基于Weibull函数不同干燥方式下的茯苓干燥特性

为缩短干燥时间,克服茯苓块干燥后表面龟裂、易于破碎的缺陷,改善干燥品质;将自然晾晒、普通热风干燥、气体射流冲击干燥、真空脉动干燥4种技术应用于茯苓块的干燥,研究了茯苓的干燥特性;利用Weibull函数对其干燥曲线进行拟合并分析干燥过程,结合尺度参数、形状参数计算茯苓块的水分有效扩散系数、干燥活化能,并与Fick第二定律进行比较;测定了不同干燥条件下的破碎率、浸出物质量分数;并基于能耗、尺度参数、破碎率、浸出物质量分数对3种人工干燥方式进行了综合评价。结果表明:1)茯苓块在4种干燥方式下均表现为降速干燥,但普通热风干燥、真空脉动干燥前期存在升速段;2)Weibull函数能够准确拟合不同干燥方式下的干燥曲线;尺度参数随着温度、风速的增加而减小;形状参数与干燥方式有关,普通热风、真空干燥的形状参数值均大于1,气体射流干燥的形状参数值均小于1;3)基于Weibull函数计算水分有效扩散系数、干燥活化能,可克服Fick第二定律只适用于降速干燥的缺陷;估算的水分扩散系数范围为3.90×10-9~20.40×10-9 m2/s;干燥活化能为29.45~40.09kJ/mol,且不同干燥方式间的活化能存在差异;4)不同干燥方式下茯苓块破碎率存在显著性差异(p0.05);真空脉动与自然晾晒的破碎率均低于5.00%;试验参数范围内,气体射流的温度、风速与破碎率无相关关系,破碎率均值为62.68%;普通热风干燥方式下,破碎率随温度的升高而增大;5)真空脉动干燥方式下浸出物质量分数最高,为4.54%~4.75%;综合评价结果表明茯苓块的干燥宜采用真空脉动干燥技术。该研究探索了不同干燥技术下茯苓块的干燥特性和品质,为选择合适的干燥工艺提供了理论依据。     

红外联合气体射流冲击方法缩短哈密瓜片的干燥时间

为了缩短哈密瓜片干制时间,应用中短波红外联合气体射流冲击方法干燥哈密瓜片,研究了干燥温度(50、55、60、65、70、75和80℃)、辐射距离(80、120和160 mm)和切片厚度(3、5、7、9和11 mm)对哈密瓜片干燥动力学、水分有效扩散系数、干燥活化能的影响。试验结果表明:与其他干燥技术相比,中短波红外联合气体射流冲击干燥哈密瓜片的干燥时间大幅缩短,约为2~3.5 h;哈密瓜片整个干燥过程属于降速干燥,通过费克第二定律求出了干燥过程中水分有效扩散系数在10.65×10-10~33.76×10-10m2/s和8.06×10-10~39.97×10-10m2/s的范围内分别随着干燥温度和切片厚度的增大而增大;通过阿尼乌斯公式计算出了干燥活化能为7.788 kJ/mol,表明中短波红外联合气体射流冲击干燥哈密瓜片时,启动干燥所需能量较低,水分脱除较为容易;哈密瓜片表面温度的动力曲线表明,中短波红外联合气体射流冲击干燥中能量直接与水分耦合,使物料在中前期干燥过程中温度迅速上升,加速了干燥进程。该研究为哈密瓜片中短波红外联合气体射流冲击干燥技术的应用提供了理论依据和技术支持。     

哈密瓜片气体射流冲击干燥特性和干燥模型研究

本文将气体射流冲击干燥技术应用于哈密瓜片的干燥,研究了其在不同干燥温度（60、65、70、75和80℃）和风速（5、10、15和20 m/s）下的干燥曲线、水分有效扩散系数以及干燥活化能,并建立了气体射流冲击哈密瓜片的数学模型。研究结果表明：哈密瓜片的整个干燥过程属于降速干燥,水分有效扩散系数在2.38-4.55×10-9 m2/s的范围内随着干燥温度和风速的升高而升高;通过阿伦尼乌斯公式计算出了哈密瓜片的干燥活化能为29.44 kJ/mol。根据R2、RMSE和X-2得出,Modified Page方程能很好的预测哈密瓜片气体射流冲击干燥的水分比变化规律,该模型与气体射流的温度和风速有关,并得到了各参数的数值和模型表达式。     

