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。     

基于Modified Page函数和Box-Behnken响应面法的黄姜干燥参数优化

为优化热泵干燥黄姜片工艺,探究最佳干燥参数,以干燥温度、黄姜片厚度、出风速度三个为试验因素,采用Box-Behnken正交试验设计,确定黄姜片热泵干燥最佳工艺,计算每组试验中黄姜片的水分比,并采用PyCharm软件确定黄姜片热泵干燥的最佳数学模型。试验结果表明：干燥温度和黄姜片厚度对干燥速率影响较大,出风速度对干燥速率影响较小,整个干燥过程基本处于降速干燥,升速干燥时间较短。Box-Behnken正交试验得出最佳干燥工艺为温度63℃、黄姜片厚度2 mm、出风速度2 m/s。选取Lewis、Page、Modified Page、Henderson and Papis、Tow-term 5个薄层干燥常见数学模型,通过比较决定系数、离差平方和、均方根误差,确定Modified Page为干燥过程中最优模型。黄姜片的有效水分扩散系数与干燥温度、黄姜片厚度、出风速度具有正相关性,其值在1.46×10^-8～4.68×10^-8范围内变化,干燥活化能为39.71 kJ/mol。     

桔梗切片远红外干燥特性及动力学研究

为探讨远红外干燥技术对桔梗切片的干燥效果,获得品质较好的桔梗干制品。研究不同温度、切片厚度和辐照高度条件下桔梗的远红外干燥特性,通过建立其干燥动力学模型,对比不同干燥条件下桔梗干燥品质的变化。结果表明:干燥温度的适宜范围为55℃~60℃,切片厚度为4 mm物料的干燥效果较好;weibull分布函数能够较好地描述桔梗的远红外干燥过程;不同干燥条件下物料有效水分扩散系数的区间为1.08×10^-9~6.88×10^-9 m²/s;与热风干燥相比,远红外干燥技术所得干制品的色差值更小,干燥曲线的变化更平缓;对比不同干燥技术所得桔梗干制品的微观结构发现,远红外干燥所得干制品的细胞表面平整,孔隙均匀,细胞损伤较小。     

化橘红热风干燥动力学模型及品质特性

为探索化橘红热风干燥特性及品质,采用自制热风干燥设备研究了不同热风温度、切片厚度和风速对化橘红切片干燥特性、水分有效扩散系数及品质的影响,并建立了干燥动力学模型。结果表明：化橘红热风干燥过程属于降速干燥过程,热风温度和切片厚度对干燥时间影响较大;水分有效扩散系数范围0.2311×10^-7～0.7865×10^-7m²/s,热风温度和切片厚度对其影响显著,呈正相关性。通过拟合6种常用薄层干燥数学模型发现：Page模型具有最大的R²平均值、最小的χ²和RMSE平均值,分别为0.997、0.000312和0.01556;模型验证实验值与预测值拟合较好,模型可以用来预测化橘红热风干燥过程水分变化规律;温度对化橘红主含量柚皮苷和野漆树苷影响显著,在较低温度50℃时主含量保留率高,较高温度70℃时主含量最低,在55°、60°、65℃温度范围内主含量变化由干燥温度和干燥时间二者交互作用影响。     

化橘红热风干燥动力学模型及品质特性

为探索化橘红热风干燥特性及品质,采用自制热风干燥设备研究了不同热风温度、切片厚度和风速对化橘红切片干燥特性、水分有效扩散系数及品质的影响,并建立了干燥动力学模型。结果表明：化橘红热风干燥过程属于降速干燥过程,热风温度和切片厚度对干燥时间影响较大;水分有效扩散系数范围0.2311×10^-7～0.7865×10^-7m²/s,热风温度和切片厚度对其影响显著,呈正相关性。通过拟合6种常用薄层干燥数学模型发现：Page模型具有最大的R²平均值、最小的χ²和RMSE平均值,分别为0.997、0.000312和0.01556;模型验证实验值与预测值拟合较好,模型可以用来预测化橘红热风干燥过程水分变化规律;温度对化橘红主含量柚皮苷和野漆树苷影响显著,在较低温度50℃时主含量保留率高,较高温度70℃时主含量最低,在55°、60°、65℃温度范围内主含量变化由干燥温度和干燥时间二者交互作用影响。     

