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.     

粮食热风干燥含水率在线模型解析

为了揭示粮食在深床动态干燥过程中的含水率变化规律,指导干燥工艺设计,实现干燥过程实时跟踪与调控,提高干燥品质,降低能耗。基于薄层干燥水分扩散模型、深层干燥质量守恒原理、态函数和不可逆热力学分析方法,建立并求解了粮食深床干燥基础方程,获得了顺流、逆流、横流和静置层干燥方式下粮食含水率和干燥速率分布解析式,解析出了粮食在顺流层内经历持续降速干燥的过程,逆流层内存在干燥速率的极值点,在通风温度、湿度、送风量相同的干燥条件下,逆流干燥速率明显高于顺流,表明了逆流干燥能量利用效果优于顺流;粮食在横流和静置层内的干燥特性相同,进风侧和出风侧的干燥速率相差很大,在层厚度0.5 m、粮食含水率20%以上时,出风侧的干燥速率几乎为0,干燥的均匀性较差。在5HP-3.5型循环式缓苏干燥机上的试验结果显示,深层干燥解析值与实测值间的最大偏差为0.69%,极差范围为-0.27%~0.69%,从粮食干燥的惯性特征推断,产生偏差的原因主要是仪器检测误差。解析方法对实现粮食深床干燥过程动态跟踪和调控,指导干燥设计,降低干燥能耗、提高干燥效率和干燥机产能等具有重要意义。     

基于Weibull分布函数的马铃薯丁薄层热风干燥特性

为了实现马铃薯的规模化热风干燥,提高脱水制品的品质、降低生产能耗和成本,该文以薄层干燥试验为基础,研究了鲜切马铃薯丁在不同热风温度（40、50、60、70、80、90℃）、风速（0.5、1.0、1.5、2.5、3.5 m/s）和切丁长度（2.5、5、10、15 mm）条件下的干燥曲线、水分有效扩散系数和干燥活化能。利用Weibull分布函数拟合了干燥曲线,并建立了风温、风速和切丁长度与模型参数的定量关系。研究表明：鲜切马铃薯丁的热风干燥过程服从 Weibull 分布函数（R2=0.991～0.999）,是典型的降速干燥过程,模型的尺度参数与热风温度、风速和切丁长度有关;模型的形状参数与风速和切丁长度有关,而温度对其影响不显著（P＞0.05）;水分有效平均扩散系数在1.859～12.509×10-9 m2/s之间,与热风温度和风速显著相关（P＜0.05）,而物料切丁长度对其影响不显著（P＞0.05）;几何尺寸值与干燥物料的切丁长度和风速有关;马铃薯丁热风干燥的活化能为19.107 kJ/mol。该研究可为马铃薯热风干燥提供理论和技术基础。     

多层洋葱热风干燥的研究

本文利用自制的热风干燥试验台,进行了洋葱多层(14层)的干燥试验研究,得到了风温、风速对干燥过程中各层含水率平均梯度与热耗的影响规律:提出了较佳的干燥工艺;求得了不同层数物料的气流阻力与风速的回归方程。     

中国毛虾红外热风耦合干燥特性及动力学模型研究

为研究红外热风耦合干燥(IRHA)对中国毛虾干燥特性的影响,采用低场核磁共振波谱(NMR)及氢质子成像技术(MRI)分析毛虾IRHA干燥过程中干物质与水结合状态,分析不同干燥温度、不同辐射距离和不同物料载量下IRHA对中国毛虾的干燥特性。结果表明,干燥温度对毛虾的干燥速率影响最大,干燥过程直接表现为降速阶段。毛虾干燥动力学数学模型拟合表明,Two-term模型拟合度最高(R²>0.999 8),可以用来描述和预测毛虾IRHA干燥过程。通过菲克第二定律求得干燥过程的有效水分扩散系数(D_eff)范围为4.47×10^-10~1.295×10^-9 m²· s^-1。根据Arrhenius公式计算出毛虾IRHA干燥的活化能(E_a)为34.24 kJ· mol^-1。干燥过程中毛虾干物质与水结合越来越紧密,自由水和不易流动水逐渐消失,最终只存结合水,且结合水的量有所上升,有可能来自不易流动水的转化,这从微观上解释了干燥后期干燥速率下降的原因。本研究结果为IRHA在中国毛虾干燥方面的实际应用提供了一定的理论依据。     