杏子的气体射流冲击干燥特性

为了提高杏子干制的品质、缩短干制时间,该文将气体射流冲击干燥技术应用于杏子干燥,研究了杏子在不同干燥温度（50、55、60和65℃）和风速（3、6、9和12 m/s）下的干燥曲线、水分有效扩散系数以及干燥活化能。试验结果表明：干燥温度和风速对杏子的干燥速率均有显著影响,但干燥温度对其的影响比风速更为突出;杏子的整个干燥过程属于降速干燥,通过费克第二定律求出了干燥过程中杏子的有效水分扩散系数,其值在8.346～13.846×10-10 m2/s的范围内随着干燥温度和风速的升高而增大;通过阿伦尼乌斯公式计算出了杏子干燥活化能为30.62 kJ/mol,表明利用气体射流冲击干燥技术从杏子中除去1 kg水需要消耗大约1 701 kJ的能量。该研究为气体射流冲击干燥技术应用于杏子的干燥提供了技术依据。     

哈密瓜片气体射流冲击干燥特性和干燥模型

为了提高哈密瓜制干品质、缩短干燥时间,该文将气体射流冲击干燥技术应用于哈密瓜片的干燥,研究了其在不同干燥温度（60、65、70、75和80℃）和风速（5、10、15和20 m/s）下的干燥曲线、水分有效扩散系数以及干燥活化能,并建立了气体射流冲击干燥哈密瓜片的数学模型。研究结果表明：哈密瓜片的整个干燥过程属于降速干燥,水分有效扩散系数在2.38～4.55×10-9 m2/s的范围内随着干燥温度和风速的升高而升高;通过阿伦尼乌斯公式计算出了哈密瓜片的干燥活化能为29.44 kJ/mol。通过决定系数R2、均方误差的根（RMSE）和卡方检验值（2）等拟合优度评价指标对各种干燥模型进行评价,结果表明：Modified Page模型能很好的预测哈密瓜片气体射流冲击干燥过程中的水分比变化规律。该研究为使用气体射流冲击技术工业化干燥哈密瓜提供了技术依据。     

污泥干燥模型选择及Weibull分布模型求解与分析

为了研究污泥薄层干燥的动力学模型、明确薄层干燥模型选取原则、分析模型参数影响因素及在干燥中应用,该研究搭建了污泥干燥试验台,对不同干燥温度（50、75、100、125 ℃）、不同风速（0.5、1.0、1.5、2.0 m/s）与不同污泥厚度（5、10、15、20 mm）的污泥进行干燥试验,利用Weibull分布模型对其干燥动力学曲线进行模拟并分析,建立了风温、风速和污泥厚度与模型参数的定量关系。从原模型与改进模型、因变量与自变量转换、多参数模型及初始条件等4个角度分析,选择Lewis、Page、Two-term exponential和Weibull分布模型进行拟合分析,发现污泥的热风干燥过程服从 Weibull 分布模型（R2=0.994～0.997）,是典型的降速干燥过程,降速阶段存在第一、第二降速段,模型的尺度参数（α）和形状参数（β）均与热风温度、风速和污泥厚度有关;第二降速段扩散系数大于第一降速段扩散系数,第一降速段活化能变化范围为12.91～17.12kJ/mol,第二降速段活化能变化范围9.56～15.05 kJ/mol。研究结果可为污泥干燥工艺参数优化及干燥设备研制提供参考。     

污泥低温干燥动力学特性及干燥参数优化

为了研究污泥的低温干燥动力学特性,以薄层污泥为研究对象进行了低温干燥试验,探讨了温度、薄层厚度以及风速对污泥水分比和干燥速率的影响,并对低温干燥参数进行了优化.结果表明:污泥低温干燥过程主要由升速和降速段组成,其中降速阶段存在第一、第二降速阶段;不同低温干燥条件下的第二临界含水率变化不大,大致在0.5g/g(干基)附近.使用决定系数R2、卡方χ2及均方根误差RMSE对6种常用干燥模型进行评价,结果表明Midilli模型的平均R2最大、平均χ2及RMSE最小,分别为0.9998、2.46×10-5、0.0042,是描述污泥低温热风干燥的最优模型.根据Fick第二定律和Arrhenius方程,得到5、10和15mm厚度污泥在50~90℃热风干燥的水分有效扩散系数和活化能.正交试验得到相对单位能耗最优干燥工艺为:温度90℃、风速0.8m/s、厚度10mm,平均干燥强度最优工艺为干燥温度90℃、风速0.8m/s、厚度5mm.试验结果可为后续研究污泥热泵干燥及太阳能-热泵联合干燥提供参考.     

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.     

