气流改善泡沫树莓果浆微波干燥均匀性提高能量利用率

为满足浆果低能耗、高品质的生产过程的需要,采用理论分析、数值模拟与台架试验相结合的方法,研究气流与微波协同作用对泡沫果浆干燥均匀性和微波能利用率的影响规律。结果表明:在气流与微波协同干燥中由于物料的介电特性指标及表观导热、气体渗流、气相导热、液相导热等系数变化,从而影响泡沫果浆料层中传热、传质过程。泡沫果浆传热及传质系数变化,影响泡沫果浆内部热传导及水分传递,温度及含水率直接影响泡沫果浆介电特性指标,进而影响物料微波能吸收。气流在料层边界热对流量及料层内的热传导量是表征气流、微波协同作用的主要指标,当料层边界热对流量与内部热传导量比值低于27.79时,气流与微波协同作用产生正向效应,提高微波能利用率;当料层边界热对流量与内部热传导量比值高于27.79时,此协同作用产生负向效应,降低微波能利用率;气流携带泡沫果浆中蒸发出的水蒸气,降低物料表层湿空气压力,导致泡沫果浆气泡的产生和破裂,强化传热传质过程,进而提高料层内温度及含水率分布均匀性。当气流速度小于1.5m/s时,气流速度与干燥均匀性呈显著正相关;当气流速度大于1.5m/s时,气流速度对物料干燥均匀性影响不显著;在气流速度为1.5m/s时,干燥时间短,微波能利用率最高,相比无通风时提高了17.57%,微波能吸收量、温度及含水率分布的均匀度分别提高了20%、19%及27%,符合低能耗、高品质的浆果干燥生产要求,研究结果为浆果微波泡沫干燥工艺优化提供依据。     

通风改善发芽糙米微波连续干燥均匀性

为了提高发芽糙米微波干燥的均匀性,采用台架试验、计算模拟和理论分析相结合的研究方法,分析微波干燥机内料层上微波能分布规律,研究微波干燥时风速对发芽糙米干燥均匀性影响。结果表明:在波导馈口平行的微波干燥机上,馈口间存在耗损和反射,微波能利用率降低;在微波干燥过程中,通入室温空气带走发芽糙米蒸发出的水蒸气:风速低携带水蒸气能力弱,而风速高会导致气流分布不均匀,合适风速在0.5~1.0 m/s。在微波干燥时引入通风方式,可提高微波干燥均匀性,从干燥工艺方面解决因电场分布引起干燥均匀性差的问题。研究结果为微波干燥机的干燥腔结构设计和干燥工艺优化提供依据。     

脉冲电场预处理胡萝卜片微波干燥试验

为考察脉冲电场预处理对胡萝卜片微波干燥特性的影响,以胡萝卜片微波干燥单位时间降水率和复水率作为试验指标,设计了4因素（脉冲频率、电场强度、微波功率密度和切片厚度）二次回归正交组合试验,得出经预处理后胡萝卜片微波干燥失水速率曲线。用SPSS软件进行回归分析,得到预处理后胡萝卜片微波干燥动力学方程和各指标回归方程,并对指标进行了综合优化。结果表明：经脉冲电场预处理后胡萝卜片微波干燥动力学方程分段适用Page模型;脉冲频率和电场强度对胡萝卜片微波干燥单位时间降水率影响显著;脉冲频率对复水率影响显著,电场强度对复水率影响不显著;最优工艺组合为脉冲频率30 Hz、电场强度2.0 kV/cm、微波功率密度1.0 W/g和切片厚度4.0 mm;在最优工艺条件下,胡萝卜片单位时间降水率和复水率均得到提高。     

微波干燥稻谷和糙米的能量效率

对厚层及均匀平铺载荷条件下稻谷和糙米的微波干燥过程中的能量效率问题进行了研究。根据本研究的实验数据,如果干燥方法和工艺安排合理,微波干燥稻谷和糙米可达到较高的能量效率,甚至可达到高于传统干燥方法。在微波干燥过程中安排一定的间歇时间以发挥照射后期作用、间歇照射作用或缓苏作用,可以有效地提高微波干燥过程中的能量效率。有2h间歇的干燥工艺的能量效率是没有间歇的干燥工艺的能量效率的5倍。载荷形式对微波干燥过程中的能量效率影响也较大。微波干燥中建议采用薄层载荷形式。     

