污泥过热蒸汽与热风薄层干燥的湿分扩散系数和活化能分析

为研究污泥薄层在过热蒸汽干燥和热风干燥过程中有效扩散系数及活化能,搭建了常压内循环式干燥试验装置。在160~280℃温度下,分别对4、10 mm污泥薄层进行过热蒸汽干燥和热风干燥。利用Fick扩散模型,建立有效扩散系数和干燥时间的关系,试验得到4 mm污泥薄层过热蒸汽干燥与热风干燥的有效扩散系数范围分别为7.1515×10-9～2.4852×10-8m2/s和1.2414×10-8～2.2769×10-8 m2/s;10 mm污泥薄层过热蒸汽干燥与热风干燥的有效扩散系数范围分别为1.9659×10-8～5.8811×10-8 m2/s和2.8042×10-8～5.6095×10-8 m2/s。根据Arrhenius经验公式建立有效扩散系数与温度的关系,得到4、10 mm污泥薄层过热蒸汽干燥和热风干燥的平均活化能分别为21.173、18.085和9.485、11.191 kJ/mol。用Midilli薄层干燥模型模拟得出的过热蒸汽干燥与热风干燥有效扩散系数和活化能与试验值基本吻合。研究结果表明：当温度超过260℃时,过热蒸汽干燥的有效扩散系数比热风干燥有效扩散系数大。过热蒸汽干燥有效扩散系数随温度增加的趋势近乎成一条斜直线,而热风干燥的有效扩散系数增加趋势则是曲线性,说明热风干燥过程中存在氧化、燃烧的可能。文章确定了污泥薄层干燥有效扩散系数值及过热蒸汽干燥逆转点温度,为污泥过热蒸汽干燥参数优化与干燥设备设计提供参考。     

污泥过热蒸汽薄层干燥特性及干燥模型构建

为了解污泥常压过热蒸汽薄层干燥特性,搭建了常压过热蒸汽干燥试验台,进行了2、4、6和10 mm厚度污泥在不同过热蒸汽温度160~280℃下薄层干燥试验,并分段对试验数据进行拟合分析,得到了模型参数与过热蒸汽温度、污泥厚度之间的关系。结果表明:污泥在较高温度过热蒸汽干燥后没有氧化燃烧,且裂纹密集,表面粗糙,利于干燥的进行。污泥薄层在干燥初始阶段存在凝结过程,过热蒸汽凝结在物料表面使其质量不降反而增加,导致干燥时间延长,凝结水质量和干燥时间的增幅受过热蒸汽温度的影响较大,过热蒸汽温度越高,增幅越小,而污泥的厚度对污泥质量和干燥时间的增幅影响较小。根据斐克第二定律,得到2、4、6和10 mm厚度污泥在160~280℃过热蒸汽干燥水分有效扩散系数分别为2.0641×10-9~8.8527×10-9、4.3738×10-9~1.6626×10-8、6.6082×10-9~2.46×10-8和1.1916×10-8~4.0806×10-8 m2/s,由Arrhenius方程建立有效扩散系数的对数与温度倒数的线性关系,得到水分的活化能分别为26.250、22.032、21.894和20.961 kJ/mol。试验结果可为污泥过热蒸汽干燥工艺参数优化及干燥设备研制提供参考。     

