鸡腿菇热风干燥特性及数学模型研究

为准确描述鸡腿菇热风干燥过程,预测不同干燥条件下鸡腿菇热风干燥过程中的含水率,在不同的热风温度(50℃、60℃、70℃)、热风风速(1.1m/s、1.3m/s、1.5m/s)和切片厚度(4mm、7.5mm、11mm)条件下进行鸡腿菇热风干燥实验,研究不同干燥条件下鸡腿菇的热风干燥特性,比较7种常用数学模型对其热风干燥过程拟合的适用性,计算不同干燥条件下的有效水分扩散系数D和干燥活化能Ea。结果表明,Demir模型对鸡腿菇热风干燥过程的拟合效果最佳,能准确描述不同干燥条件下鸡腿菇的热风干燥过程,预测其在干燥过程中的水分比MR;有效水分扩散系数D随着干燥温度、风速和切片厚度的增大而增大;本次实验中鸡腿菇热风干燥活化能Ea为14.548kJ/mol。研究可为鸡腿菇热风干燥工艺控制及其工业化提供理论参考。     

苹果介电特性与微波干燥含水率相关性研究

同轴探头法适合于测量果蔬等高损耗材料的介电特性,研究果蔬同轴介电特性与干燥含水率的相关性对于监测果蔬干燥加工过程中含水率的变化情况有重要理论指导意义。为此,以苹果为试验材料,利用同轴探头和网络分析仪测量了500~8.5GHz频率范围内苹果在微波干燥过程中的介电特性。研究表明:随着频率的增加,苹果试样介电常数呈下降趋势,介电损耗因子先下降后增加;通过介电特性指标与干燥含水率的拟合,建立了915MHz和2450MHz频率下苹果的相对介电常数、介质损耗因子与含水率的关系方程。研究结果可为利用同轴介电特性在线监测微波干燥含水率提供依据。     

苹果含水率与介电常数关系模型的建构

介电常数与含水率有很高的相关性,可通过测量农产品的介电特性参数预测其干燥过程含水率,高压脉冲电场可有效加快干燥过程,但介电常数和含水率在此过程中的影响机理尚待进一步研究。为解决高压脉冲电场作用下果蔬介电常数与含水率之间关系的微观解释不明确问题,建立有效的苹果含水率与介电常数关系模型,本文以苹果为研究对象,三维模拟其内部电场参数,使用蒙特卡罗法对高压脉冲电场下苹果的介电特性进行理论模拟计算,把苹果内部宏观和微观介质作为集总参数来等效替代其内部整体结构。实验结果显示,当修正系数为8.96时,控制苹果相对水含率从88%逐步下降到18%,介电常数计算值与实测值间相对误差稳定在10%以内。研究为脉冲电场处理果蔬加工提供理论依据。     

鸡腿菇热风干燥工艺参数优化

为了提高鸡腿菇热风干燥速率及热风干燥后产品品质,对新鲜鸡腿菇进行了热风干燥实验,研究干燥过程中热风温度X1、热风风速X2和切片厚度X3对鸡腿菇干燥速率Y1、复水比Y2和干燥产品色差Y3的影响。采用综合评分法,结合响应面分析,对多指标进行综合优化,建立指标综合值与各因子之间的回归模型,求出最佳工艺参数组合。实验结果表明:鸡腿菇热风干燥过程中各因素对鸡腿菇干燥速率及干燥后产品质量都有显著影响(P <0. 05);在热风温度55℃、热风风速1. 35m/s、切片厚度4mm的最佳工艺参数组合下进行热风干燥,鸡腿菇热风干燥速率Y1=0. 301 g/min,干燥后产品复水比Y2=3. 61,色差Y3=21. 95,综合干燥效果达到最佳,与指标综合值模型预测值相对误差低于5%。本研究可为鸡腿菇热风干燥工业化生产提供参考。     

