Preliminary study of wood ultrasound-vacuum combined drying dynamics.

结合超声波和真空干燥的优点,采取超声波一真空协同干燥方法,对核桃楸试件进行干燥。在不同干燥温度、绝对压力、超声波功率和频率的条件下,检测木材干燥过程中内部水分的有效扩散系数,并建立对应条件下的干燥动力学模型。结果表明：超声波～真空协同干燥过程中,木材内部水分有效扩散系数随着温度的升高而增大,而绝对压力对于水分有效扩散系数影响较小;干燥过程中,温度对干燥速率起着主要作用,相同温度、不同压力下木材的干燥速率随着时间的变化趋势一致;通过有效扩散系数和菲克单方向扩散方程得到的干燥模型和实际干燥动力学很接近。     

真空条件下木材表面水分蒸发速率模型及应用初探

对真空条件下木材表面水分蒸发速率模型进行了理论推导，并以截面为20 mm×20 mm，长度分别为100、150、200、250、300 mm的桦木为试材，在干燥温度分别为60、75、90℃，绝对压力分别为0.02、0.04、0.06、0.07、0.08 MPa的真空干燥条件下，对试材内部水分移动速率进行研究。结果表明:木材表面水分移动速率大于内部水分移动速率，二者的比值在10～150之间变化。根据试验结果,得出了不同条件下各种规格试材的干燥速率与温度、绝对压力的关系式，并与理论推导得出的模型进行比较，得到木材表面水分蒸发速率与内部水分移动速率之比。最后根据不产生干燥缺陷的最大（极限）速比，得出木材真空干燥过程中不产生缺陷时的温度和绝对压力的关系式。      

木材真空-浮压干燥过程中吸着水迁移特性分析

该文以马尾松为试验材料 ,通过对水分扩散系数和浮压系数的试验研究 ,总结出木材在真空 浮压干燥过程中吸着水迁移的基本规律 .试验分析表明 ,真空 浮压干燥过程中 ,含水率梯度不是水分移动的主要驱动力 .在纤维饱和点以下时 ,木材内部吸着水的迁移可分为 :水蒸汽压力梯度下的扩散迁移和由于干燥介质压力的波动而引起的浮动压力下的迁移两个部分 .由数据分析可见 ,当介质温度一定时 ,木材水分扩散系数随绝对压力的减小和压力变化速率的加大而增加 ,且压力变化速率对扩散系数的影响大于绝对压力的影响     

超声波-真空协同干燥自由水迁移速率

以尺寸规格为200 mm×100 mm×20 mm的核桃楸(Juglans mandshurica)为试材,在干燥温度为40、60℃,绝对压力为0.05、0.02 MPa,超声波频率为20、28 kHz和超声波功率为60、100 W的条件下进行超声波-真空协同干燥.通过对试件的干燥动力性进行对比分析,研究了干燥温度、绝对压力、超声波频率、功率对木材超声波-真空协同干燥的自由水迁移速率的影响规律,并通过统计方法得到了回归方程.结果表明:超声波的协同可以使真空干燥的自由水迁移速率提高8％～40％,自由水迁移速率随着超声波功率的增大和温度的升高而加快,且绝对压力越小,自由水迁移速率越快,但超声波频率对自由水迁移速率的影响具有不确定性.     

莲藕片薄层真空微波干燥特性及动力学模型

为研究莲藕片真空微波干燥特性,探讨不同真空度、装载量和微波功率对莲藕片薄层真空微波干燥过程的影响。根据试验数据建立莲藕片薄层真空微波干燥水分比与干燥时间关系的动力学模型,并对模型进行拟合试验,最后计算莲藕片薄层真空微波干燥条件下的有效扩散系数。结果表明,莲藕片薄层真空微波干燥过程符合Page模型,经验证,模型预测值与试验值拟合良好;莲藕片薄层真空微波干燥有效扩散系数在0. 508×10-6～6. 556×10-6m~2/s范围内。Page模型适合描述莲藕片薄层真空微波干燥过程。     

