基于ANFIS的稻谷深床干燥爆腰率增值预测模型的研究

为提高稻谷干燥爆腰率增值预测的精度,采用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)建立了稻谷深床干燥爆腰率增值预测模型.经试验数据检验,爆腰率增值预测值的最大误差为14.57%,最小误差为1.68%,平均误差为5.68%,预测精度达到了94.32%.结果分析表明,该模型泛化能力强,预测精度高且可简便预测干燥参数对稻谷干燥爆腰率增值的影响,有助于准确认识爆腰率增值随干燥参数的变化规律,为干燥参数的优选和稻谷干燥品质的控制提供了依据.     

磁场对稻谷干燥特性的影响

针对稻谷的传统干燥过程存在能量消耗大，发芽率低和爆腰率高等缺点，把磁场引入稻谷干燥过程中，能快速而经济地降低稻谷的水分并保持其良好品质。采用永磁场强化稻谷的干燥过程，比较干燥时间、发芽率和爆腰率的变化。结果表明：在相同功率下稻谷在磁场中干燥时间比无磁场时缩短5％，平均失水速率加大，稻谷的发芽率有所升高、爆腰率下降；随着干燥功率的增加，磁场对稻谷的发芽率和爆腰率的影响加大。在试验基础上探讨了磁场对稻谷干燥过程的影响机理。     

增湿加热稻保干燥工艺的试验研究

研究了增湿加热的稻谷干燥工艺减少爆腰产生的机理，采用增湿的热空气干燥稻谷时，可以减少稻谷内部水分梯度，降低了内部应力。通过试验分析了稻谷干燥爆腰率增值与空气温、湿度关系，提出了合理的增湿加热干燥工艺参数。     

中国稻谷干燥现状和稻谷干燥设备的开发

介绍了我国稻谷干燥技术和干燥设备的现状,重点探讨了稻谷干燥的特点,如低温、大风量和干燥后必须缓苏等。对稻谷干燥中的爆腰问题作了深入的分析,对影响稻谷品质的主要因素如干燥速率、缓苏时间和爆腰率的测定时间和方法进行了讨论。对进一步发展我国的稻谷干燥技术提出了建议。     

增湿加热稻谷干燥工艺的试验研究

研究了增湿加热的稻谷干燥工艺减少爆腰产生的机理。采用增湿的热空气干燥稻谷时,可以减少稻谷内部水分梯度,降低了内部应力。通过试验分析了稻谷干燥爆腰率增值与空气温、湿度关系,提出了合理的增湿加热干燥工艺参数。     

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。     

基于玻璃化转变的稻谷爆腰产生机理分析

稻谷爆腰是造成碎米的主要原因之一,为此,人们一直在探讨产生稻谷爆腰的机理.介绍了一种新的稻谷爆腰机理--基于玻璃化转变的稻谷爆腰机理.根据该机理分析了稻谷干燥和缓苏过程中爆腰的产生原因.基于玻璃化转变的稻谷爆腰机理,干燥过程中,当稻谷颗粒由外表向里形成玻璃态时,颗粒内部形成玻璃态和橡胶态两个部分.由于玻璃态和橡胶态的弹性模量和膨胀系数有很大的差别,因此在一定水分梯度条件下,银纹(微裂纹)从两者交界处产生,并可能进一步扩展成爆腰.稻谷缓苏过程中,颗粒内部如果存在橡胶态区,则其不同含水率部分就会在不同水分梯度下分别进入玻璃态,如果此时水分梯度足够,就会引起各部分不均匀收缩和各不相同的应力、应变,这样使玻璃态层产生大量银纹,银纹持续生长即产生爆腰.最后,介绍了两种控制稻谷爆腰的干燥工艺--变温干燥工艺和高温干燥工艺.     

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。     

稻米爆腰机理与碎米率

碾米过程中产生的碎米率与稻谷中的糙米的爆腰率有重要相关关系。米粒的主要成分是淀粉,淀粉以一定的晶体结构排列在米粒的胚乳细胞壁中,当淀粉在受热和受潮时,淀粉粒膨胀,使米粒产生热应力和水分应力差,当此拉应力大于米粒抗拉强度时,米粒内部就产生裂纹而形成爆腰米粒。稻谷在收获后期、收获后的干燥、贮藏中均会受到温度和水分变动而产生爆腰米粒,稻谷在加工过程中受到机械力的作用也会增加米粒的破碎。所以,降低碎米率应该从稻谷的收获后期就引起注意,防止温度和水分过大的波动,在稻谷加工中米粒应避免拉伸和弯曲的作用。     

