真空冷冻干燥在中药材加工中的应用及质量控制

中草药传统干燥加工过程中所造成的生物活性物质,特别是药用有效成分损失等问题,已引起国内外的普遍关注和担忧,真空冷冻干燥技术以其独有的特点和优势正逐渐成为贵重中草药干燥的首选。文中介绍了中草药真空冷冻干燥的原理和干燥过程中各阶段的工艺流程,并采用高效液相色谱法,以药材地黄的有效成分梓醇为检测指标,考察其在干燥过程中的化学动力学质量降解过程。通过试验确定了反应阶数、速度常数及模型参数,得出了控制其质量降解的预测模型,并对预测模型进行了验证。分析结果表明,所建立的质量降解模型能较好地反映地黄干燥质量随干燥时间、含水率及温度的变化过程,可用来进行中草药真空冷冻干燥质量降解的模拟。真空冷冻技术应用于中草药干燥能有效地保持中草药药用有效成分,避免传统干燥方法所造成的有效成分降低等缺陷     

山核桃坚果热风干燥特性及其工艺参数优化

针对山核桃坚果热风干燥质量难以控制、干后品质差等问题,采用单因素试验方法,研究了热风温度、装载量及风速对山核桃坚果干燥特性的影响。通过3因素5水平的二次回归正交试验,分析了热风温度、装载量及风速与干燥过程单位时间干燥速率、单位质量干燥能耗以及干后物料蛋白质保存率、不饱和脂肪酸保存率、感官品质指标综合分值的关系,建立了二次回归数学模型,分析了3因素对各指标影响的显著性;利用多目标非线性优化方法,确定了山核桃坚果热风干燥的最佳工艺参数组合,即热风温度为72℃,装载量为0.08 kg,风速为65 m/min。在此条件下,单位时间干燥速率为0.458%/min、单位质量干燥能耗为5.986 kWh/kg、蛋白质保存率为92.12%、不饱和脂肪酸保存率为90.65%、感官品质指标综合分值为32.89分,综合评分为0.802。研究结果为山核桃坚果的干燥和工业化生产提供一定的理论依据。     

香菜微波干燥的试验研究

以提高蔬菜干制品质为目的，考察干燥因素对香菜微波干燥生产率及其品质的影响，用正交试验设计方法，探讨干燥功率、物料层厚度及排湿风速对香菜微波干燥特性及干制香菜品质和能耗的影响，利用极差分析和方差分析确定香菜微波干燥最优工艺参数。结果表明：不同微波干燥参数对香菜微波干燥特性和干制品质及能耗有不同的影响，风速对物料干燥速率、香菜干制品的品质指标影响最大，物料脱水过程主要处于恒速阶段，微波干燥功率为1．125W／g，物料层厚度为1．5cm，风速为60m／min时，可确保香菜干燥后的食用价值且便于储存，而且能耗较低。     

以图像计算收缩率优化香菇真空缓苏干燥工艺

利用数字图像处理技术分析香菇干燥前后面积收缩率,是评价香菇干燥品质的有效方法。采用真空缓苏（间断）干燥是提高香菇干燥品质,节省能源的有效措施;通过四因素五水平二次回归正交试验设计,研究干燥室真空度、加热板温度、缓苏时刻含水率、缓苏时间4个因素对干燥过程中面积收缩率和干燥时间的影响,建立了多元回归数学模型;利用多目标非线性优化理论与方法,对香菇真空缓苏干燥工艺参数进行了优化并验证,确定最适宜的工艺参数为：加热板温度70℃,干燥室真空度0.09 MPa,缓苏时刻含水率70%,缓苏时间11.3 min,该参数对生产实际中的香菇干燥具有指导意义。     

高分子科学中的玻璃化转变理论在谷物干燥及储存研究中的应用初探

玻璃化转变理论是高分子科学中的一个重要理论。该文对玻璃化转变理论在谷物干燥及储存研究中的应用进行了初步探讨。先分析研究了高分子生物物料的玻璃化转变温度与物质含水率的相关关系,再根据玻璃化转变理论中关于物质相态变化的分析,初步研究了谷物在干燥过程中物理状态变化的过程,并结合干燥动力学分析了谷物干燥特性;同时,依据谷物干燥及储存过程中物质成分的玻璃化转变特点探讨了品质变化的机理以及控制品质变化的方法     

基于单片机控制的气流换向干燥系统研究

为提高干燥品质、减轻劳动强度和实现干燥过程自动化,研制了基于单片机控制的气流换向干燥系统。采用“小参数热风渗流、间接加热、气流换向深层干燥”的干燥工艺,对系统的性能进行了试验研究和分析,同时,对气流换向及气流内循环在干燥中的作用和效果进行了讨论。结果表明,气流换向干燥系统和所采用的干燥工艺能有效地保证干燥物料,特别是粮食种子的质量指标     