牛大力切片热风干燥特性及其动力学模型建立

【目的】探讨不同热风温度、切片厚度及装载量对牛大力切片热风干燥速率的影响,并建立牛大力切片热风干燥动力学模型,为牛大力干燥工艺探索提供理论依据。【方法】以热风温度（50、60、70、80℃）、切片厚度（2、4、6、8mm）和装载量（100、200、300 g）为考察因素,实时测定各条件下牛大力切片热风干燥过程中水分变化,对常见的5种干燥模型进行筛选,并计算干燥过程中的有效水分扩散系数和活化能。【结果】随着热风温度的升高,切片厚度和装载量的降低,牛大力切片的干基含水量明显减少,干燥速率明显增加。牛大力切片在热风干燥过程分为加速和降速2个阶段,其中大部分干燥过程为降速阶段。牛大力切片热风干燥动力学模型符合Page模型,该模型预测值与试验值拟合度较高（R2=0.969）,拟合方程为ln （-lnMR）=-3.174-0.242H+0.029T-0.006L+（0.721+0.015H+0.002T）lnt,可求得-k=e（-3.174-0.242H+0.029T-0.006L）,n=0.721+0.015H+0.0027,不同干燥条件下牛大力切片的有效水分扩散系数在1.62114×10-10~12.96913×10-10 m2/s,均随着热风温度的升高和切片厚度的增加,总体呈上升趋势;活化能为60.7388 kJ/mol。【结论】Page模型可较好地描述不同切片厚度的牛大力切片热风干燥过程中水分的变化规律,且通过拟合方程能较准确预测热风干燥过程中某时刻牛大力切片的水分比。     

微波干燥过程中木材内部水分移动机理初探

该文通过测定木材微波干燥过程中内部的温度、压力和分层含水率,着重研究了在微波干燥过程中木材内部温度、水蒸气压力和水分分布状态与变化情况.通过对其相互关系的理论分析,得出了以下研究结果:在微波干燥过程中,木材内的温度分布比较均匀,但在干燥的后期,木材内温度分布的不均匀性有加大的趋势;随着干燥的进行,木材内部含水率梯度逐渐减小,含水率分布更加均匀;在木材干燥的初期,木材表面有水分“积聚”现象;在功率1000W条件下,测定规格300mm×100mm×60mm试材内部压力,纤维长度方向木材内部最大压差为20.1kPa,厚度方向木材内部最大压差为17.9kPa,表明木材微波干燥过程中在厚度和长度方向分别存在明显的蒸汽压力梯度.     

不同干燥工艺对新疆主要制干葡萄干燥特性的影响

【目的】研究不同制干工艺对新疆主要制干葡萄品种无核白和无核白鸡葡萄干燥特性的影响,为新疆葡萄干燥工艺的改进提供理论依据。【方法】对晾干和晒干干燥过程中的水分变化规律进行数学分析,研究葡萄的干燥特性。【结果】晒干工艺葡萄的失水速率高于夜间,葡萄干燥过程中白昼失水速率是夜间的2.00~6.14倍。干燥初期晒干工艺条件下无核白鸡心葡萄失水速率是晾干的1.21~3.12倍。葡萄果实干燥模型宜选用Page模型,晒干工艺条件下葡萄果实的有效水分扩散系数分别是晾干工艺的3.14和3.18倍;无核白鸡心葡萄果实的有效水分扩散系数高于无核白葡萄,晒干条件下无核白鸡心葡萄和无核白有效水分扩散系数分别为6.023 16×10^-8 和2.615 45×10^-8 m²/h;晾干条件下2种葡萄果实的有效水分扩散系数分别为1.892 12×10^-8 和8.308 75×10^-9 m²/h。【结论】2种干燥工艺下,白昼的干燥速率显著高于夜间,得到了不同干燥工艺和不同葡萄品种的有效水分扩散系数。     