超声预处理对荠菜微波干燥品质的影响

为提高荠菜的微波干燥品质,采用不同超声功率(4、6、8和10 W/g)对荠菜进行预处理,研究荠菜的传质特性、微观结构、水分分布、酶活性、微波干燥特性、色泽、复水性、营养成分和风味特性。结果表明：1)相较于未超声对照组,超声预处理显著降低了荠菜中过氧化物酶(peroxidase,POD)和多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性(P<0.05),提高了干物质损失率;2)超声预处理后,荠菜内部细胞间隙及直径增大,荠菜的水分自由度增大,当超声预处理功率为6 W/g时,细胞结构较为完整;3)超声预处理促使荠菜微波干燥速率提高,超声预处理功率为6 W/g时,荠菜干燥速率较高,有效水分扩散系数为2.153 1×10^-6 m²/s;4)荠菜微波干燥动力学模型拟合结果显示,Page模型决定系数R²(0.989 1～0.995 0)较高,均方根误差RMSE(0.024 2～0.035 1)及卡方值χ²(0.000 6～0.001 2)较低,拟合效果最佳;5)超声预处理功率为6 w/g时,微...     

功率输入模式对浆果微波加热均匀性的影响

提高干燥均匀性是微波技术在食品、农产品热加工研究的重要问题。为分析微波功率输入模式对浆状食品物料的温度及水分均匀性影响,以浆果果浆为高水分、高黏度、富含热敏性成分代表性物料,引入温度离散值、水分离散值、热区分布值、温度对比值指标表征加热均匀性,解析连续和间歇变功率输入模式对浆果微波加热均匀性影响的原因。结果表明：在微波输入功率为800 W的微波加热过程中,果浆中依次出现缓慢升温（I）、温度稳定（II）和快速升温（III）3个阶段,其中温度离散值与热区分布值在升温区增加、在温度稳定区降低;水分离散值持续上升,温度对比值增大至温度稳定区、在快速升温区减小;在浆果微波干燥后期,果浆料层内冷、热点间温度差引起不均匀性减弱。微波在浆果物料边角产生过热效应是引起加热不均匀性主要原因。间歇变功率微波加热工艺可以改善均匀性,随功率转换点的减小,果浆温度离散值、水分离散值、和热区分布值的均匀度改善率增大;微波功率比的减小可提高加热均匀度,但当微波功率比低于0.5时会导致加热效率低;间歇时间的增大可以进一步提高果浆均匀度改善率,但间歇时间超过8 min后对果浆均匀度的改善程度减缓;选用微波功率转换点为第Ⅱ、Ⅲ阶段交界、微波功率比0.5、间歇时间8 min更利于提高加热均匀性与加热效率。研究结果为浆果类物料微波加热均匀性的评价提供数学模型,优化得到的变功率输入参数为提高浆果果浆的微波干燥均匀性提供技术参考。     

基于Weibull分布函数的葡萄干燥过程模拟及应用

为了探究Weibull分布函数中各参数的影响因素及其在干燥中的应用,该文以不同干燥方法（气体射流冲击干燥、真空脉动干燥）、干燥温度（50、55、60和65℃）以及烫漂预处理（30、60、90、120 s）的葡萄干燥过程为研究对象,利用Weibull分布函数对其干燥动力学曲线进行模拟并分析。研究结果表明：Weibull分布函数能够很好的模拟葡萄在试验条件下的干燥过程;尺度参数α与干燥温度有关,并且随着干燥温度的升高而降低;形状参数β与干燥方式和物料状态有关,但干燥温度对形状参数β的影响很小。计算了葡萄在干燥过程中的水分扩散系数Dcal在0.2982×10-9~2.7700×10-9 m2/s 之间,并根据阿伦尼乌斯公式计算出热风干燥和真空脉动干燥方法的干燥活化能分别为72.87和61.43 kJ/mol。研究结果为Weibull分布函数在葡萄干燥过程的应用提供参考。     

秸秆料包微波加热过程的温度分布的数值模拟

为深入了解微波加热过程,该文主要对秸秆料包微波加热过程的升温特性进行研究。将微波加热考虑成内热源,并使用Lambert定律对内热源分布进行简化计算,进而采用具有内热源形式的导热微分方程对微波加热过程中大尺寸物料内的温度分布进行了数值计算。最后,采用自制的微波加热装置,对秸秆料包微波加热过程中的温度分布进行了测量,并与模拟结果进行了对比。结果表明：数值模拟结果能较好地反映微波加热过程中大尺寸物料内部的温度分布,进而揭示大尺寸物料内部的传热规律。研究结果对微波热解装置的设计和优化,以及微波热解技术的推广利用有一定帮助。     

