基于低场核磁的马铃薯切片干燥过程水分迁移规律研究

为研究马铃薯切片热泵干燥过程中内部水分迁移规律,利用低场核磁共振技术检测横向弛豫时间T2,分析峰面积A2x的变化,建立水分变化动力学模型。结果表明：热泵干燥过程中,提高热风温度能够显著提高干燥速率,加快结合水、不易流动水以及自由水的迁移。干燥过程中自由水和结合水先于不易流动水发生变化,自由水含量在前90min基本保持不变,之后迅速下降,不易流动水和结合水含量均表现为先升高后降低的趋势。自由水被脱除后,不易流动水和结合水依次达到最大值,随着干燥进行不易流动水逐渐被脱除,随后结合水开始被脱除至干燥结束。马铃薯切片热泵干燥过程属于内部扩散控制,水分有效扩散系数范围为5.228×10-8～1.434×10-7m2/s,建立的干燥动力学模型决定系数均大于0.98,可用于预测马铃薯切片干燥过程中不同状态的水分迁移规律。     

红外辐射对胡萝卜切片脱水作用机制研究

为揭示不同形态的水在胡萝卜干燥过程中的迁移机制,探明不同形态水在干燥过程中的相互作用和相互转化关系,利用低场核磁共振技术对自由水、不易流动水和结合水3种形态水的分布和迁移规律进行分析.研究表明,在干燥前期主要脱除的是自由水,在干燥后期主要脱除的是结合水;在干燥前期,有少量的自由水向结合水转变,说明在此期间有细胞生命活动...     

接触式超声强化热泵干燥苹果片的干燥特性

为研究接触式超声对热泵干燥的强化效应,在热泵干燥机内安装了一套超声波装置,并以苹果片为研究对象,进行接触式超声强化热泵干燥试验,研究超声波功率、干燥温度以及切片厚度对苹果片干燥特性的影响。结果表明:将物料放在超声辐射盘上进行热泵干燥强化,有利于加快物料内部传质过程;随着超声功率和温度的增加以及厚度的减小,物料所需干燥时间逐渐缩短,平均干燥速率逐渐增大;超声对干燥速率的影响随着物料含水率的降低而减弱;在温度较低及物料较薄时,接触式超声的强化效果较好,但其对干燥速率的影响随着温度升高及物料变厚而有所下降;有效水分扩散系数的数值范围为1.333×10-10~1.651×10-9m2/s,且随着超声功率及温度的升高而增大;经过接触式超声处理的苹果片,其组织结构中的孔洞明显增多与扩张,在60 W超声功率作用下还形成了较多微细孔洞,从而有利于物料内部水分迁徙与扩散。将接触式超声技术用于热泵干燥过程的强化,可有效提高热泵干燥速率,缩短物料干燥时间。     

菊粉对面团中水分迁移行为的影响规律研究

为了研究不同聚合度菊粉对面团中不同流动性水分迁移行为的影响规律,以短链、天然和长链菊粉及中筋面粉为原料,采用差示量热扫描仪(DSC)和核磁共振仪(NMR)分析了不同聚合度菊粉在不同添加量(0、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%)时对面团中可冻结水(弱结合水和自由水)和不可冻结水(紧密结合水)的影响。DSC结果表明:3种不同聚合度菊粉的添加均引起面团中可冻结水含水率的下降和不可冻结水含水率的上升;NMR结果表明:随着菊粉添加量的增加,面团中紧密结合水和自由水含水率增大,弱结合水含水率减小,说明菊粉的添加促进了蛋白质与水分的相互作用,而抑制了淀粉与水分的相互作用。短链和天然菊粉对面团中自由水的影响较明显,而长链菊粉则对紧密结合水的影响较明显,3种菊粉都对弱结合水的影响较明显。分析显示DSC与NMR测得面团中水分状态的结果具有一致性,面团中水分迁移行为与菊粉添加量之间存在显著的线性相关性。     

胡萝卜切片红外辐射干燥水分迁移特性研究

为探究红外辐射干燥胡萝卜切片内部水分迁移特性,进行了辐射温度为60℃、切片厚度为5 mm时的胡萝卜切片红外干燥试验,并利用低场核磁共振波谱法对胡萝卜切片横向弛豫时间T2图谱进行了分析。试验结果表明,红外辐射干燥过程中自由水和半结合水的横向弛豫时间T2显著大于热风干燥;峰面积A0的衰减速度明显快于热风干燥,即干燥速率、水分变化梯度显著高于热风干燥;试验还得出了红外辐射和热风干燥胡萝卜切片的峰面积随干燥时间衰减趋势拟合方程。试验数据为进一步研究胡萝卜切片的精细化干燥和优化干燥工艺奠定了基础。     