糖姜间歇微波真空干燥特性及其动力学模型

为了探讨避免糖姜焦糊的微波真空干燥模式,该文以湿糖姜为原料,研究真空度、功率质量比及姜块的体积对糖姜间歇微波真空干燥速率及品质的影响,建立糖姜干燥动力学模型。结果表明：糖姜采用间歇式微波真空干燥技术,能避免焦糊和褐变的发生,适宜微波加热和间歇时间分别为30和90?s,功率质量比为10～?15?W/g,真空度为-80?kPa;糖姜微波真空干燥的动力学满足指数模型,该模型能很好预测微波真空干燥过程中糖姜含水率随干燥时间、比功率、真空度和姜块体积的变化关系,试验结果为实现糖姜的可控制工业化干燥提供技术依据。     

植物物料红茶的浸提动力学研究

分析了植物物料溶质浸出过程中在高阻力区及低阻力区中的质量传递性质,据此建立了具有快速项和慢速项的两项浸提动力学模型。建立了浸提平衡浓度、快速溶质比例及半平衡时间的三项指标评价体系,全面评价溶质浸提动力学过程。试验表明干燥方法影响着Freedom红茶产品的容积密度,导致组织收缩特性不同,溶质的浸提动力学性能亦不同。流化床干燥、薄层干燥的红茶具有优良的浸提动力学性能,真空干燥红茶的浸提动力学性能较好,盘式干燥红茶的浸提动力学性能较差,微波干燥红茶的浸提动力学性能很差。流化床干燥温度变化不影响红茶的浸提动力学性能。较小颗粒红茶具有更好的浸提动力学性能。     

茄子片热风干燥收缩特性及其修正的湿分扩散动力学模型

为了研究收缩特性对切片果蔬对流干燥过程水分有效扩散系数的影响,以切片茄子作为研究对象,结合密度分析、扫描电镜分析、压汞测试等方法,分析了热风干燥过程切片茄子内孔容积、孔隙结构及体积的收缩变化规律,建立了考虑其收缩特性的水分扩散动力学模型,并分析了干燥收缩行为对切片茄子干燥动力学的影响。研究结果表明,热风干燥过程切片茄子内孔容积随水分比的减小近似呈线性降低趋势,不同热风干燥温度对其降低趋势影响不大;干燥初期切片茄子孔隙以105nm以上的大孔为主,干燥过程孔隙收缩导致105nm以上的大孔孔隙逐渐消失,105nm以下的中小孔隙比例逐渐增加,峰值孔径也从约1.5×105nm减小至4×104nm;Hatamipour及Quadratic收缩方程均能较好地描述切片茄子热风干燥过程中的体积收缩特性;考虑切片茄子体积收缩对干燥传质过程的影响,采用Quadratic收缩方程对基于Fick第二定律的扩散模型修正后,切片茄子干燥过程水分有效扩散系数明显降低,表观活化能由20.69 k J/mol增大至25.76 k J/mol,表明干燥过程中的收缩导致水分扩散内部阻力增大。因此,水分有效扩散系数在不考虑干燥收缩对动力学影响时将被明显高估。该研究结果能为更客观地评价可变形多孔物料的干燥特性、优化其干燥工艺提供参考。     

生物多孔介质热风干燥数学模型及数值模拟

为了研究生物多孔介质在热风干燥过程中的热质传递机理以及其内部应力应变分布规律,根据生物多孔介质中温度、水分及应力之间复杂的耦合关系,基于菲克扩散定律、傅立叶导热定律和热弹性力学理论,建立了对流干燥条件下,含湿多孔介质内部传热传质过程热-湿-力双向耦合的数学模型。采用有限差分法编制相应的计算程序,对其进行数值计算,数值结果与马铃薯和胡萝卜对流干燥试验结果之间的相对误差均小于5%;进一步分析了干燥特性曲线,以及温度、干基含水率和应力应变的时空分布;最后分析了风温、风速等干燥条件以及多孔介质厚度对干燥过程的影响,结果表明:在一定试验条件下,风温越高,风速越大,切片厚度越薄,干燥时间越短。研究为改善生物多孔介质热质传递现象物理机理的理解提供参考。     