基于Shannon-Wiener指数的干燥过程中物料含水率均匀性计算及验证

为了改善带式干燥机内流场结构,提高干燥机内水分均匀度,在计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)理论的基础上,利用FLUENT软件包模拟并探讨堆积厚度、热风流速、热风温度和热风含水率对干燥后物料含水率的影响,并辅以试验验证。在Shannon-wiener指数的基础上计算干燥机内含水率均匀度,并与传统水分均匀性(Mu)计算方法和CFD计算的平均值作比较。利用FLUENT软件包数值模拟并试验验证了2种导流板(普通导流板和翼型导流板)的干燥效果。结果表明:试验测得各测孔的风速与数值模拟的结果吻合。4类因素中堆积厚度对含水率均匀度影响最大,厚度为80 mm的槟榔层的含水率比厚度为40、60 mm的更均匀。含水率均匀度曲线的趋势相似,但含水率均匀度与CFD计算结果更接近。水分均匀性指数曲线显示堆积厚度为80 mm的试验水分均匀性远高于其他试验,当物料厚度为80 mm时,进口热风温度70℃,热风流速1.5 m/s,进口热风含水率0.24的试验条件更有利于水分均匀地分布。翼型导流板使得槟榔含水率从0.285降到0.215,水分均匀性指数提高至0.926,干燥效率提升。     

微波干燥过程中南极磷虾肉糜的传热传质及形变参数模型

该文以南极磷虾肉糜作为媒介,基于电磁学、多相传输和固体力学变形模型研究了微波干燥仿真模型。通过在软件COMSOL Multiphysics中求解电磁方程、能量和动量守恒以及变形方程得到模拟结果。红外热成像仪用于拍摄样品表面温度分布,光纤传感器用于测定样品点的瞬时温度。经过180 s的间歇微波干燥,空间温度分布、瞬态温度曲线(RMSE=2.11℃)、含水率(干基,RMSE=0.03)和体积比与试验值有良好的一致性,说明仿真微波干燥是可行的。此外,微波模拟干燥过程中将虾肉糜视为形变材料与刚性材料,在温度和含水率方面显示了较明显的差别且前者与试验值更为接近,且未考虑收缩模型的温度和含水率的RMSE分别为9.42℃与0.08。该研究还对液态水和气体的内在渗透性(±50%)以及吸水膨胀系数(±50%)进行了敏感性分析。含水率对液态水的内在渗透性较敏感(RMSE=0.089),对气体的内在渗透性较不敏感(RMSE=0.023),体积比对吸水膨胀系数非常敏感(RMSE=0.053)。     

高压电场干燥胡萝卜的试验研究

针对热敏性物料干燥提出一种高压电场干燥的新型干燥技术，以胡萝卜为对象进行高压电场干燥和热风干燥对比试验，及对其干燥后的胡萝卜素进行检测和复水试验。结果表明：高压电场能够加速胡萝卜的干燥，干燥时间缩短43.3%，且能够很好的保留胡萝卜素，高压电场干燥样品的胡萝卜素含量比热风干燥样品高10.86％。高压电场干燥的胡萝卜在复水性上比热风干燥的平均高11.7％。并分析了高压电场干燥机理，认为是电场中载能离子注入、非均匀电场和离子风外部吹动三部分合一的过程，即“电场能传质”。     

微波真空冷冻干燥时怀山药的微CT孔道分布

局部温度过高的问题限制了微波真空冷冻干燥（microwave freeze drying,MFD）技术在果蔬干燥中的广泛应用。发展传热传质理论是解决MFD局部温度过高问题的根本途径。数值模拟是研究传热传质机理的重要方法,并有望解决MFD中局部温度过高的问题。利用详细的孔径和孔隙分布建立结构模型对数值模拟至关重要。该研究以怀山药为样品,利用微CT（X-ray micro-computed tomography）技术分析不同干燥仓压力（100、200、300 Pa）和微波加载量（0.5、1.0、1.5、2.0 W/g）时孔隙和孔隙分布的变化。结果表明,干燥仓内的低压环境更倾向于形成小孔隙,干燥仓内压力的变化对外层的孔隙大小和分布无明显影响,但对内层的孔隙大小和分布有明显影响。微波加载量对内、外层的孔隙大小和分布均有显著影响。研究结果将为解决MFD中局部温度过高问题的数值计算研究提供试验支持。     