水稻爆腰增率与干燥条件关系的试验研究

在各种干燥条件下（包括热空气的温度、湿度、干燥时间）进行了水稻的爆腰率试验。以干燥常数Ｋ为媒介,建立了干燥条件与水稻干燥爆腰增率Ｃ之间的数学模型：Ｃ＝６．６４９＋０．４５３ｔ＋（６．７４９＋０．１５０ｔ）［１．７４６－０．０３９（ＲＨ）－５７．９７４／Ｔ］。结果表明模型预测值与实验测定值相吻合。     

海参最佳对流干燥温度的研究

该文对海参在不同温度(30、45、60、75、90℃)下的对流干燥过程及特性进行了研究，并对干燥完成后复水海参的流变学性质进行了分析，以得出干燥效率高、干燥后复水品质均较优的海参干燥条件。结果表明：海参干燥过程中水分扩散起主导作用，因此干燥过程仅经历降速阶段；30℃条件下海参干燥效率最低，消耗时间最长；在45～90℃之间，海参干燥速率较高，完成干燥所需的时间较短且相差不大。从干燥后海参的复水效果、流变学性质及感官评价的结果分析，温度高于45℃，海参复水倍数相对较高，且45～75℃条件下得到的海参感官评价结果较佳。综合考虑到海参品质及能耗的要求，以45℃为最佳的干燥条件。     

西洋参分段式热风干燥动力学模型构建

针对直接将干燥时间带入干燥动力学模型无法准确得到分段式干燥各干燥阶段水分比的问题,提出了一种适用于分段式干燥的干燥动力学模型计算方法,可用于分析分段式干燥过程中水分比变化规律。对西洋参进行了干燥试验研究并对试验结果进行了非线性拟合,表明Modified Page模型适用于西洋参热风干燥的干燥动力学;通过对干燥条件和干燥常数的线性回归分析得到了偏回归系数,基于该偏回归系数对西洋参分段式干燥过程进行分析,得到了西洋参分段式热风干燥中各段的干燥动力学模型。利用所提出的计算方法对西洋参分段式干燥过程中水分比变化情况进行了计算,并将计算结果与西洋参分段式热风干燥试验结果进行了对比分析,发现计算结果与试验结果最大相对误差为7.44%,平均相对误差仅为1.78%。表明所提出的分段式干燥动力学模型计算方法可用于分析西洋参干燥过程中的水分比变化。     

布风板结构影响油菜籽流化床干燥特性试验

为了研究布风板结构对油菜籽流化床干燥特性的影响,探讨了5种布风板对油菜籽流化床干燥的水分比和干燥速率的影响。研究结果表明:5种布风板的油菜籽水分比随干燥时间的变化趋势基本一致,均呈指数下降趋势;与其他4种布风板(12.27%开孔率正三角形布孔、14.10%开孔率正三角形布孔、15.84%开孔率正三角形布孔和15.84%开孔率正三角形不均匀布孔)相比,15.84%开孔率圆形不均匀布孔的布风板增强了热空气的流通性,减少了局部区域的热空气聚集,实现了气粒两相流动的正常流态化,从而使得干燥速率和平均干燥热效率较大,干燥时间较短,平均单位能耗较小,是油菜籽流化床干燥较理想的布风板;通过4种常见薄层干燥模型对不同布风板油菜籽流化床干燥数据进行非线性拟合,比较决定系数R~2、离差平方和χ~2和均方根误差RMSE 3个评价指标,发现Page模型是描述不同布风板油菜籽流化床干燥失水规律的较优模型R2在0.998 8~0.999 7。根据菲克第二定律,对试验数据进行线性回归拟合,结果表明:5种布风板油菜籽流化床干燥的水分有效扩散系数值介于1.013 3×10~(-9)~1.0943×10~(-9)m~2/s之间,平均值为1.053 8×10~(-9) m~2/s,最大相对误差为7.4%。研究结果可为油菜籽流化床干燥布风板的设计、新干燥设备的开发和现有设备性能的改进提供理论依据。     

干切牛肉冷冻干燥中高速率升华条件的动态研究

该文研究了干切牛肉冷冻干燥中使升华干燥速率最大化所需要的操作条件.通过建立升华过程中冻结物料温度在Ti时冰晶以最大速率升华所允许的升华层厚度δis、升华时间tis及升华所需物料表面温度Tis的计算模型,计算了预冻终温-30、-29、-28、-26、-24、-22℃的冻结物料以最大速率升华所允许的物料厚度分别为18、15、12、8、6 mm时,升华过程中物料含水率、升华所需物料表面温度Tis;进而预测了干切牛肉冷冻干燥升华过程中制品含水率、物料中心温度随时间发生的动态变化及升华所需物料表面温度的动态值.设定干燥室压强为10 Pa,以物料表面温度预测值控制加热搁板温度开展验证实验,结果表明:物料厚度分别为15、12、8、6 mm的干切牛肉在升华干燥过程中预测含水率与实测含水率相对误差±10%,物料中心温度计算值与实测值的绝对误差±5℃,说明所建立的物料表面温度预测模型可用于6、8、12、15 mm 干切牛肉冷冻升华干燥中搁板加热温度的优化控制,比较不同厚度干切牛肉冷冻升华干燥实验的平均升华速率、脱除水分耗能,6mm厚物料在升华干燥中升华速率最大、能耗最低.     