热风干燥联合真空降温缓苏提升黄秋葵干制品品质

为提升黄秋葵热风干燥产品品质,试验将真空降温缓苏技术应用于黄秋葵热风干燥过程中。研究了不同缓苏时长下黄秋葵干燥特性和品质指标的变化规律;利用Weibull分布函数分析缓苏处理对黄秋葵热风干燥过程中水分扩散机制的影响;采用一元非线性回归分析构建适用于黄秋葵真空降温缓苏-热风联合干燥过程中干燥特性和品质指标随缓苏时长变化的学数模型;以总干燥耗时、总干燥能耗、复水比、色相角以及总营养物质保存率为指标,对不同缓苏时长下的黄秋葵热风干燥进行加权综合评价。结果表明：缓苏处理能够提升黄秋葵热风干燥速率,且随着缓苏时长的延长其促进作用会增强;Weibull分布函数能够准确描述（R2>0.99且离差平方和χ2处于10-4数量级）黄秋葵真空降温缓苏-热风联合干燥过程中水分比随干燥时间的变化规律;常用函数一元非线性回归分析能够构建出黄秋葵真空降温缓苏-热风联合干燥过程中各干燥特性和品质指标随缓苏时长的变化规律的动力学模型;联合干燥过程中,缓苏60 min处理的综合评分值最高为0.55,在干燥温度和风速分别为60℃、1.5 m/s条件下,该缓苏时长较适合应用于黄秋葵热风干燥。研究表明,真空降温缓苏处理能够提升黄秋葵热风干燥的干燥速率和干燥品质,该文可为真空降温缓苏技术在高品质黄秋葵干制品工业生产上的应用提供理论依据。     

PH—Postharvest Technology: Modelling the Moisture and Temperature Distribution within an Agricultural Product undergoing Time-varying Drying Schemes

A mechanistic model capable of predicting the moisture and temperature distribution of food materials during isothermal and non-isothermal drying was developed. The model incorporates both liquid and vapour migration as well as heat transfer in a food material. The model was solved numerically by the method of finite volume. Evaluation of the modelling predictions shows good agreement, for the mean moisture content, between model and experimental data up to 7·4%. The calibrated model was used to study the effect of stepwise varying of the drying air temperature on the internal product moisture and temperature distributions. The product temperature distribution shows the existence of a thermal switch that changes the direction of the thermal gradient for drying conducted with step-down varying of the inlet air temperature from 35 to 20°C. The impact of the moisture and temperature distributions on the product quality is also discussed.     

回转箱式香菇干燥机的研制

食用香菇大多是干制品,而干燥设备不同对香菇干制品的品质影响很大。现有香菇干燥机采用单一热源且需要人工全过程控制温度;为保证干燥均匀需要人工经常调换机内香菇位置,因此造成干燥时间长、能耗大、干燥成本高。为解决这一问题设计了香菇干燥机,采用复合热源,半自动控温,香菇在干燥过程中保持相对运动。经实际生产试验证明,设计达到预期目标。     

莲子热风干燥过程对其淀粉热特性及凝胶化的影响

为解决莲子干燥过程中淀粉形态结构变化造成莲子结壳、硬化,不利于干燥以及复水难、易返生问题,该文利用差示扫描量热技术(differential scanning calorimetry,DSC)对新鲜莲子以及不同热风干燥(70、80、90℃)莲子的淀粉热特性与凝胶化过程进行了研究.研究发现,莲子淀粉在低水分环境(42.2%,以质量比计)时存在2个明显的吸热峰,高水分环境(71.1%,以质量比计)时存在1个明显的吸热峰;莲子在干燥过程中不断失水,并伴随着淀粉凝胶化.方差分析(analysis of variance,ANOVA)表明,高温干燥显著影响莲子淀粉的热特性,其淀粉凝胶化温度(峰起温度To、峰顶温度Tp以及峰止温度Te)部分显著升高.相同干燥条件下,莲子淀粉糊化焓ΔH受水分显著影响,但干燥温度、升温速率对其影响不显著(P>0.01).采用Kissinger、Crane方程获得了淀粉凝胶化动力学参数(活化能Ea、指前因子Z以及反应级数n).莲子淀粉的非等温凝胶化反应可近似为一级反应,高温干燥后其Ea值出现增加,并随着水分增加呈现降低趋势.研究结果可为确定莲子高品质干燥工艺以及干莲子、莲子淀粉后续加工过程提供技术支持.     

Volatile changes during dehydration of d'Agen prunes

Solid phase microextraction (SPME) was used in conjunction with GC-MS to monitor the changes in some major volatile flavors during drying of plums. The aroma profile was significantly modified during the process and substantial loss of the original volatile flavors was observed. The generation of some compounds was shown to be due to the thermal decomposition of carbohydrates. This paper discusses the importance of aroma profiling in detecting the progress of the chemical (degradation) reactions and identifying marker volatiles in quality control of the product.     