红枣片冷冻－红外分段组合干燥工艺优化

为开发一种提质增效的红枣片干燥工艺,比较了单一干燥（冷冻干燥、红外干燥、热风干燥和微波真空干燥）对红枣片干燥特性及品质的影响,选用冷冻与红外干燥分段组合的方法干制红枣片,以干燥时间和维生素C保留率为评价指标,采用三元二次通用旋转组合设计优化红枣片冷冻-红外组合干燥工艺参数,并与红外干燥（64℃,6.75 W/g）、冷冻干燥（-40℃,12 Pa,64℃）产品的干燥时间和品质进行对比分析。结果表明：1）冷冻与热风干燥的干燥时间最长,微波真空干燥最短,红外干燥次之;2）冷冻干燥产品品质较好,但酥脆性一般,红外干燥产品在色泽、质构（硬/脆度）、微观结构方面均好于热风和微波真空干燥产品,且酥脆性较好;3）转换含水率、红外温度和切片厚度对红枣片冷冻-红外组合干燥过程有显著影响（P<0.05）,对干燥时间影响主次顺序依次为转换含水率、红外温度、切片厚度,对维生素C保留率影响主次顺序依次为红外温度、转换含水率、切片厚度;4）采用响应曲面法优化与试验验证确定出较佳工艺参数为：转换含水率34 %、红外温度64℃、切片厚度5 mm,此时,干燥时间3.62 h,维生素C保留率68.92%;5）冷冻-红外组合干燥产品品质优于红外干燥,干燥时间比冷冻干燥缩短57.6%,维生素C保留率比红外干燥提高了34.6%。结果表明冷冻-红外组合干燥缩短了干燥时间同时保证了干燥品质,可为红枣片干制加工提供一种新的组合干燥技术和理论依据。     

基于碳纤维红外板加热的干燥装备设计与试验

为探索基于碳纤维红外板加热的真空脉动干燥特性,该文将碳纤维红外干燥技术和真空脉动干燥技术相结合,设计了基于碳纤维红外板的真空脉动干燥装备。该装备由干燥室、真空系统、单层干燥单元、控制系统组成。为便于分析,将实际真空脉动过程划分为4个阶段：抽真空阶段、真空保持阶段、破空阶段、常压保持阶段。设计了基于MODBUS协议的控制系统,以触摸屏为主机,单片机为从机,组成控制器网络。基于干燥室内真空度的监测,采用时序控制,实现干燥室内“真空—常压”的连续转换。基于对碳纤维红外板温度的监测,结合物料内部温度的反馈,实现对干燥温度的有效调控。并以20 mm×20 mm×5 mm的苹果块为试验原料进行试验验证。结果表明：1）该干燥装备设计方案和控制方案可靠,可实现“真空—常压”的连续脉动,并有效干燥物料;2）碳纤维红外板功率1.1 kW/m2,发热面距离料盘上表面3 cm情况下,干燥效果较佳;3）当碳纤维红外板表面温度为65℃时,在真空保持阶段,苹果块内部温度约为31℃,常压阶段,会迅速上升到约37℃。干燥后期,碳纤维红外板表面温度有波动下降趋势,适当降低其温度有助于干燥进行。相比红外热风干燥,苹果块干燥时间缩短30%;4）两种干燥方式下干燥的苹果块色泽存在明显差异,真空脉动红外干燥较优。该文研究的干燥装备和研究结果可应用于苹果块等果蔬物料的干燥,并可为红外干燥技术、真空脉动干燥技术的联合应用提供理论依据。     

蕨菜真空干燥的试验研究

考察干燥因素对蕨菜真空干燥生产率及其品质的影响，用二次正交旋转组合设计的试验方法，探讨干燥温度、真空度、物料层厚度对蕨菜营养成分维生素C含量的影响规律。利用单、双因素分析法分析各因素与试验指标的关系，确定各因素在二次非线形模型中的主次顺序。试验结果分析表明，真空度对蕨菜制品的维生素C含量影响最大，干燥温度次之，物料层厚度的影响最小。通过优化计算，确定了温度在58.7℃、真空度为0.072 MPa、物料厚度为12 mm时，蕨菜的维生素C含量高。     

用傅里叶数与优化法分析污泥过热蒸汽干燥有效扩散系数

为进一步研究污泥薄层在过热蒸汽干燥中湿分扩散机理与有效扩散系数,根据干燥法测定有效扩散系数计算时往往忽略物料湿含量变化对有效扩散系影响,该文采用傅里叶数法和优化法分别计算2、4、6和10 mm厚度污泥薄层,在120~280℃过热蒸汽温度下的有效扩散系数,分析有效扩散系数与过热蒸汽温度、薄层厚度之间的关系。计算分析结果表明:采用傅里叶数法和优化法得出的有效扩散系数数值基本一致,能更为精确反应污泥薄层过热蒸汽干燥有效扩散系数值及变化特性;傅里叶数法和优化法算得4 mm厚度污泥在120~280℃过热蒸汽干燥有效扩散系数分别为2.52×10-10~2.93×10-9 m2/s与2.75×10-10~3.32×10-9 m2/s;2、4、6和10 mm厚度污泥在160℃过热蒸汽干燥时2种方法计算的有效扩散系数分别为3.84×10-10~2.28×10-9 m2/s与4.40×10-10~2.72×10-9 m2/s;有效扩散系数随着过热蒸汽温度、薄层厚度增大而逐渐增大,并成线性关系。通过多元线性回归得到2种方法计算的有效扩散系数与干燥温度、薄层厚度简化的表达式,决定系数分别为0.9982、0.9956。计算结果可为污泥薄层过热蒸汽干燥湿分扩散过程与有效扩散系数的变化分析提供参考。     