真空微波和冻干组合降低胡萝卜片的干燥能耗

为减少脱水蔬菜冷冻干燥过程的能耗,以胡萝卜片为试材,采用真空微波和冷冻干燥组合的工艺,即先微波真空后冻干（组合Ⅰ）和先冻干后微波真空干燥（组合Ⅱ）。组合Ⅰ的优化参数为：真空微波阶段微波功率密度1.6w/g,脱去40个百分点的湿基水,冻干阶段升华干燥4 h,解析干燥3 h;组合Ⅱ的优化参数为：冻干阶段升华干燥7 h;真空微波干燥功率密度选1.0w/g以下,采用温度控制模式。所干燥胡萝卜片的β-胡萝卜素保留率和复水率等与纯冻干产品接近,体积保留率比纯冻干稍小,但仍能保持平直的外形;两种组合干燥工艺比纯冻干分别节能47.0%和54.2%,且干燥时间可缩短一半。     

高压电场与热风组合干燥海米

为了提高海米的干燥质量,利用高压电场和热风组合方式对海米进行了干燥试验研究,并与单纯高压电场及单纯热风干燥进行比较,研究结果表明,利用35 kV的高压电场加45℃C热风的组合干燥方式进行海米的干燥,所需干燥时间比同温度下单纯热风干燥缩短50%,干燥能耗降低51.9%,其干燥速度与80℃下的单纯热风干燥速度相近,但干燥海米的收缩率和复水率比80℃时单纯热风干燥均有不同程度的改善.利用组合干燥方法所得干燥海米的10 min和20 min复水率分别比80℃时热风干燥高2.3个百分点和1.33个百分点,收缩率小5.5个百分点,干燥海米具有良好的感官品质和适中疏密程度的组织结构.较之单纯热风干燥,组合干燥具有优势,是一种良好的替代方法.     

真空微波和冷冻干燥组合降低胡萝卜片的干燥能耗

为减少脱水蔬菜冷冻干燥过程的能耗,以胡萝卜片为试材,采用真空微波和冷冻干燥组合的工艺,即先微波真空后冻干（组合Ⅰ）和先冻干后微波真空干燥（组合Ⅱ）。组合Ⅰ的优化参数为：真空微波阶段微波功率密度1.6 w/g,脱去40个百分点的湿基水,冻干阶段升华干燥4 h,解析干燥3 h;组合Ⅱ的优化参数为：冻干阶段升华干燥7 h;真空微波干燥功率密度选1.0 w/g以下,采用温度控制模式。所干燥胡萝卜片的β-胡萝卜素保留率和复水率等与纯冻干产品接近,体积保留率比纯冻干稍小,但仍能保持平直的外形;2种组合干燥工艺比纯冻干分别节能47.0%和54.2%,且干燥时间可缩短一半。     

微波干燥胡萝卜片工艺试验研究(简报)

通过胡萝卜片微波干燥功率与切片厚度失水特性试验,获得胡萝卜片微波干燥失水特性;进行了3因子(发射功率、切片厚度、缓苏时间)4指标(品质质量、复水比、单位时间降水率与单位耗电量)的二次正变回归试验,得出各指标的回归方程,并对3因子对4指标影响的显著性分析,以获取因子对指标最优化;采用了非线性规划对各指标进行目标优化,得出各目标函数的发射功率、切片厚度、缓苏时间的最优组合;通过固定在综合优化点上,进行降维处理后,分析说明各因子与品质质量、复水比、单位时间降水率与单位能耗量之间的关系,以供生产实际参考.     

微波干燥预处理对苹果渣提取果胶的影响

利用微波干燥技术对湿苹果渣进行预处理,研究了微波干燥预处理对苹果渣提取果胶的影响.以探索一种新的干燥方法和提高果胶品质.结果表明:微波能量越大,苹果渣组织结构破碎越严重,其复水能力越弱;但对苹果渣颜色无显著影响;微波干燥预处理能显著提高果胶得率,微波预处理条件为300 W、15 min、7.5×10-2kW·h或500 W、10 min、8.3×10-2kW·h时微波预处理苹果皮渣的果胶提取得率比对照提高了50%左右,是较为适宜的微波处理条件,但微波能量大于8.3×10-2kW·h时,对果胶得率有不利影响;微波干燥预处理对果胶半乳糖醛酸含量无显著性影响,但显著提高了果胶的酯化度、固有黏度和黏均分子质量.