西葫芦热风干燥试验研究

通过试验分析热风温度、热风速度和切片厚度对经过95℃热水漂烫处理的西葫芦切片热风干燥特性的影响,得到西葫芦干燥曲线和干燥速率曲线。将干燥所得的西葫芦切片进行复水试验,对比不同干燥条件下的西葫芦的复水性。结果表明:温度越高,风速越大,切片厚度越薄,干燥所需时间越短,干燥速率越快;在温度为65℃、风速为2.0 m/s切片厚度为4 mm时,西葫芦切片的复水性最好。     

工夫红茶真空脉动干燥特性及数学模型研究

为研究工夫红茶真空脉动干燥特性与数学模型,本文采用不同干燥温度(60℃、80℃、100℃、120℃)、真空度(50kPa、65kPa、80kPa、95kPa)、真空保持时间(0s、30s、60s、90s)对工夫红茶进行真空脉动干燥。研究结果表明:干燥温度越高,干燥时间越短,干燥速率越大;真空度增大,真空保持时间缩短,干燥速率有增大的趋势。工夫红茶的水分有效扩散系数为(0.729 5~2.553 3)×10-9 m2/s,平均活化能为23.10kJ/(mol·K)。采用决定系数R2和卡方χ2对6个干燥模型进行评价,结果表明Page模型最优,能够准确预测干燥过程中水分比的变化。与热风干燥相比,真空脉动干燥工夫红茶汤色得分明显较高,经提香处理后其感官总分优于热风干燥。     

荔枝果肉热风干燥薄层模型

利用热泵干燥装置探讨了热风温度和热风风速对荔枝果肉干燥水分比MR和干燥速率U的影响。结果表明:荔枝果肉薄层热风干燥是内部水分扩散控制的降速干燥过程。对9种常见食品薄层干燥模型进行试验数据非线性拟合,通过比较评价决定系数R2、卡方χ2和标准误差eRMSE以及试验验证,结果显示Page模型是描述荔枝果肉薄层热风干燥过程的最优模型。不同干燥条件下有效水分扩散系数Deff和活化能Ea的求解结果表明,有效水分扩散系数Deff随热风温度和风速的增加而变大,平均活化能Ea为29.939 kJ/mol。     

油茶果干燥特性及烘干脱蒲技术

对油茶果干燥脱蒲技术进行试验研究,比较分析了常规热风干燥、热泵干燥和微波干燥对油茶果脱蒲效果的影响。研究发现,由于干燥不均,微波干燥无法实现脱蒲。采用热泵干燥,油茶的脱蒲率较低,不到80%,而采用常规的热风干燥,在65 ℃下干燥6 h,油茶的脱蒲率可以达到96.97%。对油茶籽进行了热风薄层干燥试验并运用Arrhenius方程计算油茶籽干燥过程中的水分扩散系数和活化能。结果显示,油茶籽的水分有效扩散系数为1.681 4×10-9~3.046 7×10-9 m2/s,干燥活化能为21.323 7 kJ/mol。油茶籽干燥过程可以用Sutherland或Paul Singh模型进行描述,验证试验表明,理论与实际数据的平均误差为4.91%。因此,该模型可以用来预测不同温度下油茶籽干燥过程中的含水率变化情况。      

欧姆加热预处理对苹果切片热风干燥特性的影响

为了研究欧姆加热的电、热效应对苹果组织水分迁移特性的影响,通过欧姆加热预处理的苹果切片热风干燥试验,研究了欧姆加热的电场强度和温度对苹果切片热风干燥特性的影响,并计算了不同欧姆加热条件下苹果组织水分扩散系数和干燥常数。结果表明:欧姆加热预处理对苹果热风干燥特性具有显著影响,欧姆加热温度越高,电场强度越大,苹果组织的干燥速率越快,干燥速率常数范围为0.017 26～0.021 91;有效水分扩散系数由未处理的2.336×10~(-10)m~2/s变为处理后的3.348×10~(-10)m~2/s,增大约0.43倍,可以有效地提高苹果组织的水分迁移。本研究为欧姆加热预处理的热风干燥工艺提供了参考。     

