烟草田间作业机械评价模型的构建

为评价农业机械的适用性满意度,探索基于实际生产管理需要的农业机械选型方法。以烟草种植和烟草田间作业机械为研究对象,将烟草种植流程划分为3个阶段10个环节,并设定各环节的评价指标体系,每个环节设计了作业成本、作业效率、作业效果、使用效应等4个二级指标,共44个评价指标。结合田间实地测试采集评价指标数据;依据农艺要求量化评价指标的评判基准;采用层次分析法,构建综合评价模型。以起垄环节为例评价模型的应用,共涉及7台不同类型的起垄机组（编号分别为I,II,...VII）,其中,IV、V为"履带式",VII为"复合式",其余均为"手扶式"。测试过程表明,"手扶式"起垄机组工作状态易调整、作业效果好;"履带式"起垄机组整机质量较大,动力不足时容易导致作业、行进速度变缓;"复合式"起垄机组整机结构复杂,操作舒适性和安全性不高。从评价结果看,参与测试的7台起垄机组中,作业成本指标排序靠前是I、III、II号机组,评价值分别为0.91、0.89、0.85;作业效率指标排序靠前的是V、IV、II号机组,评价值分别为1、0.49、0.41;作业效果指标排序靠前的是II、V、I号机组,评价值分别为0.96、0.69、0.66;使用效应指标排序靠前的是I、II、V号机组,评价值分别为0.93、0.75、0.59;综合评价表现较佳的是II、I、V号机组,适用性满意度评分分别为0.75、0.68、0.66,选型评价结果与当地实际情况相吻合。该模型可为农业机械选型定量化的比较提供依据和参考。     

碳纤维红外板辐射特性及其农产品物料干燥试验

为将碳纤维红外板的辐射加热技术应用于农产品物料的干燥中,探究其辐射加热特性和干燥特点。在介绍其制作工艺的基础上,以碳纤维红外板作为辐射热源搭建干燥试验台,对胡萝卜块、苹果块、香蕉块、木耳等4种常见果蔬物料进行干燥。通过实时采集、检测干燥过程中物料内部温度、干燥室温度、相对湿度变化情况了解干燥进程;并对红外干燥过程中物料升温情况、物料厚度、辐射间距、干燥方式进行探讨。结果表明:1)碳纤维红外板可作为红外干燥热源,辐射功率1.1 k W/m2时,能发射1~30μm的中、长波红外线,且主要集中在5~15μm,红外板表面温度范围为84~92℃。辐射间距8 mm条件下,4种物料从水分比1干燥到水分比0.1时,耗时为270~300 min,且20 mm×20 mm×11 mm的胡萝卜片内部温度升高到60℃仅需20 min。2)胡萝卜片长宽20 mm×20 mm,厚度5~11 mm范围内,在干燥中期近似恒温段,物料中心温度随厚度的增加而增加。3)辐射间距为4~12 mm范围内,辐射间距越大,干燥时间越长。4)与普通热风干燥相比,红外—热风联合干燥可有效缩短40%干燥时间,能耗约为普通热风干燥的49.39%;干燥前期排湿、干燥过程较小的风速均有助于红外干燥的进行。综上所述,碳纤维红外板可作为干燥热源。研究结果可为碳纤维在干燥领域的实际应用提供理论依据。     

