疏解棉秆的热风干燥特性及其数学模型

棉秆重组材具有与木质人造板相媲美的优异性能,是棉秆资源利用的新途径。为此,对棉秆重组材生产的重要前处理工序—干燥工艺及疏解棉秆的热风干燥特性进行了研究,可为棉秆重组材的干燥工艺参数的选择和干燥设备的设计提供依据。利用数字型洞道干燥试验装置进行了单因素试验和正交试验,探讨不同热风温度、风速、疏解棉秆的初始干基含水率以及铺装质量对干燥速率的影响,得到改良的Page模型,可以描述疏解棉秆的热风干燥曲线,并分析了模型常数与各因素的关系。     

气体射流冲击干燥对脱盐海参理化特性和微观结构的影响

为改善脱盐海参干燥时间长、干制品品质差的问题，该研究将气体射流冲击干燥（air impingement drying, AID）技术应用于脱盐海参干燥，研究了干燥温度（50、60和70 ℃）和气流速度（4、6和8 m/s）对脱盐海参干燥速率及干制品水分分布及状态、微观结构、硬度和皂苷含量的影响，并与热风干燥（hot air drying, HAD）进行对比。结果表明，随着干燥温度的增加，脱盐海参的干燥速率增加。AID不同干燥温度下脱盐海参的干燥时间比HAD 60 ℃的海参干燥时间缩短了6.67%～33.33%。温度为60 ℃时，风速对脱盐海参的干燥时间影响不显著（P>0.05）。微观结构分析表明，温度升高有利于增加物料表面的多孔结构，相同条件下AID海参样品的表面比HAD海参具有更多更大的多孔结构，使得AID海参干燥速率快于HAD。但随着风速的增加，脱盐海参表面因发生结壳现象阻止了形变，使得干海参孔洞结构变小，干燥速率降低。与HAD相比，AID海参的不易流动水弛豫时间向短弛豫时间移动更快，且峰幅度显著降低；干燥相同时间时（6 h），AID海参的质子密度信号比HAD减少更多，表明AID海参的水分迁移速率快于HAD的海参。随着AID温度和风速的升高，干海参的硬度呈先增加后减小的趋势。AID海参皂苷含量随着温度的升高而升高。AID海参的多孔结构不仅加速了水分迁移，而且利于营养成分渗出，提高了营养成分含量，相同条件下，AID海参的皂苷含量比HAD的海参增加了50.00%。综合考虑干燥效率和品质，温度为70 ℃，风速为6 m/s为脱盐海参AID的较好条件。研究结果有助于阐明AID提高脱盐海参干燥速率和营养成分保留率的机理，为生产高品质干海参提供理论依据和技术参考。     

不同热源对羊肚菌干燥品质的影响

为确定羊肚菌最适宜的干燥方式,研究了不同温度(45、50、55 ℃)条件下的热风干燥(hot air drying,HAD)、以及50 ℃条件下的碳纤维远红外干燥（carbon fiber far-infrared drying,CFFD）、热泵干燥(heat pump drying,HPD)、碳纤维远红外联合热泵干燥(carbon fiber far-infrared combined heat pump drying,CFFD-HPD)与真空脉动干燥技术(vacuum pulsed drying,VPD)对羊肚菌干燥时间、干燥能耗、色泽、品质（复水比、质构特性、电子舌、感官评价）以及营养指标（氨基酸、蛋白质、粗多糖、脂肪含量）的影响,并对上述指标做出综合评分。结果表明：CFFD-HPD组的干燥时间最短,与HAD(55 ℃)组无显著性差异(P>0.05),与其他组差异性显著(P?0.05)。VPD组的干燥时间最长、能耗最高,显著高于其他组(P?0.05)。在外观品质方面,HAD(50 ℃)的L*值显著高于其他组(P?0.05),VPD组的L*、b*值显著低于其他组(P?0.05),a*值显著高于其他组(P?0.05)。在感官品质方面,CFFD组的羊肚菌最终复水比最大,VPD组的最终复水比最小,复水20min 时,CFFD-HPD组的羊肚菌复水速率最高。复水后的羊肚菌HAD(55 ℃)组的弹性和咀嚼性最大,VPD组的硬度最小。对干燥后的羊肚菌进行感官评价,HAD与CFFD-HPD组的得分较高,且两者无显著性差异(P>0.05),VPD的感官评价得分最低。在营养品质方面,VPD组的总氨基酸和蛋白质含量高于其他组,但是CFFD-HPD的综合评价得分最高,其次是HAD(55 ℃）(P?0.05),VPD的综合评价得分最低,说明CFFD-HPD与HAD(55 ℃)适合用于羊肚菌干燥。研究结果为羊肚菌干燥技术提供了数据支持。     

基于加热均匀性的射频干燥系统结构优化与试验

针对现有射频干燥系统存在装料量大时射频加热不均匀、干燥过程无法实时称重等问题,该文设计了一种热风对流加热装置、装料装置和称量装置。热风对流加热装置主要由热源供给系统、风温风速控制系统和气流分配室组成;装料装置由特制的多层料盘组成;称量装置由称量传感器、称量托盘和支柱等组成。采用计算流体力学软件对气流分配室进行模拟,结果显示改变气流分配室为喇叭口形状及增加分流圆柱体后,条形出风口处风速均匀性提高,其速度偏差比从31%降为10.5%,速度不均匀系数从19%降为7.6%。以玉米种子为例进行了优化后的性能验证试验,结果表明:热风对流加热装置可以提供均匀的温度和风速;自动称量装置能够实时监测物料的质量,其最大量程为24 kg,分层后的薄层物料最大处理量为18 kg,偏差范围为1~5 g;在热风和射频合适的匹配参数下,采用射频干燥结合热风对流技术,以及分层装料的方法,可解决射频干燥大装载量玉米种子产生的热偏移问题和边角效应问题,进而提高射频加热均匀性。该研究避免了干燥过程中外界温湿度的影响,减少了10%的干燥时间,为改善射频加热均匀性提供了参考。     

疏解棉秆的微波干燥动力学及能耗分析

为了研究疏解棉秆微波干燥过程中装载量对干燥时间、干燥速率、干燥效率以及单位能耗的影响,该试验采用微波频率为2 450 MHz,输出功率为1 k W的微波干燥设备,装载量范围在34~200 g的疏解棉秆进行干燥。结果显示:干燥过程经过一个短暂的升速后较长时间处于降速阶段;采用7种常见薄层干燥模型对干燥数据进行非线性拟合,通过比较决定系数、均方根误差、离差平方和,发现Midilli模型是表述疏解棉秆微波干燥的最优模型,干燥系数随着装载量的增加而减小;装载量从34 g增加到200 g时,干燥时间也随之从10 min增加到20 min;疏解棉秆的水分有效扩散系数随着装载量的增加而减小,其平均值介于1.8078×10-8~4.1997×10-8 m2/s,同时基于Arrhenius方程,求得平均活化能为4.82 W/g;装载量在34~200 g时,通过提高装载量能够提高微波干燥效率(7.52%~19.78%),同时降低微波干燥的单位能耗(12.49~35.90 MJ/kg)。研究结果为棉秆的干燥和工业化生产提供参考。