方形果蔬热风干燥变形规律研究

不同形状果蔬物料模型,干燥变形规律不尽相同。球形果蔬各径向均匀,可从径向和整体得到果蔬干燥变形规律;但球形物料制作困难,实际干燥研究应用中多采用方形果蔬物料。为此,以方形萝卜样本为研究对象,通过热风干燥,测定干燥过程中萝卜样本三维参数。同时,对其干燥过程中体积变化与含水率的相关规律进行研究,揭示方形萝卜干燥过程的变形规律,并建立变形的数学模型,得到干燥方程,为果蔬干燥过程的特性研究和生产技术提供理论指导。     

温度对果蔬介电特性影响的试验研究-基于无线装置

真空冻干水分的在线监测对进行低能耗冻干工艺的优化有着重要意义,因此在探索应用介电常数检测真空冷冻水分时需要研究温度对果蔬介电常数的影响。现有介电特性测量装置需要加长导线将探针置入冻干箱内实现在线测量,导致测量结果不稳定,所以采用自制的无线测量装置检测果蔬介电特性。选取苹果和土豆为试材,在试材含水率为10%、20%、30%、40%、50%时,测试不同冻干温度下的相对介电常数。试验结果表明:在相同含水率时,温度是影响果蔬相对介电常数的关键因素,且含水率越高时温度对果蔬相对介电常数影响越大。     

苹果介电常数与干燥特性相关性研究

使用HIOKI LCR测量仪及配套电极测量了热风干燥过程中苹果及苹果与空气混合物的相对介电常数,通过介电常数与干燥特性指标的拟合,分别建立了苹果、苹果与空气混合物介电常数与相对含水率、干燥速率的关系方程。结果表明,介电常数与干燥特性指标均显著相关,且混合物介电常数与干燥特性指标相关性更好。     

果蔬冻干水分在线无线监测装置设计与试验

果蔬真空冷冻干燥技术的应用推广,进行低能耗冻干工艺优化具有着重要意义。果蔬冻干工艺优化中关键技术是果蔬冻干水分的在线监测,笔者对此进行了广泛深入的探索;介绍了基于介电方法的果蔬冻干水分无线实时监测系统的设计,基本思路是:无线采集果蔬冻干过程的相对介电常数,利用实验测取的果蔬介电常数与冻干过程的含水率相关关系,实现果蔬冻干过程含水率在线检测;在冻干仓内利用集成电容转换芯片对插入果蔬内部的电极探针间电容进行采样,经过Zig Bee收发芯片无线采集测量结果,并通过上机软件将电容测量值转换为相对介电常数;在不同温度下对传感器进行校准,保证在冻干仓内加热温度下介电常数的在线精确测量。同时,以苹果和土豆为试材的试验验证,结果表明:含水率与相对介电常数有极显著的线性正相关性,无线在线检测果蔬冻干过程含水率可行。     

葵花籽含水率无损检测仪的设计与试验

为了实现对葵花籽含水率的快速、准确检测,采用非接触式平行板电容法对不同含水率水平的葵花籽在不同的温度和频率范围内的介电特性进行研究,建立了描述含水率、温度和介电常数的数学模型,验证了基于介电常数检测葵花籽含水率的可行性和模型的可靠性,并设计了一种能够按预定频率快速可靠地检测葵花籽含水率的装置.试验结果表明:葵花籽含水率...     

油茶籽热风干燥动力学研究

为研究油茶籽热风干燥特性,探讨热风温度、初始干基含水率对油茶籽干燥速率的影响,在不同初始干基含水率、不同热风温度条件下分别对油茶籽进行干燥,并比较了9种数学模型在油茶籽热风干燥中的适用性。结果表明,油茶籽热风干燥过程并没有出现恒速干燥段,干燥主要发生在降速干燥阶段。物料初始干基含水率、温度是影响干燥的主要因素,初始干基含水率越低、干燥温度越高,干燥到目标含水率所用时间越短。干燥过程中,有效水分扩散系数随温度升高而增大,热风温度从50℃升高到80℃,其有效水分扩散系数由1.3132×10-9m2/s增大到3.9223×10-9m2/s,油茶籽的干燥活化能为33.6193kJ/mol;通过比较决定系数R2、均方根误差eRMSE以及卡方检验值χ2得出,Lewis模型为描述油茶籽热风薄层干燥的最优模型,预测值与试验值的均方误差为1.36%,最大相对误差小于4%,表明模型预测的干燥曲线和试验干燥曲线一致性较好。     