射频辅助热风干燥对红枣脆片质构特性和微观结构的影响

为解决热风干燥后枣片表面硬化结壳、酥脆性差的问题,该研究在热风干燥过程中加入射频热处理,研究不同温度（55、65和75 ℃）枣片质构特性和微观结构的变化规律,并从微观角度探索射频热处理对热风干燥枣片质构变化的影响机理。研究结果表明：干燥过程中,枣片硬度与咀嚼性呈现先下降后上升的变化趋势,弹性、内聚性和回复性的变化趋势则为先上升后下降,而黏附性随着水分比的下降逐渐降低;施加射频热处理后,热风干燥枣片硬度、脆性分别降低12.6%～18.7%,13.8%～20.4%,弹性和内聚性分别增加12.2%～25.3%,5.9%～13.2%;微观图像分析表明,干燥过程中枣片的微观变化主要为两个阶段,前期随着细胞内的水分去除,膨压降低,细胞壁收缩;在第二个阶段当膨压达到最小值时,枣片细胞壁发生更高程度的翘曲和起皱来适应更小的细胞液体积;施加射频热处理后,枣片内部组织排列规则,部分区域出现细微通道以及孔洞的变形、扩张。疏松多孔的组织结构有利于内部水分的迁移扩散,进而改善热风干燥后枣片的酥脆性,微观结构变化能够解释施加射频热处理后枣片硬度、脆性、弹性和内聚性等质构特性变化的产生机理。研究结果为射频与热风联合干燥枣片技术与工艺的研究以及干燥品质的过程调控提供参考。     

元素分析-同位素比值质谱法同时测定蔬菜中碳、氮同位素的前处理方法优化

为探究过筛目数和热风干燥对蔬菜中碳、氮同位素的影响规律,本试验在验证了基于CO₂稀释的元素分析-同位素比值质谱(EA-IRMS)法可靠性的基础上,研究了过筛目数(20、40、60、80、100、200目)、杀青(105℃,30 min)与未杀青处理、热风干燥温度(45、60、75℃)对6种蔬菜(菠菜、豇豆、韭菜、莲藕、茄子、马铃薯)δ¹³C、δ¹⁵N值的影响。结果表明,以89%CO₂稀释比例下EA-IRMS同时测定δ¹³C、δ¹⁵N值的标准偏差满足检测精度要求;当过筛目数超过80目时,6种蔬菜样品的δ¹³C、δ¹⁵N值均趋于稳定且达到测定精度要求;以真空冷冻干燥处理所测的δ¹³C、δ¹⁵N值为参照,采用不同热风干燥温度(45、60和75℃)处理的茄子、菠菜、莲藕和杀青后韭菜中δ¹³C、δ¹⁵N值均无显著差异,但未杀青的韭菜在45℃热风干燥后其δ¹³C、δ¹⁵N值与参照值之间有显著差异(P<0.05),且热风干燥处理的豇豆(δ¹³C和δ¹⁵N值)和马铃薯(δ¹³C值)与参照值相比也表现出不同程度的差异。因此,采用89%CO₂稀释比例下EA-IRMS法同时测定蔬菜中δ¹³C、δ¹⁵N值是可行的;蔬菜样品在进行碳、氮同位素测定前应以不低于80目的过筛处理。茄子、菠菜、莲藕和韭菜蔬菜样品在制备过程可采用热风干燥方式,其中韭菜需进行杀青处理,而豇豆、马铃薯则建议采用真空冷冻干燥方式。本研究为蔬菜样品中碳、氮同位素同时测定及样品制备提供了一定的参考。     

稻谷种子安全干燥温度模型研究

以稻谷干燥时的活力退化动力学方程为基础，结合稻谷玻璃化转变理论建立了稻谷种子安全干燥温度模型。并通过稻谷种子的发芽率试验确定了种子安全干燥温度模型方程的系数。数学模拟结果表明，稻谷干燥过程中随着水分的降低，种子安全干燥温度曲线存在一个最低点；依据稻谷初始含水率由高到低，其最低安全干燥温度由低到高，而且种子通过最低安全干燥温度曲线最低点以后所能承受的温度则有所提高；当稻谷初始含水率低于13%(w.b.)时，种子安全干燥温度曲线后半段近似为一直线，不再有拐点（最低点）。论文最后提出了稻谷种子安全干燥温度和操作工艺，以及选择种子安全干燥温度时应注意的问题。