相对湿度对胡萝卜热风干燥过程中水分迁移和蒸发的影响

为揭示相对湿度对胡萝卜热风干燥过程中内部水分迁移和表面水分蒸发的影响,以及物料表面结壳的成因,该研究在干燥温度60℃、风速3.0 m/s时,研究了恒定相对湿度（relative humidity,RH）(20%、30%、40%和50%)、第一阶RH 50%保持不同时间（10、30、60和90 min）而后降为20%,以及基于物料温度自动控制相对湿度干燥条件下的内部水分迁移量（D）、表面水分蒸发量（E）、表面水分累积量（Q）、物料微观结构和复水率。结果表明,恒定RH干燥条件下,D随干燥时间逐渐增大而后趋于稳定,E随干燥时间逐渐增大而后降低。RH越高,物料升温速率越快,D越大;RH越低,E越大。RH为20%、30%和40%时,Q=0的时间分别为1.11、1.36和1.70h,并在此时刻之后物料表面出现明显结壳现象,且RH越大,出现结壳时机越晚;RH为50%时未出现Q<0,可能未出现明显的结壳现象。Q>0时,干燥速率与Q值变化趋势一致;Q<0时,对应干燥速率减小。RH为50%保持30 min后降为20%时,Q=0的时间为1.39 h,相对于RH 20%的干燥条件能够提高物料...     

茯苓采后不同加工工艺模式评价

为改良优化茯苓加工工艺,改善茯苓加工品质,该文首先将茯苓采后加工流程划分为“预处理”、“剥皮”、“切制”、“干燥”4个环节。结合实地调研情况,并在进行预处理环节、干燥环节技术创新优化的基础上,将茯苓采后加工工艺模式总结为3种：散户加工工艺模式、企业加工工艺模式、改良加工工艺模式。以实地大生产环境为基础开展试验研究,采集计算了3种采后加工工艺模式的人工费、原料费、能源费、工具设备费、利润、收益率等经济性指标数据;采集计算了预处理效率、剥皮效率、切制效率、干燥效率等加工效率指标数据;对成品外观进行了评价,测定了成品率、茯苓多糖质量分数,形成了品质指标数据;并基于经济指标、效率指标、品质指标对3种采后加工工艺模式进行了综合评价。结果表明：1）改良加工能够有效的优化成本投入结构,均衡成本投入比例,稳定成本投入;3种采后加工工艺模式的利润、收益率分别为改良加工1.91元/kg、18.73%,散户加工1.40元/kg、14.23%,企业加工1.17元/kg、12.43%,均表现为改良加工＞散户加工＞企业加工,改良加工具有更好的运营价值。2）改良加工工艺模式的干燥效率是企业热风干燥的2.95倍,是散户自然晾晒干燥的20.79倍,改良加工能够在保证品质的前提下有效减少干燥时间,保证茯苓加工的及时进行,避免天气变化带来的霉变等不良影响。3）3种采后加工工艺模式成品外观的评分分别为散户加工91、企业加工75、改良加工87,散户加工工艺模式与改良加工工艺模式成品茯苓丁品相佳。4）茯苓采后加工工艺模式成品率、茯苓多糖质量分数的试验测定均值分别为散户加工40.28%、34.69 mg/g,企业加工39.23%、27.09 mg/g,改良加工44.05%、34.79 mg/g,均表现为：改良加工＞散户加工＞企业加工;“发汗”预处理与真空脉动干燥技术的结合应用能够有效的保证茯苓品质。综合评价结果表明,茯苓的采后加工宜采用改良加工工艺模式。研究结果可为茯苓采后生产加工提供参考。     

茯苓真空脉动中试干燥装置设计与试验

为解决茯苓丁工业化干燥过程中破碎率高、干燥时间长的问题,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中试干燥装置,以验证该干燥方式实际应用的可行性。该中试干燥装备由干燥室、真空系统、干燥模块、控制系统等组成。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、常压阶段。控制系统以触摸屏为主机,通过MODBUS协议与各从机进行通讯,组成控制器网络。基于对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。控制系统基于干燥温度的实时监测和反馈,实现对碳纤维红外板加热的有效调控。以12 mm×12 mm×12 mm的茯苓丁为试验原料进行了中试试验验证。结果表明:该中试干燥装备设计方案可行,控制方案可靠,可有效实现茯苓丁的干燥。真空保持时间、常压保持时间分别为5、4 min时,干燥时间最短,约为480 min。真空脉动红外干燥后茯苓丁一级品占比83. 63%,相比目前的连续式热风干燥,破碎率明显降低。     