胡萝卜超声波预干燥热湿耦合迁移过程的数值模拟

为了探讨超声波对含湿多孔物料内部水分迁移过程的影响,对超声波作用下胡萝卜片预干燥过程进行了试验观测,建立了食品含湿多孔介质超声波预干燥过程热湿耦合传递的数学模型, 推导了超声波作用下含湿多孔介质中水分的有效扩散系数,对胡萝卜超声波预干燥的热湿耦合迁移过程进行了数值模拟,分析讨论了超声声强对样品干燥速率及温度的影响。研究结果表明, 超声波能有效加速胡萝卜的预干燥过程,且样品内水分扩散系数及干燥速率均随超声强度的增加而逐渐增大。当超声强度为 1.5 W/cm2 时,样品干燥速率与无超声波作用时相比提高了约 3     

直流高压电场中枸杞的干燥特性与数学模型研究

以枸杞为对象,研究其在相同温度和湿度、不同强度直流高压电场下的干燥特性;检测干燥后枸杞的收缩率、复水率;测量高压电场和干燥箱干燥后枸杞内部多糖和维生素C含量;计算了舍伍德数、传质增强因子以及水分有效扩散系数;采用10种常用的薄层物料干燥数学模型和3个统计参数对干燥数据进行了模拟和比较。结果表明:在直流高压电场下枸杞的干燥速率明显比对照组的干燥速率大,在同一电压下枸杞的干燥速率随着干燥时间的延长逐渐减小,枸杞的干燥速率随着电压的提高而增加,单位能耗也随着电压的增加而增加。在直流高压电场下枸杞的复水率比对照组的复水率高,单因素方差分析表明,在直流高压电场下枸杞的复水率与对照组的复水率之间存在显著性差异,但收缩率之间不存在显著性差异。高压电场干燥比干燥箱干燥更好地保存了枸杞内部的营养成分。传质增强因子随着电压的增加呈线性增长关系,枸杞内部水分有效扩散系数随着电压的增加而增加。通过统计参数分析,发现所选的10个数学模型都可以用来描述枸杞在直流高压电场下的干燥过程,其中Midill and Kucuk模型最适合用来描述直流高压电场中枸杞干燥曲线的变化规律。高压电场影响枸杞表面的微观结构。这为优化直流高压电场干燥枸杞工艺,提高干燥效率和发展枸杞干燥技术提供了线索和实践指导。     

不同微波环境下苹果片干燥特性分析

为了提高新鲜苹果片的干燥效率和干燥品质,通过低场核磁共振分析与成像（NMR/MRI）等研究了微波热风流化床干燥、微波真空干燥、电热鼓风干燥3种干燥工艺中苹果片的水分迁移状态和热像特征;通过色差仪等研究了不同工艺条件下脱水苹果脆片的色泽、质地和微孔结构。结果表明,随着干燥过程的持续,主信号量A2i峰值向左偏移,水分的主要状态逐步变成不易流动水和结合水,其中热风干燥工艺前半个干燥周期总信号量A2下降较快,表明越到最后,物料表面结壳阻碍水分传递,水分干燥越困难;微波热风流化床干燥的温度场均匀性要高于微波真空干燥,表明热风和流化床对改善微波干燥的均匀性有积极作用。在物料特性方面,负压环境能改善苹果片的氧化褐变,但微波干燥产品在色差参数ΔE上的稳定性有待提高;同时微波真空干燥过程具有膨化效应,产品压缩应力最小、微孔结构明显,最适合开发苹果片产品。     

脉动式气体射流冲击干燥机

为解决气体射流冲击干燥机装载量低、喷嘴直径与喷嘴出口形状更换困难等问题,设计了一种脉动式气体射流冲击干燥机.该干燥机可根据不同物料调整风温、风速、料架转速及喷嘴直径与出口形状.干燥过程中物料受脉动高速热气流的冲击,有利于物料内部水分向外迁移.以加工番茄为例进行了干燥机的性能验证试验,结果表明:脉动式气体射流冲击干燥与气体射流冲击干燥相比装载量和去水强度得到了较大的提高.     