胡萝卜切片的超声强化远红外干燥特性及动力学模拟

为探讨超声波对远红外干燥过程的强化效果,以胡萝卜切片为干燥材料,研究不同超声频率、超声功率和超声处理时间条件下,胡萝卜切片的干燥特性和品质变化规律,并用Weibull函数对干燥过程进行动力学模拟。结果表明:随着超声频率、超声功率和超声处理时间的增加,干燥时间明显减少,干燥速率显著增加;Weibull分布函数可实现较高的模型精度,拟合结果的决定系数R~2值均在0.97以上,离差平方和χ~2值均很小,尺度参数α随着超声参数的增加而呈现减小的趋势,表明超声强化的干燥过程由内部的水分扩散阻力控制。估算有效水分扩散系数D_(cal)为3.601×10~(-8)～5.317×10~(-8) m~2/s,有效水分扩散系数D_(eff)为3.535×10~(-10)～5.601×10~(-10) m~2/s,均随着超声频率、超声功率和超声处理时间的增加而增大;并且随着超声频率、超声功率和超声处理时间的增加,胡萝卜干制品的总色差值总体呈现上升趋势,胡萝卜切片细胞中微孔数量增多,热质迁移效率增大,干燥速率显著提高。     

贮藏过程中不同保润剂对烟丝保润效果及水分散失动力学的影响

【目的】探讨烟丝在干燥环境中贮藏时,不同保润剂对烟丝保润效果及水分散失动力学的影响。【方法】以传统烟草保润剂甘油和新型烟草保润剂乳酸钾为代表,将喷洒了保润剂的烟丝置于干燥环境中测试其水分含量的变化。通过对4种常见薄层干燥模型进行非线性拟合,确定烟丝干燥速率常数,并采用Fick第二定律扩散模型进行动力学分析,得到烟丝内部水分的有效扩散系数。【结果】甘油和乳酸钾都能够降低烟丝的干燥速率常数和水分有效扩散系数。当甘油添加量为2%时,烟丝的干燥速率常数和有效扩散系数分别从0.413 8,2.348 6×10-10 m2/s降至0.339 2,1.702 9×10-10 m2/s,而添加2%乳酸钾的烟丝干燥速率常数和有效扩散系数分别为0.255 9,1.593 8×10-10 m2/s。【结论】乳酸钾具有优于甘油的保润性能。保润剂能够有效降低烟丝的干燥速率常数和水分有效扩散系数,且干燥速率常数和水分有效扩散系数随其添加量的增加而降低。     

传统干燥工艺条件下葡萄制干特性及干燥模型研究

【目的】研究传统葡萄干燥工艺对葡萄果实干燥特性及水分扩散系数的影响,为新疆葡萄制干干燥理论提供理论依据。【方法】采用晾干和晒干两种传统的制干工艺制干,分析制干工艺对葡萄干燥特性及水分扩散系数的影响,建立干燥动力学模型。【结果】晒干工艺条件下,环境中的最高温度显著高于晾干环境中温度,最低温度低于晾干环境中最低温度。晒干条件下,葡萄果实的干燥速率高于晾干方式。通过对4种模型的拟合分析,Page模型是最符合葡萄干燥的模型,决定系数R²值最大,卡方检验值χ²和均方根误差R²均值最小,分别为0.998 2、8.55×10^-4和0.001 5。通过有效水分扩散系数计算,晒干和晾干工艺的有效水分扩散系数分别为2.036 25×10^-8、6.468 8×10^-9,晒干工艺的有效水分扩散系数明显大于晾干方式的有效水分扩散系数。【结论】Page模型可以有效的阐述传统葡萄会干工艺条件下葡萄果实水分的变化规律。     

