間距8 mm) ，STA449F3 Jupiter (NETZSCH-Gertebau GmbH 德國) ，S-3400N 型掃描電子顯微鏡(SEM) ( 日本日立公司) 。

　　1.2、花瓣的含水率測(cè)量

　　新鮮玫瑰花經(jīng)去除雌蕊、花托、多余花瓣，用濾紙擦去花瓣表面水分和散落的花粉，測(cè)定花瓣的含水率，然后將花瓣上下兩側(cè)依次放上吸水宣紙和薄海綿，使用干燥板將其夾住、壓緊，放入干燥箱中，在一定條件下每隔一定時(shí)間稱量樣品，計(jì)算花瓣含水率，水分含量按照GB-5009. 3(2003) 方法測(cè)定。

　　1.3、藝術(shù)美觀性

　　分別從平整度、完整度、褐變程度、色變程度、光澤度等5 個(gè)不同方面對(duì)干燥后玫瑰花瓣的外觀、色澤等進(jìn)行評(píng)分，每項(xiàng)滿分10 分。

　　1.4、動(dòng)力學(xué)方法

　　干燥過程中，可用水分比(MR) 來表示被干燥物料在不同時(shí)刻的含水量。定義水分比為某時(shí)刻下物料干基含水量與平衡時(shí)干基含水量之差和初始物料干基含水量與平衡時(shí)干基含水量之差的比值，其表達(dá)式為

　　式中，Mt是物料干燥t(min) 時(shí)刻下的干基含水量(g/g 絕干物料) ，M0和Me分別是初始和干燥達(dá)到平衡時(shí)物料的干基含水量(g/g 絕干物料) 。由于物料的平衡干基含水量Me難以確定，一般可用物料干燥時(shí)的最終干基含水量Mf(g/g 絕干物料) 代替，即

　　以MR對(duì)干燥時(shí)間t 作圖即為以水分比表示的干燥曲線。

2、結(jié)論

　　(1) 溫度、真空度對(duì)玫瑰花瓣干燥速度的影響較大，溫度越高，真空度越大，干燥越快。玫瑰花瓣壓花材料的藝術(shù)美觀性隨著溫度的升高，逐漸增強(qiáng)，當(dāng)溫度超過45℃后又有減弱的趨勢(shì)，適合用于壓花材料的真空干燥條件是：0.1 MPa、45℃、30 min。

　　(2) 玫瑰花瓣的熱解過程包括25 ～150℃水分析出階段、350 ～400℃揮發(fā)分析出階段、450 ～750℃燃燒階段，因此為了保證玫瑰花瓣的有效成分，干燥溫度不宜超過300℃，而為了保證花瓣的美觀程度，烘干溫度應(yīng)低于100℃。

　　(3) 隨著干燥的進(jìn)行，玫瑰花瓣正面原陣列狀的乳突結(jié)構(gòu)逐漸收縮，導(dǎo)致乳突頂端的褶皺變大且間距逐步增大，最后因失水產(chǎn)生中空造成乳狀腔體塌陷。花瓣反面的溝回結(jié)構(gòu)發(fā)生收縮，高凸部分逐漸萎縮，最后形成浮雕狀突起。

　　(4) 玫瑰花瓣真空干燥動(dòng)力學(xué)模型可用薄層干燥Wang and Singh 模型來描述，其表達(dá)式為MR =0.0004 t2 - 0.0391 t + 0.9961。干燥過程的有效擴(kuò)散系數(shù)為8.119 × 10 -9 m2 /s，活化能為10.045kJ /mol。