高水分稻谷干燥工艺试验研究

针对中国南方地区稻谷收获季节需及时干燥高水分稻谷的市场要求,采用试验方法,在分批循环式稻谷干燥机上试验了低恒温干燥、变温干燥和变温干燥过程中增加缓苏时间的三种干燥工艺。依据试验结果,分析稻谷含水率、干燥介质温度、稻谷温度、缓苏烘干时间比等参数之间的联系与相互作用。试验表明：稻谷含水率高于21%时,降水速率可大于每小时1%,可采用60～70℃的介质。当稻谷含水率小于18%时,介质温度应小于60℃,降水速率小于每小时1%。当高水分稻谷进行了3～4次烘干缓苏后,利用中间缓苏仓增加缓苏时间,使稻谷内部与表层的温度、水分趋于平衡,有利于改善烘后品质和后续工艺的干燥降水。该结论对高水分稻谷干燥工艺设计和设备研制具有实用参考价值。     

土豆干燥过程中内部传热传质的数值模拟

建立了可以预测干燥过程中土豆内部水分分布和温度分布的传热传质模型，模型考虑了干燥过程中的土豆收缩和水分扩散系数的变化。该文推导的内部传热传质模型计算所得的内部水分分布和温度分布与实验结果相近。研究还发现在模型中是否考虑收缩对所得的水分分布和温度分布有较大的影响。     

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。     

土豆干燥过程中内部传热传质的实验研究

该文分别采用γ射线穿透法和切片法测量了平板状土豆内部的水分分布，为物料内部水分分布的实验验证提供了实验基础。通过不同形状，不同尺寸的土豆在不同温度下干燥的收缩实验发现，干燥过程中物料的收缩与水分呈线性关系。最后通过模拟结果与实际干燥曲线拟合的方法建立了土豆内部水分扩散系数的数学模型     

水稻顺流干燥工艺缓苏过程的研究

系统地分析了水稻顺流干燥工艺中,谷物温度、降水幅度、初始水分对缓苏过程的影响,通过计算机求解扩散模型,揭示出缓苏与提高干燥能力之间的关系。该文求解出的谷物内部传热传质模型的模拟值与实验结果相符。     

降温缓苏多级顺流粮食干燥工艺的模拟研究

针对现实多级顺流粮食干燥机在结构及使用上的缺陷,依据粮粒在降温过程中内部水分扩散方程的相关理论,提出一种降温缓苏与顺流加热干燥相结合的降温缓苏多级顺流干燥工艺,并进行了该干燥工艺与理想型多级顺流干燥工艺的模拟对比试验,证明这种新干燥工艺具有更容易保证粮食品质,节能高效的优越性.     

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。     

玉米干湿粮混合干燥过程中水分传递规律的初步研究

本文用氚水为示踪剂,研究了玉米湿粮与干粮在混合加热、缓苏、冷却等一系列过程中水分的传递。测定结果表明,干湿粮混合干燥工艺能加速湿谷粒水分的蒸发,节省蒸发内部水分所耗的能量,缩短加热时间,降低能耗,从而提高了生产率。     

稻谷热风干燥缓苏工艺参数优化与试验

为提高稻谷干燥特性与营养品质,该研究探究了缓苏温度、缓苏起始时刻、缓苏时长、缓苏循环次数等缓苏工艺参数对稻谷爆腰增率、整精米率、蛋白质质量分数与脂肪酸值等干燥品质指标的影响。首先,通过单因素试验分析了稻谷干燥品质随缓苏工艺参数的变化趋势,得出爆腰增率、整精米率、蛋白质质量分数与脂肪酸值的权重均大于20%,为稻谷缓苏干燥的关键性指标;其次,通过隶属函数模型确定影响稻谷干燥品质的主要因素为：缓苏温度、缓苏起始含水率与缓苏时长;最后,以缓苏温度、缓苏起始含水率、缓苏时长为试验因子,采用Central-Composite试验,通过建立回归模型分析了各试验因素与品质指标之间的相互关系并阐释结果产生的原因。结果表明：优化参数组合为缓苏温度45 ℃、缓苏起始含水率21%、缓苏时长1.61 h,此参数组合下稻谷干燥后的爆腰增率6.63%、蛋白质质量分数5.39%、脂肪酸值11.68%,验证试验结果与优化结果间相对误差为2.97%。研究表明,优化后的缓苏干燥工艺明显改善了稻谷干燥品质,该结果可为生产实践及深入探究稻谷品质变化机理提供理论基础。     

稻谷颗粒内部传质及其应用

本文推导了用于分析稻谷颗粒内部水分扩散的三层体模型。并编制了用于分析干燥和缓苏过程中颗粒内部水分扩散和颗粒降水速度的模拟软件。经验证模拟结果与实验结果能很好的逼近。并利用该软件分析了颗粒内部水分的扩散过程及间歇干燥过程中间歇比和循环周期对降水速度的影响。     

Preservation of Head Rice Yield Under High‐Temperature Tempering as Explained by the Glass Transition of Rice Kernels