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。     

鸡粪中低温干燥动力学特性与参数优化

为了研究鸡粪的中低温干燥特性,利用恒温鼓风干燥箱,以干燥温度、粪层厚度、风速为因素研究了鸡粪含水率和干燥速率随时间变化的规律,用常见的薄层干燥模型对鸡粪的干燥曲线进行了拟合分析,并用正交试验优化了鸡粪干燥工艺参数。结果表明:鸡粪的中低温干燥过程由2个降速阶段组成,第2降速阶段的干燥速率相对于第1降速阶段下降更快。干燥温度越高,粪层厚度越小,风速越大,干燥速率曲线出现拐点的时间越早,达到干燥平衡所用时间越短;Exponential模型能较好的模拟鸡粪的干燥过程;在中低温条件下,根据Fick定律得到2~6 cm粪层厚度鸡粪的有效扩散系数在2.25×10–7~2.35×10–6 m2/h间;用正交试验得到鸡粪中低温干燥时效率最高的工艺为:干燥温度55℃,粪层厚度6 cm,风速1.2 m/s,该工艺下鸡粪的干燥效率为0.47 h/g。     

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。     

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。     

干燥介质相对湿度对胡萝卜片热风干燥特性的影响

为了探究相对湿度和阶段降湿对热风干燥过程的影响,该文在干燥温度60℃、风速3.0 m/s条件下,研究了相对湿度(20%、30%、40%、50%)及第一阶段相对湿度50%保持不同时间(10、30、60、90 min),第二阶段相对湿度20%下,胡萝卜片的干燥特性和温度变化规律;利用Weibull分布函数对干燥曲线进行拟合并分析干燥过程,结合尺度参数估算水分有效扩散系数;基于复水比、色泽、干燥时间和能耗对不同相对湿度条件下的干燥过程进行评价。研究结果表明:相对湿度保持恒定条件下,干燥速率先上升后下降,且相对湿度越低干燥速率越大。降低相对湿度有利于缩短干燥时间,热风相对湿度20%比50%条件下干燥时间缩短了27.6%;分段降湿干燥条件下,热风相对湿度50%保持30min后降低为20%,其干燥时间比相对湿度恒定为20%条件下缩短了18.5%,干燥过程出现2个升速阶段;Weibull分布函数可以很好地描述胡萝卜恒定湿度和阶段降湿干燥过程。尺度参数α范围在1.864~3.635 h之间,形状参数β值在1.296~1.713之间,水分有效扩散系数在1.17×10-9~2.92×10-9 m2/s之间。对绿红值、复水率、能耗和干燥时间进行综合评价显示,热风相对湿度50%保持30 min干燥条件下绿红值最高为41.4,能耗相比于恒定相对湿度20%条件下减少了6.0%,复水比较高为3.81,综合评分较高为0.91。该文揭示了干燥介质相对湿度对胡萝卜片干燥特性的影响规律,对于优化干燥介质湿度控制策略以提高干燥速率和品质,降低干燥能耗提供了科学依据和技术支持。     

基于毕渥数的果蔬阶段降湿热风干燥特性

为了揭示阶段降湿热风干燥技术的适用性,该研究在干燥温度60℃、风速1.0 m/s 时,研究了不同厚度胡萝卜片（6、12、18 mm）和龙眼物料在阶段降湿（第1阶段相对湿度（Relative Humidity,RH）50%保持30 min;第2阶段RH 20%至结束）和连续排湿（RH<15%）干燥条件下的干燥特性,传热毕渥数（heat transfer Biot,Bih）和传质毕渥数（mass transfer Biot,Bim）、水分有效扩散系数（effective moisture diffusion coefficient, Deff）、色泽、复水比及能耗值。研究表明：对于厚度为6 mm的胡萝卜片和龙眼物料,相对于阶段降湿,连续排湿有助于提高干燥效率;对于12或18 mm的胡萝卜片,阶段降湿能够提高Deff。6、12和18 mm的胡萝卜片在干燥过程中的Bih分别为0.582 7、1.165 5和1.748 2。6 mm时Bih<1,内部扩散的水分能够及时迁移至表面,维持较低RH有助于加快干燥速率。12或18 mm时Bih>1,物料表面和内部存在着较大的水分和温度梯度,此时需要采用阶段降湿干燥方式。不同厚度胡萝卜片干燥过程中的Bim在0.156 8～0.223 0之间;连续排湿和阶段降湿干燥条件下,龙眼Bim分别为0.110 3和0.084 3。这表明,水分由果肉内部迁移至果肉表面的传质阻力较小,干燥过程中果肉收缩、坚硬的外壳及外界较高RH使得水分迁移产生较大阻力。不同厚度胡萝卜片Bim>0.1,表明物料内部至表面存在较大的水分梯度,应采用高RH以减小表面水分蒸发速率,同时升高物料温度。对于6 mm胡萝卜和龙眼物料,连续排湿干燥条件下色泽较好,复水比高且能耗低;而对于12 或18 mm的胡萝卜片,阶段降湿干燥条件下具有较好的色泽,较高的复水比及较低的能耗。综上,阶段降湿干燥过程中,Bih>1且Bim>0.1时,说明阶段降湿干燥适用于此物料的干燥,否则宜采用连续排湿干燥方式。该研究可为果蔬热风干燥过程中合适的RH调控方式筛选提供理论依据和技术支持。     