恒温下相对湿度对果蔬热风干燥特性和品质的影响及调控

相对湿度作为干燥介质的重要参数，对干燥热质传质过程和干燥品质具有显著影响。但由于相对湿度对干燥过程的影响机理及优化调控机制尚不明确，导致相对湿度的调控方式多依靠经验，造成干燥效率低、品质差、能耗高等问题。对于传质过程，降低相对湿度能够增大对流传质系数，加快物料表面水分蒸发；而对于传热过程，升高相对湿度能够增大对流传热系数，加快物料升温速率。相对湿度较高时，物料升温速率快，内部水分迁移量增大，但表面水分蒸发量较小；而当相对湿度较低时，物料升温速率较慢，内部水分迁移量较小，但表面水分蒸发量较大。相对传热和传质过程的影响此消彼长，互相耦合。高相对湿度主要体现为对传热过程的影响，低相对湿度主要体现为对传质过程的影响。高相对湿度能够抑制物料表面的结壳，并能够提高复水性，降低收缩率。阶段降湿及多阶段降湿干燥方式下物料表面形成和保持了蜂窝状多孔结构，能够提高干燥效率和品质。基于监测物料温度的相对湿度调控方式被验证为较忧的相对湿度控制方式。阶段降湿干燥方式适用性的实质为：干燥过程中所体现出的对流传热热阻和内部导热热阻的相对大小，及对流传质阻力和内部传质阻力的相对大小，不同干燥条件和物料种类、厚度会影响以上传热传质阻力的大小，从而呈现出不同适应性的结果。当阶段降湿干燥过程中传热毕渥数>1且传热毕渥数>0.1时，说明阶段降湿干燥过程适用于此物料的干燥。该文综合论述了相对湿度对果蔬热风干燥过程中热质传递及干燥品质的影响，优化调控策略及适用性范围4个方面内容，明确了果蔬热风干燥过程中相对湿度的影响机理，为相对湿度的优化调控提供理论依据和技术支持。     

基于介质湿度控制的苹果片红外漂烫传热模拟与试验

为了揭示空气介质对苹果片红外漂烫的传热作用机制以及对膨化干制的影响，该研究将介质湿度控制技术用于苹果片红外漂烫预处理中，利用数值模拟方法并结合苹果漂烫干燥试验，解析不同介质湿度下苹果片红外漂烫的传热传质规律，探究基于介质湿度控制的红外漂烫预处理对干燥效率和膨化干燥后产品色泽的影响。研究结果表明，基于红外辐射与对流传热原理的数学模型，并考虑物料水分蒸发与蒸汽冷凝能够较好描述红外漂烫的传热传质过程。物料含水率与温度模拟结果的相对误差为0.54%和0.39%。在恒定120℃红外加热温度下，介质相对湿度对苹果片红外漂烫的热质传递、漂烫后干燥效率与产品色泽均具有明显的影响。在低湿的状态下（1%相对湿度）进行红外漂烫，物料表面水分快速向空气介质中蒸发扩散，伴随的水分蒸发耗热量占物料吸热总量的40%，致使物料升温缓慢。将介质湿度提高至50%相对湿度能够抑制苹果片表面的水分蒸发，同时介质中水蒸气冷凝放热能够大幅提高漂烫初期的物料升温速度，漂烫120 s后物料中心温度迅速提高至86.8℃。因此，提高红外漂烫的介质湿度能显著提高漂烫后苹果片干燥速率与产品色泽。与1%相对湿度相比，在120℃、50%相对湿度下红外漂烫后苹果片的预干燥时间缩短了8.3%，苹果片干燥的色差值与褐变指数分别降低了55.6%和37.4%，护色效果优于热水漂烫。研究结果为苹果片等果蔬高质高效干燥的红外漂烫预处理工艺开发提供了新思路。