南美白对虾太阳能干燥能耗参数优化及中试

为降低南美白对虾干燥能耗,提高南美白对虾干燥品质,该文探讨了实验室太阳能干燥温度、风速及干燥量对干燥效果的影响和中试试验。通过实验室试验确定干燥温度范围为45～55℃,风速6～8 m/s,干燥量3～4 kg,响应面分析法分析了太阳能干燥温度、风速及干燥量与干燥能耗的关系,建立了二次回归模型,确定南美白对虾太阳能干燥最佳工艺参数为：干燥温度为53.40℃,风速为7.43 m/s,干燥量为3.65 kg。在实验室数据的基础上进行了中试试验,结果表明干燥鲜虾量100 kg（煮后69.5 kg）得到38.16 kg产品,所需总能耗549827.05 kJ,其中太阳能提供了379619.05 kJ,实际耗电47.28kW·h（折合能量170208 kJ）。太阳能干燥单位质量（1 kg）南美白对虾实际能耗0.68 kW·h/kg,相比热风纯电加热器干燥节能1.51kW·h/kg,相比燃煤烘房干燥可减少0.75kg/kg CO2排放。该研究结果为南美白对虾太阳能干燥工业化生产提供参考。     

面条干燥过程的湿热传递机理研究进展

干燥是挂面生产过程中较难控制的加工工序。干燥工艺不合理易造成产品质量问题,而水分和热量传递是影响挂面质量特性的重要因素。该文主要介绍了挂面干燥过程水分和热量的传递规律、机理和数学模型等研究结果,分析了水分传递研究的方法和水分分布的测定方法。综合分析认为,挂面干燥过程研究应进一步关注水分和热量传递机理以及湿热传递数学模型的研究。     

自动化加工生产线改善机采绿茶理化品质研究

以茶树机采鲜叶为原料,选配、改装和组建了茶叶加工自动化生产线,并跟踪加工工序中茶坯理化成分的动态变化,以同一原料所制的传统炒青工艺为对照,比较新设备和新工艺对机采卷曲形绿茶色泽和品质成分的影响。结果发现:新的生产线在杀青、二青、做形和提香等关键工序中,集成应用了电磁加热耦合热风、热管余热回收和流化床干燥技术,提高了茶叶的滋味和色泽品质,所制卷曲形绿茶的感官得分比传统炒青绿茶高2分,酚氨比相对较低(P0.05),干茶的色相值、茶汤、叶底的亮度和色相值相对更好(P0.01);相比传统单机加工设备,该生产线可日均生产绿茶1 750 kg,产能提高了37.5%,能耗成本为4.6～4.8元/kg干茶;热效率提高100%,用工成本减少50%。机采卷曲形绿茶自动化生产线扩大了茶叶加工产能,减轻了劳动强度,提高了卷曲形绿茶品质,为实际生产提供了指导。     

果蔬类多孔介质干燥传质过程的分子动力学模拟

果蔬类多孔介质内部水中溶解有大量的营养物质(溶质),在干燥过程中溶质的迁移与湿分的传递同时进行,其内部微孔内的干燥传质机理尚不明确。为了揭示果蔬类多孔介质干燥过程中内部溶液的迁移机理,确定果蔬微孔结构特性对干燥传质过程的影响规律,该研究采用分子动力学方法模拟研究了果蔬类多孔介质微孔道中的干燥传质过程,构建了光滑壁面溶液扩散过程模型与粗糙壁面溶液扩散过程模型。模拟过程采用SPC/E水分子模型,选取OPLS-AA全原子力场和正则系综,溶液势函数选用静电库伦相互作用与Lennard-Jones相互作用,中心水分子的初始速度由高斯分布给出,采用Velocity-Verlet算法,用SHAKE算法固定水分子,x、y方向施加周期性边界条件,z方向上施加固定壁面边界条件。从分子水平模拟分析了果蔬类多孔介质内部溶液的扩散过程,并以马铃薯的热风干燥试验结果进行模型的验证。得出试验值与KCl溶液粗糙壁面模型的模拟值最为接近,其最大相对误差为17.39%;与纯水模型的模拟值相差最大,说明溶质的存在对水分扩散系数的影响不可忽略,且粗糙壁面模型更接近于真实孔道结构。从径向分布函数分布可以看出K+、Cl-对水分子...     

气体射流冲击干燥含水率在线监控系统设计

针对气体射流冲击干燥过程中自动称量受风速、设备运行振动、干燥温度等因素影响的问题,设计了新型干燥设备监控系统,实现了干燥过程中物料质量及含水率的自动获取、即时查看及数据显示和存储。系统通过"停机-稳定-称量-启动"自动称量流程及分温度段分载荷区间线性化校准等方案,有效保证了自动称量精度,通过将从机控制器的运行状态纳入到系统运行逻辑判断中,保证了系统长期运行的可靠性和安全性。系统称量量程0~2 000 g,最小分度值1 g。试验表明:自动称量系统相对误差小于0.7%,含水率(湿基)分析误差在±0.9%范围内,满足了干燥过程中在线物料质量及含水率监测需要。该系统为多种物料的干燥进程判断及产品质量保证提供了自动化监控平台。