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。     

披碱草种子的气流冲击式转筒干燥试验

为研究气流冲击式转筒干燥结构参数（喷管直径、喷嘴高度与喷管倾角）与工艺参数（风温、风速与转筒转速）变化对牧草种子干燥速率与发芽率的影响,该文将气流冲击式转筒干燥技术应用于披碱草种子干燥,并通过Design-Expert 7.0软件对试验进行优化设计,建立了试验条件范围内平均干燥速率的预测模型。试验结果表明：气流冲击式转筒干燥技术可较好的应用于披碱草种子的干燥,干燥后的披碱草种子达到了国家一级种子标准;在试验条件范围内,风温、风速、风温和分支喷管倾角交互作用、风速和转筒转速交互作用对平均干燥速率的影响显著,影响大小依次为：风温＞风速＞风速和转筒转速交互作用＞风温和分支喷管倾角交互作用;各因素及其交互作用对发芽率的影响不显著。该研究为气流冲击式转筒干燥技术应用于种子的干燥提供了技术依据。     

腐殖酸肥料射频真空干燥特性

为研究腐殖酸肥料射频真空干燥特性及品质,该研究探讨了不同极板间距（160、165 mm）、不同初始湿基含水率（10%、15%、20%）下腐殖酸肥料的升温速率和加热均匀性,在此基础上进行射频真空干燥试验,并以热风干燥试验为对照,采用Weibull函数拟合腐殖酸肥料射频真空干燥特性曲线,对比射频真空干燥与热风干燥对腐殖酸肥料颜色、总氮、总磷、总钾及有机质的影响。结果表明：真空度为0.085 MPa,极板间距为160 mm、初始湿基含水率为15%时,干燥速率和升温速率较快,加热均匀性较好;升温曲线在53 ℃出现拐点,53 ℃前升温较快,53 ℃后升温较慢;除含水率为20%的物料外,极板间距对加热均匀性影响不显著（P > 0.05）,但初始湿基含水率对其有显著影响（P<0.05）;射频真空干燥所需时间较热风干燥缩短约208 min,射频真空干燥可显著提高干燥速率（P<0.05）;Weibull函数能较好的拟合腐殖酸肥料射频真空干燥过程,尺度参数和形状参数随极板间距的减小而减小,随初始湿基含水率的增加呈先减小后增大的趋势;水分有效扩散系数,随极板间距的减小而增大,随初始湿基含水率的增加,呈先增大后减小的趋势;极板间距与初始湿基含水率总体上对腐殖酸肥料的色泽高度L*、红绿值a*、蓝黄值b*、总氮、总磷、总钾、有机质无显著影响（P>0.05）;65 ℃热风干燥后样品的色差值显著高于射频真空干燥（P<0.05）,总氮和有机质含量显著低于射频真空干燥（P<0.05）。在设置的试验条件下,腐殖酸肥料的较佳干燥参数为真空度0.085 MPa、极板间距160 mm、初始湿基含水率15%。研究结果可为腐殖酸肥料射频真空干燥应用提供参考。     

紫花苜蓿茎秆在常压热风干燥中的传质模拟研究

根据斐克定律和质量守恒原理,建立了可以预测干燥过程中苜蓿茎秆内部水分分布的常压热风干燥的传质数学模型。通过对扩散模型边界条件的处理,结合紫花苜蓿茎秆内部水分扩散的干燥试验结果,采用数值模拟方法确定了干燥苜蓿茎秆的传质系数。结果表明,干燥苜蓿样本的含水率与模拟分析含水率的决定系数为R²=0.927,模拟分析具有较高的准确度。在此基础上进行的苜蓿茎秆内部水分分布的模拟计算保证了与苜蓿非稳态干燥过程的一致性。