核桃气体射流冲击干燥特性及干燥模型

目的】研究不同条件对核桃气体射流冲击干燥的影响,提高核桃干制品质、缩短干燥时间,得到干燥所需活化能并筛选出最适干燥模型。【方法】采用热管和自制气体射流冲击节能干燥技术相结合的方法,利用9组试验,探讨了不同射流风温（40、50和60℃）、介质风速（11、12和13 m·s^-1）对物料干燥特性、有效水分扩散系数和活化能的影响,同时通过数据统计对5个干燥模型的拟合筛选,建立5个干燥动力学模型,分别为Page模型、Modified Page模型、Logarithmic模型、Herdenson and Pabis模型和Lemus模型,利用DPS软件对数据进行处理,拟合后得到最终的普遍适用的水分比MR与时间t的参数方程。【结果】与大多数食品物料的气体射流冲击干燥试验类似,核桃的气体射流冲击干燥主要属于降速干燥,没有恒速干燥阶段。风温对核桃气体射流冲击干燥的各个阶段影响均较大,风温越高,水分比下降越快,干燥速率越高。风速对干燥时长几乎无影响,但对于表面水分汽化阶段的速率具有一定影响,能够在这一阶段使干燥速率加快,对内部水分转移阶段的干燥速率几乎无影响。利用这一特点可以采用不同时段改变风温风速的方法,既缩短干燥时长又达到节能目的。总体来说对缩短干燥时间的影响顺序为：风温＞风速。核桃气体射流冲击干燥的有效扩散系数随风温升高而增加,风速对其几乎无影响,通过费克第二定律求出了干燥过程中核桃的有效水分扩散系数,其值为0.9674×10^-11-2.2231×10^-11m²·s^-1,由于其具有外壳等结构,所以比一般的食品物料的有效水分扩散系数低1-3个数量级。活化能随风速增大而增加,最低的活化能为27.644 kJ·mol^-1。5个模型均具有较高的拟合度,能较好地对核桃气体射流冲击干燥进行描述,其中Modified Page模型有最大的确定系数R²、最小卡方值（χ²）和均方根误差（RMSE）。以Modified Page模型,通过DPS软件进行回归,建立了在风温为40-60℃,风速为11-13 m·s^-1条件下核桃物料气体射流冲击干燥普遍适用的水分比MR与时间t的参数方程。【结论】射流风温与介质风速对核桃气体射流冲击干燥曲线、干燥速率曲线、有效水分扩散系数和活化能均有影响。根据在不同条件下得到的拟合值与试验组测定的观察值进行拟合比较,以风温为50℃、介质风速为13 m·s^-1时干燥最佳。Modified Page模型与Page模型均适合描述在风温为40-60℃,风速为11-13 m·s^-1条件下的核桃气体射流冲击干燥。而Modified Page模型拟合程度更高,是核桃气体射流冲击干燥最优模型。     

苦瓜片气体射流冲击干燥特性及干燥模型

【目的】提高苦瓜片的干制品质、缩短干燥时间,通过研究不同条件下气体射流冲击技术对苦瓜片干燥特性的影响,并根据干燥过程中水分的变化规律确定最适干燥模型。【方法】利用实验室自制气体射流冲击干燥机干燥苦瓜片,探讨不同风温(40、50、60、70和80℃)、风速(9、10、11、12和13 m·s~(-1))和切片厚度(2、3、4、5和6 mm)对物料干燥特性和水分有效扩散系数的影响,计算出干燥活化能。以确定系数(R~2)、卡方(χ~2)及均方根误差(RMSE)为评价指标,并利用Origin 8.0软件将试验所得数据与5个常用的干燥模型进行拟合,筛选出最适干燥模型,建立模型参数与干燥条件之间的关系,并检验干燥模型的预测效果。【结果】苦瓜片的气体射流冲击干燥属于降速干燥,没有明显的恒速干燥阶段。在试验条件下,风温、风速和切片厚度对苦瓜片在气体射流冲击干燥过程中的干燥特性均有一定影响,风温越大、切片厚度越小、风速越大,物料的干燥速率越大,水分比下降越快,干燥所需时间越短,但风速的影响远不如风温和切片厚度明显。通过费克第二定律可以计算出苦瓜片在干燥过程中的水分有效扩散系数,且随着风温、风速和切片厚度的增加而增加,最高的有效扩散系数为2.9668×10~(-9) m~2·s~(-1)。通过阿伦尼乌斯公式可以计算出苦瓜片干燥过程中所需的活化能Ea为29.89 kJ·mol~(-1)。所选的5个模型均具有较高的拟合度(R~20.98),都能较好的预测苦瓜片在气体射流冲击干燥过程中水分的变化规律,其中Two term exponential模型具有最大的确定系数R~2(0.99937)、最小的卡方值χ~2(0.00876)和均方根误差RMSE(0.000077),是苦瓜片气体射流冲击干燥的最适模型。【结论】风温、风速和切片厚度对苦瓜片气体射流冲击干燥过程中的干燥曲线、干燥速率曲线和水分扩散系数均有影响,且风温切片厚度风速。在风温40—80℃,风速9—13 m·s~(-1),切片厚度2—6 mm范围内,Two term exponential模型的拟合度最高,模型可有效描述苦瓜片在气体射流冲击干燥过程中的水分变化规律。     