微波干燥姜片模型建立与去水机理分析

研究了姜片在单位质量微波功率0.8、1.2、1.6 W/g(干基)条件下的干燥过程,拟合分析了微波流态化干燥姜片的数学模型,认为Wang-Singh模型最适合描述微波干燥姜片的降水过程。通过核磁共振(NMR)技术研究了姜片干燥过程中水分的流动特点,发现干燥过程中自由水很快转变成不易流动的束缚水,整个干燥过程以干燥束缚水为主;在最后阶段束缚水降低到一定程度,结合水含量增加;微波流态化干燥过程中去水不均的现象没有完全消除。研究为控制微波干燥姜片的降水过程和工艺优化提供了理论依据。     

谷朊粉颗粒热风干燥动力学模型及水分迁移规律

为了探究谷朊粉颗粒热风干燥过程中的干燥特性及水分迁移规律,开展了谷朊粉颗粒2因素3水平全因素热风干燥试验,考察不同干燥温度（50、60、70 °C）和颗粒厚度（4.24、9.15、15.52 mm）下的干燥特性,运用低场核磁共振技术分析了干燥过程中的水分迁移规律,并建立干燥动力学模型和水分预测模型。结果表明:谷朊粉颗粒干燥速率和水分比随温度升高而显著降低（P＜0.05）;有效水分扩散系数随温度升高和颗粒厚度增加而增大。决定系数（R2）、离差平方和（\begin{document}$ {\chi }^{2} $\end{document}）、均方根误差（RMSE）计算结果表明,Modified Page薄层干燥模型对谷朊粉颗粒的干燥试验数据具有较高的拟合精度,而且建立了模型参数（k、n）与干燥温度（T）、颗粒厚度（H）的回归模型（R2＞0.926）。低场核磁共振横向弛豫时间（T₂）反演谱显示,随干燥时间的增加,各水分峰面积逐渐减小,而且峰位置逐渐向结合水靠近,并建立了含水率（M）与干燥时间（t）、颗粒厚度（H）、干燥温度（T）、弛豫反演图谱总峰面积（A）之间的回归关系,结果表明预测效果较好（R2=0.933）。研究结果可为谷朊粉颗粒干燥工艺提供参考。      

超声波联合热风干燥香菇片试验研究

根据超声波强化传热传质的优点,并结合弯曲振动圆盘的声阻抗特性,设计了一种超声波联合热风干燥的设备,该设备实现了大功率超声与空气介质的有效耦合。通过对香菇片的干燥试验表明,在传统热风干燥中附加频率为20kHz、功率为150W、辐照圆盘直径为21cm的超声波时,可使香菇片的干燥时间缩短至未加超声波前的50%,蒸发每千克水减少能耗约22％。超声波强化热风干燥的机理可能主要归因于超声的机械作用效应,有效强化了由水分内扩散控制的干燥过程。     

蛋清液中大肠杆菌超声协同热处理杀菌动力学研究

利用超声协同热处理蛋清液,研究其对蛋清液中大肠杆菌的杀菌效果,运用Weibull模型对杀菌动力学过程进行分析,确定该种处理方法对蛋清液主要功能性质的影响。研究结果表明,随着功率(100~600 W)的增大、温度(45.0~57.5℃)的升高和处理时间(2~5 min)的增加,超声协同热处理对蛋清液中大肠杆菌的杀菌效果显著增强(P<0.05)。具体表现为:超声功率由100 W增加至600 W(50.0℃,3 min)时,大肠杆菌菌体浓度降低量由0.67 lg CFU/m L增加至1.24 lg CFU/m L;热处理温度由45.0℃增加至57.5℃(600 W,3 min)时,大肠杆菌菌体浓度降低量由1.01 lg CFU/m L增加至1.80 lg CFU/m L。利用Weibull模型对杀菌动力学过程拟合并简化,得到的Weibull模型拟合性较好,能够预测超声协同热处理不同功率-温度-时间的杀菌动力学过程,可为蛋清液在超声协同热处理过程中微生物安全性的控制提供理论依据。当超声功率为300 W(55.0℃,3 min)时,与对照组相比,蛋清液的凝胶硬度提高了101.04%,起泡力提高了50%。超声协同热处理可有效控制蛋清液中的微生物含量,并在一定程度上改善蛋清液的功能性质。     