基于监测物料温度的胡萝卜热风干燥相对湿度控制方式

针对热风干燥中,表面易结壳农产品物料阶段降湿干燥中各阶段高湿和低湿保持时间较难确定的问题,该文提出了在干燥介质温度和风速一定时,基于监测物料温度的热风干燥相对湿度控制方式。该控制方式在前期预热阶段保持较高恒定的相对湿度值,使物料迅速升温;中期干燥阶段物料温度保持特定值进行排湿干燥,物料温度有上升趋势时停止排湿使之升温;后期降速干燥阶段,物料保持较高温度值进行排湿干燥。胡萝卜的热风干燥验证试验研究结果表明,预热阶段,相对湿度控制最大偏差为1.0%;中期干燥阶段,物料排湿干燥物料温度保持值逐渐升高,物料温度上升至保持温度的最大误差为0.8℃;在后期干燥阶段,检测湿含量之差小于0.5 g/kg,判定干燥结束相对于称量判定干燥结束终点时间延迟为9 min。该干燥时间相比于前期相对湿度50%后期连续排湿和前期相对湿度50%后期相对湿度20%缩短了19.7%。该文提出了一种基于监测物料温度的热风干燥相对湿度调控策略,控制精度高,延迟时间短,相比于前期高湿后期低湿的干燥工艺能显著缩短干燥时间,提高干燥效率。     

三种干燥技术对红枣脆片干燥特性和品质的影响

为了解决传统油炸红枣脆片含油率高、维生素C损失严重及褐变等问题,探索红枣脆片新的加工方法,该文以新鲜脆熟期红枣为原料,利用气体射流冲击、中短波红外、真空脉动3种干燥技术进行非油炸红枣脆片的生产加工,对比了3种干燥方式对红枣脆片的干燥特性、色泽、维生素C保留率、复水性能、质地以及微观结构的影响。结果表明：1）红枣脆片在3种干燥方式下均表现为降速干燥,其中气体射流冲击干燥时间最短,为105 min,气体射流冲击、中短波红外、真空脉动干燥方式的水分有效扩散系数分别为1.55×10-9、1.03×10-9、0.89×10-9 m2/s;2）干燥方式对枣片色泽具有显著性影响（P<0.05）,真空脉动干燥所得枣片与新鲜枣片色泽最为接近;3）气体射流冲击、中短波红外、真空脉动干燥方式干燥后红枣脆片的维生素C保留率分别为51.5%、49.0%、66.6%,真空脉动干燥所得枣片维生素C含量保存率明显高于其他两种干燥方式（P<0.05）;4）气体射流冲击、中短波红外、真空脉动干燥方式加工的红枣脆片脆度分别为8.64、8.77、11.38 N,真空脉动干燥方式所得枣片最为酥脆;5）扫描电镜观测表明3种干燥方式均能得到疏松多孔的组织结构,真空脉动干燥所得枣片比气体射流和中短波红外干燥所得枣片组织结构更为疏松。从干燥时间来看气体射流冲击干燥耗时最短,但3种干燥方式所得红枣脆片色泽、维生素C保留率、复水性能和质地均以真空脉动干燥最优。该研究为低含油率和高品质红枣脆片的加工工艺选择提供了一定的理论依据。     