紫薯气体射流冲击干燥效率及干燥模型的建立

【目的】为了提高紫薯干制品质、提高干燥效率,研究不同条件对紫薯气体射流冲击干燥特性的影响并筛选出最适干燥模型。【方法】采用自制气体射流冲击干燥机干燥紫薯片,探讨风温、风速、预处理和切片厚度对物料干燥特性和水分有效扩散系数的影响。利用数据统计对6个干燥模型进行拟合筛选。【结果】与大多数食品物料干燥试验结果一样,紫薯的气体射流冲击干燥主要属于降速干燥。预处理可增加物料初温且使物料更快达到干燥环境温度,但降低干燥速率并延长干燥时间。干燥速率随着切片厚度增加而降低,但随着风温和风速的增加而增加。物料厚度和风速对物料升温影响小,但风温对物料升温有较大影响,随着风温增加会延长物料达到干燥环境温度所需时间。有效扩散系数随着片层厚度、风温和风速的增加而增加,最高有效水分扩散系数为7.0033×10-10 m2•s-1。所有模型都能较好地描述紫薯气体射流冲击干燥过程中紫薯的水分变化规律,其中Modified Henderson and Pabis模型有最大确定系数,最小卡方值和均方根误差。【结论】风温、风速、切片厚度、预处理对紫薯气体射流冲击干燥曲线、干燥速率曲线和温度、有效水分扩散系数均有影响。在风温50—80℃,风速10—13 m•s-1且切片厚度为1.87—4.80 mm条件下,Modified Henderson and Pabis模型是拟合紫薯干燥曲线的最适模型。     

基于Weibull分布函数的桔梗切片热风干燥特性

为提高桔梗切片的干燥速率和品质，采用热风干燥技术对桔梗进行干燥处理，研究了干燥温度和切片厚度对桔梗切片热风干燥特性的影响，利用Weibull分布函数对干燥曲线进行拟合分析，并比较了不同干燥条件下干制品的水活度和色泽。结果表明：桔梗干燥主要为降速干燥，升高热风温度、减少切片厚度均能提升干燥速率；较适宜的热风参数为：温度55 ℃ ，切片厚度4 mm。Weibull分布函数决定系数R2的区间为0995 3～0.999 5，离差平方和2的区间为0.449 9×10-4～4.136 3×10-4，可以较好地拟合桔梗切片的热风干燥过程。尺度参数α与热风温度成反比；形状参数β主要受切片厚度影响；热风干燥技术可显著提高桔梗色差值，降低干制品的水活度。通过比较不同干燥条件下干制品微观结构的扫描电镜分析发现，热风处理可减少表细胞损伤、提高干燥速率。该研究结果可为热风干燥条件下桔梗的产业化生产提供参考。     

切片土豆干燥中传热过程模拟与分析

提出了切片土豆内部传热模型,内部传质模型,进行了土豆干燥时传热过程的模拟,并作了实验验证.结果表明：模拟值和实测值十分接近,最大相对偏差小于1.8％;因此用该模拟土豆片干燥中传热过程是可行的.模拟结果还显示：物料内各处温度变化不同;在整个干燥过程中,各层的温度梯度随干燥时间先变大,随后逐渐变小,到干燥后期,各层温度趋于一致.     

人造米干燥动力学及其仿真研究

采用差分法对人造米干燥过程内部水分的扩散特性,分布规律及动力学特性等进行研究。通过计算可计算颗粒内其瞬间任意位置的含水量,试样的平均含水量,预测干燥时间,平衡含水量和平衡时间等。内部水分梯度形成了扩散的推动力;在干燥后期,干燥推动力小,阻力大,干燥速度很慢,所以达到平衡含水量的时间很长。除去９９％的自由水分较容易。