水果在热风干燥中的水分扩散分形模型

为了探讨水果在热风干燥过程中微观结构变化对水分扩散规律和干燥速率快慢的影响,该文用迂曲分形维数描述了香蕉内部孔道分布的联通性,用面积分形维数描述了内部孔道的不均匀性。研究表明,在有效扩散系数-香蕉厚度平方线形变化关系图中,轴向扩散系数大小为直线在Y轴上截距,径向扩散系数大小为直线斜率,并且轴向扩散系数远大于径向扩散系数,水分扩散系数在干燥样本中径向与轴向的巨大差异表明了香蕉在结构上具有异质性。随着面积分形维数的增大,导致干燥时间减小和有效扩散系数增大。由孔隙率与孔径比的变化而导致干燥时间和有效扩散系数的变化与面积分形变化引起的规律相近。随着迂曲分形维数的增大,使得干燥时间增加和有效扩散系数减小。扩散系数随体积变化率成对数增加。该研究可为脱水果蔬干燥技术研究提供参考。     

人造米热风干燥数学模型的建立及其应用

采用循环热风干燥装置，对人造米进行脱水干燥。试验表明，在一定的工艺条件及相对湿度下，热风温度、风速对人造米产品品质有显著影响。该文建立了热风湿度为２０％，温度在７０～９０℃，风速在１．８～２．４ｍ／ｓ范围内人造米品质及其干燥过程的数学模型。干燥模型为人造米干燥过程产品质量的预测、干燥条件的控制提供了依据     

基于低场核磁共振的热风干燥过程花生仁含水率预测模型

为研究热风干燥过程中花生仁内部水分的变化规律,该文采用热空气对开农71、开农8834-9、天府3号3个品种的湿花生进行干燥,监测干燥过程中花生果、花生仁与花生壳含水率的变化;并利用低场核磁共振技术(LF-NMR)研究干燥过程中花生仁内部自由水、弱结合水和结合水的变化情况;建立花生仁水分弛豫峰占比与其含水率之间的数学关系,提出了一种花生含水率的快速检测方法。结果表明,由于花生仁和花生壳化学组成不同,仁和壳干燥曲线呈现不同的变化趋势。LF-NMR弛豫图谱显示干燥过程中,自由水弛豫峰逐渐消失,结合水和弱结合水弛豫峰面积无明显变化规律,油脂峰峰面积基本不变,说明花生仁在干燥过程中油脂的含量无明显变化。建立的花生仁国标法实测含水率y与核磁共振弛豫谱图得到的总水分峰占比(T21+T22+T23)的拟合方程R2为0.888 4。经验证,该方程能较好地对未知含水率的花生仁样品进行预测。因此,低场核磁共振技术可以用于花生仁含水率的快速检测。     

风干白鲢的热风干燥模型及内部水分扩散特性（简报）

白鲢(Hypophthalmichthyx mortitrix)鱼块经腌制后,用热风干燥制成风干鱼,研究鱼块干燥曲线及内部水分扩散特性,为风干白鲢的工业化生产提供理论参数.结果表明,提高热风温度和风速能明显加快鱼块的干燥速率、缩短干燥时间.基于Fick扩散定律建立的风干白鲢的干燥模型具有较高的拟合精度.干燥过程中鱼块的有效水分扩散系数随含水率的降低先减小后增大,随热风温度和风速的提高而增大.平均有效水分扩散系数为1.3×10-11-4.3×10-11m2/s.     

远红外热风干燥香菇的研究

利用自行改装的远红外、热风干燥试验台,对香菇进行了干燥失水温度特性试验分析;热风与远红外联合干燥的四因子四水平正交试验研究;远红外配以排湿气流四因子二次回归正交试验研究。得到了各参数对四指标的显著性及影响规律,提出了两种试验的较佳或最优参数组合,并进行了比较。     