油菜籽过热蒸汽流化床常压干燥过程的数学模拟

为提高过热蒸汽流化床干燥模型的模拟精度,该文基于过热蒸汽流化床干燥机理,结合“双流体”理论建立了描述过热蒸汽流化床干燥过程的非稳态轴对称二维数学模型。利用有限体积法求解模型,模拟研究了常压下油菜籽的过热蒸汽流化床干燥过程及其干燥动力学特性,模拟结果与试验数据相吻合。研究结果表明,该模型能够很好地描述常压下油菜籽的过热蒸汽流化床干燥过程和物料在干燥过程中的运动状态。     

蒸汽漂烫菊花的薄层干燥特性和质量评价（英）

该文旨在研究蒸汽漂烫菊花的干燥特性和质量评价。在60, 80, 100和120℃ 4个温度,0.5 m/s风速条件下,对蒸汽漂烫菊花的薄层干燥特性进行研究,结果表明其干燥属于典型的降速干燥过程,干燥速度随热风温度的升高而迅速加快。通过含水率的对数与干燥时间作图,发现其干燥过程分为3个阶段（第一、第二和第三降速阶段）,第一阶段能去除大约84%的水分。根据第一阶段数据,在60～120℃干燥时其有效扩散系数为1.10 to 6.44×10-9 m2/s,活化能为1829.5 kJ/kg,Midilli模型能较好地拟合其主要的干燥过程。质量评价结果表明,蒸汽漂烫2 min,100或120℃干燥菊花中,咖啡酰奎宁酸类化合物含量和抗氧化活性较高,该研究可为菊花干燥工艺提供参考。     

桑枝屑的干燥方法与干燥机理研究

为更有效地利用巨大而宝贵的桑枝资源,该文针对桑枝屑工厂化生产利用中需对物料进行抽样并快速检测其含水率的要求,依据烘干失重的测试原理,比较了桑枝屑的高温真空干燥方法和微波干燥方法.着重考察了物料初始重量、初始含水率、温度、真空度以及时间等工艺参数对干燥结果的影响.试验表明,无论采用哪种方法,物料的干燥曲线大致为预热、恒速、减速干燥3个阶段;在高温真空干燥中,温度较真空度对干燥速度的影响更为明显;在微波干燥中,微波功率对干燥速度的影响较大;微波干燥方法具有干燥速度快、对物料含水率检测更准确等优点.     

地热——太阳能干燥室温室兼用装置研究

地热——太阳能干燥室温室兼用装置的热源是低温地热能(60～70℃地热水)和太阳能。该装置夏季用于干燥,冬季用于温室栽培,使一套装置多种用途,全年使用。该装置通过强制通风和自然通风的选择,地热水流量、新风风量和回风风量的调节,在干燥过程中实现了低温地热能和太阳能的合理匹配与互补,满足了不同工况的要求。     

辣椒热风干燥特性的研究(简报)

为了为辣椒热风干燥及设备参数的调整提供理论依据,该文对辣椒进行热风干燥试验,研究其在不同热风温度、风速和装载厚度条件下的热风干燥特性.分析试验得出的不同条件下的干燥特性曲线,然后运用Marlab软件对散点图进行有效拟合,并将其转化成干燥速率曲线.结果表明:温度对辣椒干燥的影响最大,其次为风速和装载厚度;辣椒的干燥过程在初期的大多数时间内处于恒速干燥阶段,然后则处于缓慢降速干燥阶段.     

荔枝常压与减压干燥过程的试验研究

在干燥介质相对湿度基本不变和不同的温度条件下，考察了荔枝整果和果皮、果肉、果核各部分在常压和减压下的干燥特性及干燥过程中果内温度的变化特性。查明了果膜对果肉及果核中水分向果壳迁移的抑制力很强；减压干燥虽有利于果皮中的水分扩散，但并不能有效地促使荔枝果肉及果核中水分向外迁移；在整个干燥过程中，整果内的温度上升速度比较缓慢。     