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。     

接触式超声强化热泵干燥苹果片的干燥特性

为研究接触式超声对热泵干燥的强化效应,在热泵干燥机内安装了一套超声波装置,并以苹果片为研究对象,进行接触式超声强化热泵干燥试验,研究超声波功率、干燥温度以及切片厚度对苹果片干燥特性的影响。结果表明:将物料放在超声辐射盘上进行热泵干燥强化,有利于加快物料内部传质过程;随着超声功率和温度的增加以及厚度的减小,物料所需干燥时间逐渐缩短,平均干燥速率逐渐增大;超声对干燥速率的影响随着物料含水率的降低而减弱;在温度较低及物料较薄时,接触式超声的强化效果较好,但其对干燥速率的影响随着温度升高及物料变厚而有所下降;有效水分扩散系数的数值范围为1.333×10-10~1.651×10-9m2/s,且随着超声功率及温度的升高而增大;经过接触式超声处理的苹果片,其组织结构中的孔洞明显增多与扩张,在60 W超声功率作用下还形成了较多微细孔洞,从而有利于物料内部水分迁徙与扩散。将接触式超声技术用于热泵干燥过程的强化,可有效提高热泵干燥速率,缩短物料干燥时间。     

香蕉微波真空干燥的实验研究

对香蕉片进行了微波真空干燥的实验研究,获得香蕉微波真空干燥过程中温度的变化规律和相应的干燥特性曲线;研究了微波功率、真空度、以及切片厚度对干燥过程的影响.结果表明:微波功率越大、真空度越大、切片越薄,水分蒸发的越快,干燥的时间越短.     

香蕉片热泵干燥工艺参数优化

为提高干制香蕉片品质,提高干燥效率,应用热泵干燥技术干燥香蕉片。采用响应曲面法进行工艺参数的优化试验,研究干燥温度(X_1)、切片厚度(X_2)、铺料密度(X_3)3个因素对品质评分、复水比和干燥时间的影响,用线性加权法得出单目标方程,确定干燥工艺的最佳参数组合。结论如下:干燥温度和切片厚度对感官评分(Y_1)的影响非常显著(P0.01),温度在60℃左右,切片厚度4.5mm左右时,能获得较佳品质的香蕉片;切片厚度对复水比(Y_2)的影响非常显著(P0.01)。干燥温度和切片厚度对干燥时间(Y_3)的影响非常显著(P0.01),较高的干燥温度,较小的切片厚度能明显减少干燥时间。高品质、良好复水性,干燥效率高的最优参数组合为:干燥温度60℃、切片厚度3.5mm、铺料密度2.2kg/m~2,在此工艺条件下获得的干燥香蕉片品质评分为8.70,复水比为2.16,干燥时间为192.5min。     

广州地区生活垃圾干燥特性与动力学分析

以广州地区生活垃圾为对象在干燥箱内进行了模拟焚烧炉内干燥过程的实验研究。分析了温度对生活垃圾干燥特性的影响,采用实验数据对7种薄层干燥数学模型进行非线性拟合,获得了描述实验过程的最优干燥模型。结果表明:干燥温度越高,干燥时间越短,极值干燥速率越大。温度从100℃升高到160℃,干燥时间由322 min降至102 min,最大干燥速率由0.009 g/(g·min)升高到0.027 g/(g·min);Page,Modified page和Weibull Distribution模型可较准确地描述实验过程;通过菲克扩散模型计算出实验范围内有效扩散系数从2.212×10-9m2/s变化到8.044×10-9m2/s,由阿乌尼斯方程得出生活垃圾的活化能为27.035 kJ/mol。     

基于Weibull分布函数的龙眼果肉微波真空干燥模拟研究

为探索龙眼果肉微波真空干燥过程内部水分变化规律,采用Weibull分布函数建立龙眼干燥动力学模型,并对干燥动力学曲线进行拟合分析。干燥试验条件如下:微波功率为300、400、500W,真空度为280、230、180Pa。试验结果表明:Weibull分布函数拟合的龙眼果肉干燥曲线与试验曲线一致;尺度参数α随着微波功率增加、真空程度升高而减小;在微波真空单一干燥方法下,形状参数β变化不大;水分有效扩散系数的变化范围为4.8846×10-8~16.1217×10-8m^2/s;Weibull分布函数计算出在不同真空度280、230、180Pa下的干燥活化能分别为8.1813、8.1892、9.021W/g。     