荔枝护色干制的工艺研究

果皮褐变是荔枝贮藏和加工过程中的常见问题。在探讨了荔枝果皮中引起褐变的主要酶——多酚氧化酶(PPO)特性的基础上着重研究了荔枝干制中的护色工艺。结果表明,荔枝果皮多酚氧化酶的最适温度范围为30～70℃之间;PPO在pH=5.5和pH=7.0左右活性最大。荔枝经90℃,0.2％的柠檬酸溶液中热烫3 min并强制冷却后,用0.2 mol·L^-1抗坏血酸+0.2 mol·L^-1柠檬酸+0.1 mol·L^-1植酸+0.1 mol·L^-1氯化钠+0.2 mol·L^-1亚硫酸氢钠混合液护色处理10 min经脱水干燥制成天然红皮荔枝干。     

基于低场核磁共振的热风干燥猕猴桃切片含水率预测模型

为研究猕猴桃切片热风干燥过程中水分迁移规律,该试验通过对猕猴桃切片进行热风干燥,考察不同干燥温度（70、80、90 ℃）、切片厚度（3、4、5 mm）下的干燥特性。试验采用直接干燥法测定含水率,运用低场核磁共振技术（Low-Field Nuclear Magnetic Resonance,LF-NMR）分析热风干燥过程中猕猴桃切片内部水分分布状态与变化规律,建立动力学模型,验证并预测。结果表明：猕猴桃切片热风干燥开始为外部控制,随后属于内部扩散控制,水分有效扩散系数范围为1.58×10-7～4.18×10-7 m2/s,扩散效率随温度升高而增大。升高温度能显著提高猕猴桃干燥速率,可加快结合水、不易流动水以及自由水的迁移。自由水和结合水先于不易流动水发生变化,自由水含量在干燥前期逐渐下降,此过程中不易流动水和结合水含量均表现为先升高后降低的趋势。当自由水被脱除后,不易流动水和结合水含量依次达到最大值;此后,随着干燥的进行,不易流动水逐渐被脱除,此时结合水含量开始下降直至干燥结束。整个干燥过程中,猕猴桃切片部分自由水先转化为不易流动水和结合水,结合水与不易流动水相互转化,循环往复伴随整个干燥过程。以干燥过程中的自由水、结合水、不易流动水的核磁峰值总和、切片厚度和干燥温度为自变量,猕猴桃切片含水率为因变量,进行多元线性回归分析,建立含水率预测模型,模型的拟合优度为0.982。结果表明,低场核磁共振技术结合数学模型可用于描述猕猴桃切片热风干燥过程,可实现对猕猴桃切片干燥过程中含水率的快速、无损检测,研究结果可为猕猴桃热风干燥工艺和过程设计提供理论依据。     

超声波处理对污泥热风干燥过程的影响

为了探讨超声作用对污泥热风干燥过程的强化效果,对不同功率超声作用下污泥热风干燥特性进行试验研究,分析讨论了超声声能密度、超声作用时间、超声热效应等因素对污泥干燥过程的影响。试验结果表明,超声作用可以加速污泥干燥速率,且超声强化效果随着声能密度的增加逐渐增强。当热风温度为80℃,声能密度分别为0.2、0.4、0.6、0.8及1.0 W/m L时,污泥样品干基含水率降至100%所需干燥时间与无超声作用时相比分别缩短了8.3%、22.9%、33.3%、37.5%及39.6%。此外,超声作用时间不宜过长,超声声能密度0.8 W/m L持续作用2 h后,进一步增强超声作用时间对污泥干燥过程的强化效果已不明显。超声热效应使样品内部的温度梯度略有减小,因此超声作用没有强化污泥内部由温度梯度引起的水分扩散。     

热风微波耦合干燥胡萝卜片工艺

该文通过对胡萝卜片进行热风微波耦合干燥来研究热风微波耦合干燥工艺的可行性及优异性。采用自行设计的热风微波耦合干燥设备, 在不同的热风温度（50～80℃）、微波功率密度（4.5～1.5 W/g）条件下对胡萝卜片进行干燥,研究这2个因素对耦合干燥的影响。选取热风温度（50、60、70℃）、微波功率密度（3.5、2.5、1.5 W/g）、热风风速（0.5、1.0、1.5 m/s）进行正交试验,试验结果表明：耦合干燥各因素对干燥速率影响的主次关系为微波功率密度>热风温度>热风风速。同时将热风微波耦合干燥与热风干燥、微波干燥进行比较,得出热风微波耦合干燥是一种快速、高效和节能的干燥方式,在农产品和食品的干燥中具有广阔的应用前景。     