玉米丸粒化种子的薄层干燥试验及其干燥模型

玉米丸粒化种子刚制成后其含水率比较大，必须及时干燥。其干燥工艺的合理选择对提高干燥效率，减少能耗，保证质量非常重要。采用正交试验的方法，对玉米丸粒化种子进行了3因素3水平的干燥试验，得出其干燥曲线为指数曲线，并分析各试验因素对干燥特性的影响。同时对不同风温下的干燥曲线进行了模型比较，采用多元线性回归分析程序，经拟合得出适合于玉米丸粒化种子的数学模型为Page模型。玉米丸粒化种子干燥特性不同于非丸粒化种子，丸粒化种子有其特定的薄层干燥方程。该模型能较好地预测各干燥阶段的干燥速率及含湿量，确定合理的干燥工艺以便调控干燥环境，达到高效低耗的目的。     

双孢菇片微波真空干燥特性及工艺优化

为解决双孢菇的干制问题,采用微波真空干燥技术对双孢菇片进行干燥试验,研究双孢菇片的干燥特性,并与热风干燥、真空干燥和冷冻干燥方法进行比较。研究结果显示,微波真空干燥时,微波强度对双孢菇片的干燥速率有显著影响,而真空度影响较小,最优的干燥参数为：微波强度为17.4 W/g,真空度70 kPa,干燥时间20 min,含水率可达6.9%。通过对比4种干燥方法的干制时间及产品的复水率、色泽和维生素C含量,可知微波真空干燥的菇片品质接近冷冻干燥,明显优于热风干燥和真空干燥,而微波真空干燥在干制时间方面要比冷冻干燥明显缩短。微波真空干燥是适合双孢菇片的有潜力的干制技术。     

真空微波和冻干组合降低胡萝卜片的干燥能耗

为减少脱水蔬菜冷冻干燥过程的能耗,以胡萝卜片为试材,采用真空微波和冷冻干燥组合的工艺,即先微波真空后冻干（组合Ⅰ）和先冻干后微波真空干燥（组合Ⅱ）。组合Ⅰ的优化参数为：真空微波阶段微波功率密度1.6w/g,脱去40个百分点的湿基水,冻干阶段升华干燥4 h,解析干燥3 h;组合Ⅱ的优化参数为：冻干阶段升华干燥7 h;真空微波干燥功率密度选1.0w/g以下,采用温度控制模式。所干燥胡萝卜片的β-胡萝卜素保留率和复水率等与纯冻干产品接近,体积保留率比纯冻干稍小,但仍能保持平直的外形;两种组合干燥工艺比纯冻干分别节能47.0%和54.2%,且干燥时间可缩短一半。     

红枣微波-热风联合干燥特性及对其品质的影响

为了提高红枣干制品的品质,在分段热风干燥和微波间歇干燥的基础上,采用微波+高温热风+低温热风的联合干燥方式干燥红枣,研究不同干燥方式下红枣的干燥特性和品质。结果表明:联合干燥方式的干燥时间比分段热风干燥缩短11%以上;分段热风干燥的红枣内部温度高于表面温度,微波间歇干燥的红枣温度升高幅度大,干燥速率高。300g红枣在119W下微波干燥12min,间歇4min,重复7次(转换点干基含水率≤99%),然后55℃热风干燥9h(转换点干基含水率≤66%),最终50℃热风干燥12h(干燥方式Ⅳ)的条件下干燥的红枣总维生素C含量最高,褐变系数相对较低,复水效果最好,能耗较低,是较优的红枣微波-热风联合干燥组合。微波-热风联合干燥是适合红枣干燥的较好技术方法。     

高压电场与热风组合干燥海米

为了提高海米的干燥质量,利用高压电场和热风组合方式对海米进行了干燥试验研究,并与单纯高压电场及单纯热风干燥进行比较,研究结果表明,利用35 kV的高压电场加45℃C热风的组合干燥方式进行海米的干燥,所需干燥时间比同温度下单纯热风干燥缩短50%,干燥能耗降低51.9%,其干燥速度与80℃下的单纯热风干燥速度相近,但干燥海米的收缩率和复水率比80℃时单纯热风干燥均有不同程度的改善.利用组合干燥方法所得干燥海米的10 min和20 min复水率分别比80℃时热风干燥高2.3个百分点和1.33个百分点,收缩率小5.5个百分点,干燥海米具有良好的感官品质和适中疏密程度的组织结构.较之单纯热风干燥,组合干燥具有优势,是一种良好的替代方法.     

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。