基于SCT89C52单片机的无线超声波雾化系统的设计

基于STC89C52单片机,设计了一种以压电陶瓷片为载体的无线超声波雾化系统.由传感器采集温度和湿度等参数,利用无线收发器NRF24L01发送至PC机,PC机利用反馈信息控制压电陶瓷片工作.压电陶瓷片将电能转化为超声波能量,而超声波能量能在常温下将水溶性药物雾化成1 ～3 μm的微小雾粒,同时利用超声定向压强将水溶性液体喷成雾状,达到雾化效果.实际运行情况表明,系统的共振频率为1.7 MHz,系统具有温度和湿度实时显示以及设定功能和无线智能控制雾化量及成本低等优点.     

花生换向通风干燥性能模拟与分析

为了解固定床花生换向通风干燥作业特性,为已研发的箱式换向通风干燥设备提供合适的花生干燥通风参数,以花生与空气间的传热传质为基础,建立干燥状态偏微分方程组,并以此为基础采用有限差分法对干燥过程进行数学模拟,分析左右干燥室同时从下向上通风干燥时长、换向干燥阶段换向时间、单位体积通风量对干燥行为的影响,并采用均匀设计和综合加权评分法确定最优通风干燥参数。结果表明:从下向上通风阶段,热量主要用于花生加热和表层水分快速蒸发,下、中、上层物料干燥升温速度差明显,易形成较大水分梯度;换向通风干燥阶段,物料温度呈类波浪状波动,有效控制整床物料干燥均匀性。缩短从下向上通风时间,有助于降低耗能和水分差,但对干燥耗时和生产率影响较小;换向时间的改变对耗时、生产率、耗能、水分差影响较小;单位体积通风量的增加有助于干燥耗时、水分差的降低及生产率的提高,但耗能亦将快速增加。均匀设计和综合加权评分表明,含水率>25%阶段通风量1 394 m~3/(m~3h),含水率15%～25%阶段通风量838 m~3/(m~3h),含水率0.98,模拟仿真可准确描述干燥过程物料温度和含水率变化。为花生换向通风干燥设备改进和工艺优化提供参考。     

旋转托盘式微波真空干燥机设计与试验

针对传统微波干燥装置存在的物料受热不均、热点难以控制及干燥品质劣变严重等问题,设计了一种旋转托盘式微波真空干燥机。该机由干燥箱、控制系统、真空系统、传动系统、制冷循环系统和微波加热系统等组成。干燥过程中,在驱动装置的作用下物料随旋转托架绕主轴匀速转动,使物料受热均匀;真空系统在抽真空的过程中能及时将物料蒸发出的水分抽离;采用制冷循环系统,可保证真空泵精准维持干燥腔室内所需真空度;控制系统通过控制真空微调阀可使干燥室内的干燥压力在真空与常压之间有规律地变化。以番木瓜为试验原料进行了干燥机性能试验,结果表明,旋转托盘式微波真空干燥机性能较好,与传统微波干燥方式相比,满装载量提高了80%,干燥时间缩短了43. 8%,单位能耗降低了29. 8%,且脱水量均匀度达到97%,内外色泽一致,具有良好的干燥均匀性。所设计的干燥机可确保物料受热均匀,提高了干燥效率和物料干燥品质。     

超声波法提取发菜多糖工艺研究

研究超声波法提取发菜多糖的工艺。通过单因素试验研究料液比、提取温度、提取时间和超声波功率对提取工艺的影响,采用正交试验L9(34)优化超声波提取工艺。确定最佳提取条件为:以水为提取溶剂,料液比1∶50,超声波功率100 W,温度60℃,超声时间20 min,连续提取2次。此条件下发菜粗多糖的提取率为7.369%,证明超声波方法可以快速、大量提取发菜多糖。     

喷雾干燥过程的数值模拟

利用CFD模型对新型减水剂喷雾干燥过程进行了数值模拟,得到了干燥过程中干燥塔内气体湿度、速度和温度分布,以及颗粒运动的轨迹、直径变化和停留时间等详细信息,为新型减水剂的干燥设备选型与操作参数优化等提供了参考。模拟结果表明,利用喷雾干燥的方法对该新型减水剂的干燥是可行的。