Tempering has been shown in literature to preserve head rice yield after heated air drying. Most reported tempering work was done adiabatically at a temperature below that for rice drying. In this study, the effect of a tempering temperature above that for rice drying on the whole kernel percentage was investigated. High‐temperature tempering is an effective way to preserve the whole kernel percentage for rice dried at a raised temperature (e.g., 60°C) at which head rice yield would otherwise incur a pronounced reduction without tempering. Tempering helped relax the strains inside a rice kernel induced by internal stresses developed during the drying process. The strains had two components (elastic component and viscous component) due to the viscoelasticity of rice kernels. The reduction of moisture content gradients inside a rice kernel during tempering helped eliminate the elastic component of the strains due to the elasticity of the rice kernel. Results showed that to effectively eliminate the viscous component of the strains due to the viscosity of the rice kernel, tempering temperatures must be kept well above the glass transition temperature of the rice kernel. A tempering temperature below the glass transition temperature failed to preserve the whole kernel percentage. For example, with a tempering temperature of 80°C and a tempering duration of 80 min, the whole kernel percentage for the rice with an initial moisture content of 20.4% wb dried at 60°C and 17% rh for 120 min down to 10.2% wb (10.2 percentage points of moisture content removal in one drying pass) was preserved to a level close to that of the control sample.     

南瓜片真空脉动干燥特性及含水率预测

为探索南瓜片真空脉动干燥特性,并实现干燥过程中南瓜的含水率预测,该文研究了不同常压保持时间、真空保持时间、干燥温度和切片厚度对南瓜干燥时间和速率的影响;利用温度传感器实时采集南瓜在干燥过程中的中心温度,阐述压力脉动过程对物料传热传质的影响;建立了输入层个数为5,隐藏层个数为11,输出层为南瓜含水率,结构为"5-11-1"的BP神经网络模型,实现对南瓜含水率实时预测.结果表明:真空保持时间和常压保持时间均对南瓜干燥时间有显著影响,干燥温度60℃,切片厚度7mm条件下,常压保持时间10min和真空保持时间9min所用干燥时间最短,约为352min;干燥温度和切片厚度均对干燥时间有显著影响,提高干燥温度、减少切片厚度能够有效缩短干燥时间.采用Levenberg-Marquardt算法为训练函数,经过有限次训练得到的BP神经网络模型,其预测值与实测值之间的决定系数R2为0.9968,均方根误差RMSE为0.0173,能够很好预测南瓜在真空脉动干燥过程中的含水率.研究结果为南瓜真空脉动应用以及含水率在线预测提供理论依据.     

热泵间歇干燥白菜种子内部含水率变化规律

为了研究热泵干燥条件下种子内部传质机理,以热泵干燥的白菜种子为研究对象,建立了其非均质动态传质模型,并利用该模型分析热泵恒温连续干燥与间歇干燥条件下种子内部含水率变化规律。研究表明,所建模型能较好的模拟种子含水率的动态变化,模拟值与试验值相关系数为0.9974,相对偏差在±10%以内,模拟精度满足要求;间歇干燥时种子内部含水率更均匀,更有利于种子品质的保证;间歇干燥过程比例系数取1/3、间歇运行周期中运行时间取400s时热泵机组节能近50%。该研究可为热泵干燥技术的应用推广提供参考。     

60Co γ射线辐照预处理对甘薯热风干燥特性的影响

采用60Co γ射线对甘薯进行辐照预处理,考察辐照、热风温度和切片厚度对其干燥特性和表面温度的影响,同时对不同剂量辐照的甘薯样品进行了显微观察和水分活度测定。结果表明,甘薯的干燥速率和表面温度随着辐照剂量的升高而升高。当干基含水率为150%时,辐照剂量为0、2、5、8和10kGy的样品干燥速率分别为1.92、1.97、2.05、2.28和3.12%/min,表面温度分别为48.5℃、46.3℃、44.5℃、42.2℃和41.5℃;热风温度越高,切片越薄,辐照后甘薯失水速率越大。热风温度为85℃的样品比热风温度为65℃的样品干燥时间缩短170min,切片厚度为3mm的样品比切片厚度为7mm的样品干燥时间缩短了228min;辐照后的甘薯细胞壁变薄出现断裂,液泡破裂,水分活度也随辐照剂量的升高而增大。辐照剂量为0、2、5、8、10kGy的样品水分活度分别为0.92、0.945、0.958、0.969、0.979。辐照对甘薯热风干燥速率表面温度和水分活度等有显著影响,为进一步研究甘薯辐照与热风干燥结合加工工艺提供理论基础。     