苹果冷冻-热风联合干燥体积收缩机制

为降低冻干苹果能耗,同时获得具有良好外观的脱水产品,该研究将冷冻-热风联合干燥应用于苹果脱水加工,并从水分迁移角度探究此过程中产品的收缩机制。选取4个水分转换点（干基含水率分别为1.00、0.76、0.53和0.33 g/g）对苹果进行联合干燥处理,并对脱水产品收缩率、质构特性、微观结构、孔隙分布及样品在热风干燥阶段的水分迁移与分布进行测定及分析。结果表明,联合干燥样品的收缩情况显著（P<0.05）优于单一热风干燥样品,且转换点对样品收缩率影响较大（收缩率6%～45%）,当转换点干基含水率低于0.53 g/g时,联合干燥样品没有出现明显的体积收缩现象。随着转换点干基含水率的升高,样品的收缩程度增大,并出现不同程度的中心塌陷,且孔隙率逐渐减小,但相应能耗降低。产品收缩主要发生在热风干燥过程的升速阶段,在此阶段样品自由水含量大幅减少,结合水与不易流动水未发生明显改变,样品内部水分在湿度差的作用下向表面迁移,这是导致联合干燥样品发生体积收缩的关键机制。该研究结果可为冷冻-热风联合干燥高效生产良好外观的脱水苹果提供数据支撑及理论参考。     

蒸汽烫漂与热风干燥箱流场优化设计及仿真

农产品的烫漂与干燥是农产品加工的关键技术。农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱是集烫漂与干燥一体的新型农产品绿色保质低碳智能干燥技术装备。农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱内部流场均匀性直接影响着农产品烫漂与干燥效果。为提高其内部速度均匀性与温湿度均匀性,同时减少冷凝现象发生,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法建立蒸汽烫漂与热风干燥箱模型,对其送风方式和送风口数量进行研究。结果表明：侧送侧回的送风方式在速度场以及温湿度场的均匀性总体优于上送下回,能量利用系数提高约18%,箱内壁面冷凝面积小于上送下回。仿真研究表明,当送风口数量为4个时,箱内的温度场和相对湿度场均匀性更好,能量利用系数最高。试验表明,蒸汽烫漂与热风干燥箱的试验值和仿真值最大温度偏差为2.3℃,相对湿度误差不超过1.3%,误差在合理范围内,仿真结果可靠,研究结果可为农产品低碳智能干燥新技术的研究提供参考。     

中红外-热风组合干燥牛肉干降低能耗提高品质

为研究中红外-热风组合（combined mid-infrared and hot air,CMIHA）干燥工艺对牛肉干干燥效果的影响,根据红外辐射-对流组合换热控制方程,在风速和物料尺寸固定条件下,分析了干燥温度、辐射距离和辐射强度等因素对干燥性能效益及牛肉干品质的影响,优化了CMIHA干燥工艺参数,与中红外（mid-infrared,MI）干燥、热风（hot air,HA）干燥进行比较,分析了三者在干燥过程中耗时、耗能,及对牛肉干品质的影响。结果表明：CMIHA干燥牛肉干的最佳工艺为干燥温度70℃、辐射距离8 cm、辐射强度0.48 W/cm2,干燥耗时130 min,耗能0.95 (kW·h)/kg。此优化工艺的干燥耗时、耗能与MI干燥相比分别降低了30%和10%,与HA相比分别降低了60%和78%,耗时、耗能均显著降低（p＜0.05）;与MI、HA干燥相比,CMIHA干燥牛肉干的黏聚性、咀嚼性、剪切力、收缩率和亮度值L*等指标得到显著改善（p＜0.05）;红度值a*和黄度值b*与MI干燥无显著差异（p＞0.05）,但显著高于（p＜0.05）HA干燥;此工艺下牛肉干肉香味浓,质地均匀,色泽呈均匀的亮褐色,总体可接受度显著高于（p＜0.05）MI干燥和HA干燥。与传统热风干燥相比,中红外-热风组合干燥能显著提高经济效益和牛肉干的品质,该研究为开发肉干新型干燥方法提供依据。