微波真空干燥对香蕉片干燥特性及品质的影响

为研究香蕉片微波真空干燥特性及品质，探讨了不同干燥因素对香蕉片干燥速率及品质的影响，在不同干燥温度（45、50、55、60℃）、微波功率密度（28、53、82W/g）、真空度（75、80、85、90kPa）及切片厚度（4、6、8、10mm）条件下对香蕉片进行微波真空干燥试验，并运用Weibull模型拟合了香蕉片微波真空干燥特性曲线。试验结果表明：随着干燥温度、微波功率密度及切片厚度的增加，干燥时间缩短;Weibull 分布函数能够较好地模拟香蕉片微波真空干燥过程，尺度参数α随干燥温度、微波功率密度和切片厚度的增加而降低，而干燥条件的变化对形状参数β影响甚微；色泽与干燥温度、微波功率密度、真空度及切片厚度均有关，干燥温度与真空度越高，色差越小，且随微波功率密度的上升而增大及切片厚度的增加呈先减小后增大的趋势；微波功率密度和切片厚度是影响复水比的主要因素，微波功率密度为28W/g、切片厚度为4~8mm时，干燥后的香蕉脆片复水性能较好。香蕉脆片的最佳干燥参数为干燥温度60℃、微波功率密度28W/g、真空度90kPa、切片厚度6mm，此条件下香蕉脆片酥脆度最佳，孔隙分布均匀一致。该研究探索了真空微波干燥技术下香蕉片的干燥特性和品质，为香蕉片微波真空干燥技术的应用提供了理论指导。     

生物质与煤热解特性及动力学研究

利用热重分析技术对4种常见天然生物质(核桃壳、木屑、玉米秸秆、小麦秸秆)和两种烟煤在高纯N2条件下的热解过程进行了分析,研究不同粒度级和不同升温速率对热解过程的影响,并用Coats-Redfern积分法对热解过程进行了动力学分析。结果表明,生物质热解失重主要温度段为200～450℃,烟煤为300～600℃,反应符合一级反应动力学模型,生物质活化能为50～80kJ/mol,煤为30～115kJ/mol;升温速率对热解特性的影响较大,提高升温速率,TG及DTG曲线向高温方向移动。     

基于动网格的白萝卜热风干燥热质传递研究

针对果蔬干燥过程模拟时未能考虑收缩对几何模型及热质传递的影响而导致求解精度较差的问题,采用动网格技术优化果蔬热风干燥过程中热质传递的数学模型。选择结构均匀、干燥过程收缩率较明显的白萝卜作为代表性物料,试验结果表明：样品长度对收缩特性具有显著影响,当样品长径比为10时,干燥收缩的各向同性率最优,此时Hatamipour模型是最适合描述白萝卜热风干燥收缩规律的模型。基于动网格技术将收缩方程与热质传递方程耦合后探究白萝卜热风干燥的热质传递规律,结果表明：考虑收缩后由于迁移路径变短,物料内部水分脱除速率加快且表层水分梯度降低;与未考虑收缩情况相比,干燥前中期水分蒸发量较大而后期含水率较小,使得物料温度先迅速升高至30℃后缓慢提升至60℃的平衡温度,该趋势更接近试验值;考虑收缩方程后,物料内、外部含水率和温度模拟结果的偏差分别从17%~8%、12~2℃降低至14%~3%、3~2℃。结果表明：基于动网格的数值模拟具有更高的计算精度,为分析热风干燥过程中的热质传递规律提供了可靠的模型。     

红外辐射干燥胡萝卜切片结构特性研究

在不同干燥条件下进行胡萝卜切片红外辐射干燥试验,对表观密度、孔隙率、体积比和体积收缩系数进行了研究。结果表明:表观密度与辐射距离、辐射功率成反比,孔隙率随着含水率的减小而增大,样本厚度与孔隙率成反比,辐射距离与孔隙率成正比,辐射功率在一定范围与孔隙率成正比,超过该范围成反比;为确定适合胡萝卜收缩率和干基含水率比的数学模型,分别基于二次多项式利用线性最小二乘法、指数方程利用非线性最小二乘法对试验数据进行了拟合,得出二次多项式模型拟合较优,能够更好地预测红外干燥过程中胡萝卜收缩率和干基含水率比之间的关系。