银杏果热风干燥工艺参数响应面法优化

利用自制的热风干燥在线测试装置,对银杏果的热风干燥进行了试验研究,探讨了热风温度、热风速度及装载量对含水率、干燥速率的影响,通过响应面分析和逐步逼近法分析了热风温度、热风速度及装载量与干燥过程平均能耗、平均干燥速率、蛋白质保存率以及干燥后的感官品质之间的关系,建立了二次回归数学模型。并利用函数期望优化方法进行了多目标函数优化,确定了银杏果热风干燥的最佳工艺参数组合。结果表明,银杏果热风干燥过程中加速过程不明显,主要集中在恒速和降速的干燥阶段。其最佳工艺参数组合为:热风温度68℃、热风速度1.15 m/s、装载量15.58 kg/m2。此时平均能耗为11.86 kW.h/kg、平均干燥速率为9.77%/h、蛋白质保存率为90.30%、感官评分为8.57分。     

干燥过程中谷物水分在线测量系统

讨论了以由谷物含水量 (介质介电常数 ε)变化引起电容式传感器振荡频率的变化来测量谷物水分的方法。采用同心圆式电容传感器对谷物干燥设备进行在线水分测量及控制 ,建立了定流量条件下谷物水分同电容传感器振荡频率、谷物温度相关的数学模型     

萝卜丝薄层干燥试验及其数学模型的建立

萝卜丝干燥是萝卜加工的重要环节。利用薄层干燥试验台,进行萝卜丝的薄层干燥试验,探讨热风温度、风速对干燥速率的影响。结果表明,萝卜丝干燥具有典型物料干燥的升温、等速、降速3个阶段,热风温度对干燥速率的影响比风速对干燥速率的影响显著。用BP神经网络建立萝卜丝干燥的数学模型,并与Page模型的模拟结果进行对比。结果表明,用BP神经网络预测的含水率比精度明显高于Page模型。     

高水分小麦干燥特性及其数学模型的研究

为了对高水分小麦热风干燥工艺建立及其设备研制提供理论依据,进行了不同热风温度、风速和物料薄层厚度条件下的高水分小麦热风干燥试验,获得了高水分小麦的干燥曲线和干燥速度曲线;同时,分析了热风温度、风速和薄层厚度对干燥速度的影响,并建立了高水分小麦热风干燥数学模型。试验结果表明:高水分小麦热风干燥在不同干燥条件下干燥速度最大值出现在前25～35min时间段内,干燥过程中无明显的恒速干燥阶段,高水分小麦热风干燥的数学模型符合Page方程。     

基于玻璃化转变的稻谷变温热风干燥工艺研究

为保证稻谷干燥后品质、提高干燥效率,基于不同含水率稻谷的玻璃化转变温度,提出变温热风干燥工艺。采用三因素五水平中心组合试验方法,以稻谷温度、初始含水率和热风风速为影响因素,以稻谷爆腰指数、整精米率和干燥时间为评价指标,研究稻谷玻璃化转变温度、恒温和变温干燥特性,模拟解析稻谷干燥过程中传热传质规律,以5、10、15℃的变温幅度进行变温干燥试验。结果表明,稻谷玻璃化转变温度与其含水率呈负相关,恒温干燥最佳工艺参数为稻谷温度47℃、初始含水率22.0%、热风风速0.50 m/s,干燥后稻谷爆腰指数70、整精米率57.67%、干燥时间195 min;与恒温干燥相比,以5℃和10℃为变温幅度的变温干燥工艺,干燥后稻谷爆腰指数分别降低了20和10,整精米率提高12.6、7.7个百分点,干燥时间缩短30 min和60 min。研究表明,基于玻璃化转变的稻谷变温热风干燥工艺明显改善了稻谷干燥后品质,提高了干燥效率。