基于数值模拟的红枣片不同干燥方式热质传递仿真与试验

为揭示并对比红枣片热风干燥、红外热风干燥及红外真空脉动干燥中的传热传质及干燥动力学特性,并填补关于果蔬红外真空脉动干燥数值模型的研究空白。该研究使用菲克扩散定律、安托因方程及比尔朗伯定律等控制方程分别建立了针对3种干燥方式的红枣片三维热质传递耦合数值模型,并利用试验数据对模型的可靠性进行验证。该研究基于枣片的实际几何尺寸进行建模并利用COMSOL求解。结果表明：1）与热风干燥相比,红外热风与红外真空脉动干燥分别缩短了46.43%和41.07%的干燥时间,且仿真结果与实测值吻合较好;2）温度场模拟图显示红外辐射可有效对红枣片内部进行加热,干燥20 min时红外热风和红外真空干燥的物料中心温度较热风干燥分别提高了11.33%和5.59%;3）模拟数据显示红外真空脉动干燥中的压力变化对干燥动力学产生了明显影响,其中含水率和干燥速率随压力脉动分别呈现阶梯状和峰状分布,并且干燥速率对压力变化的敏感性随着物料含水率的下降而下降;4）将测得的红枣片品质及质构特性与仿真数据进行综合对比,给出了关于分段组合干燥研究方向的见解,并对果蔬干燥数值模型的发展方向进行展望。该研究建立并验证了红枣片3种干燥方式下...     

基于毕渥数的果蔬阶段降湿热风干燥特性

为了揭示阶段降湿热风干燥技术的适用性,该研究在干燥温度60℃、风速1.0 m/s 时,研究了不同厚度胡萝卜片（6、12、18 mm）和龙眼物料在阶段降湿（第1阶段相对湿度（Relative Humidity,RH）50%保持30 min;第2阶段RH 20%至结束）和连续排湿（RH<15%）干燥条件下的干燥特性,传热毕渥数（heat transfer Biot,Bih）和传质毕渥数（mass transfer Biot,Bim）、水分有效扩散系数（effective moisture diffusion coefficient, Deff）、色泽、复水比及能耗值。研究表明：对于厚度为6 mm的胡萝卜片和龙眼物料,相对于阶段降湿,连续排湿有助于提高干燥效率;对于12或18 mm的胡萝卜片,阶段降湿能够提高Deff。6、12和18 mm的胡萝卜片在干燥过程中的Bih分别为0.582 7、1.165 5和1.748 2。6 mm时Bih<1,内部扩散的水分能够及时迁移至表面,维持较低RH有助于加快干燥速率。12或18 mm时Bih>1,物料表面和内部存在着较大的水分和温度梯度,此时需要采用阶段降湿干燥方式。不同厚度胡萝卜片干燥过程中的Bim在0.156 8～0.223 0之间;连续排湿和阶段降湿干燥条件下,龙眼Bim分别为0.110 3和0.084 3。这表明,水分由果肉内部迁移至果肉表面的传质阻力较小,干燥过程中果肉收缩、坚硬的外壳及外界较高RH使得水分迁移产生较大阻力。不同厚度胡萝卜片Bim>0.1,表明物料内部至表面存在较大的水分梯度,应采用高RH以减小表面水分蒸发速率,同时升高物料温度。对于6 mm胡萝卜和龙眼物料,连续排湿干燥条件下色泽较好,复水比高且能耗低;而对于12 或18 mm的胡萝卜片,阶段降湿干燥条件下具有较好的色泽,较高的复水比及较低的能耗。综上,阶段降湿干燥过程中,Bih>1且Bim>0.1时,说明阶段降湿干燥适用于此物料的干燥,否则宜采用连续排湿干燥方式。该研究可为果蔬热风干燥过程中合适的RH调控方式筛选提供理论依据和技术支持。     

基于LF-NMR及不同干燥方法的哈密瓜片含水率预测模型

为建立稳健、适用范围更广的哈密瓜片含水率预测模型,采用不同干燥方法(热风干燥(Hot Air drying,HA)和红外辐射干燥(Infrared drying,IR)),在相同温度水平下(50、60、70℃)对哈密瓜片进行干燥,采用低场核磁共振技术(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance,LF-NMR)对比分析干燥过程的水分迁移规律及2种干燥方法间的差异,并结合化学计量学方法建立含水率预测模型。结果表明:无论HA还是IR,一定温度范围内高温有利于提高干燥速率,缩短干燥时间;且IR与HA相比干燥时间缩短20.0%~37.5%。经LF-NMR分析,在HA和IR过程中,自由水峰面积逐渐降低,不易流动水峰面积及结合水峰面积呈波动变化;自由水峰顶横向弛豫时间不断降低,不易流动水峰顶横向弛豫时间因干燥方式和干燥温度的差异呈不同的变化趋势;与HA过程中结合水峰顶横向弛豫时间逐渐降低不同,其在IR干燥初期短暂上升,后呈下降趋势。基于HA、IR数据集结合化学计量学方法建立的哈密瓜片含水率预测模型中,偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)模型具有更好的性能,模型预测决定系数R_P² 大于0.99,表明PLSR结合LF-NMR可实现哈密瓜片含水率的快速检测,且不受干燥方法不同引起水分状态差异的影响。研究结果为基于LF-NMR和多加工手段的果蔬含水率预测模型的建立提供参考。