微波干燥浆果过程中料层电场分布影响能量利用分析

浆果微波干燥时,果浆料层内部的电场随着温度升高和水分下降产生复杂、多变分布,直接影响微波能量的利用和干燥均匀性.为了解析树莓果浆微波干燥过程中的料层内电场分布影响微波能量利用的规律,通过对连续式微波干燥机设置4种输入功率(12、15、18、21 kW),从而控制干燥腔顶部磁控管开启模式,根据开启磁控管的数量和位置的变化...     

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。     

喷液包埋技术提高微波泡沫干燥后树莓浆果品质

为了在微波泡沫干燥浆果果浆后期喷施大豆分离蛋白和麦芽糊精混合液,使浆果干品表面形成可以降低活性成分降解的包埋层,研究了喷液包埋条件对果浆的干燥特性影响规律,分析了喷液包埋技术对浆果干品中活性成分的保护原因。选择树莓果浆为研究物料,采用微波泡沫干燥工艺,以微波强度、保护液成分质量比和起泡果浆与保护液质量比为影响因素,以物料含水率、干燥温度、活性成分降解率为目标因素,应用电镜对树莓果浆干品微观结构进行观察分析,应用高效液相色谱技术测定干品花青素成分。结果表明浆果微波泡沫干燥中的起泡剂与喷液包埋中保护液成分相近,工艺步骤衔接密切,不影响果浆干燥速度与温度;保护液可使干燥后干品表层形成致密包埋层,有效削弱氧气、光照对活性成分的降解作用,提高矢车菊色素与天竺葵色素2种花青素成分保存量(保存率75%);在微波强度14 W/g,大豆分离蛋白与麦芽糊精质量比3∶7,起泡果浆与保护液质量比4∶1的工艺条件下,可获得花青素和维生素C保留率高的树莓干品(提高20%)。在微波泡沫干燥过程中实施包埋技术可保护干燥后果浆中的活性物质,保证浆果制品营养价值。     

罗非鱼片热泵-微波联合干燥工艺

采用响应面分析法优化罗非鱼片热泵-微波联合干燥工艺参数。分别以干燥能耗和产品复水率为试验指标,以热泵干燥温度、转换点含水率、微波功率3因素为自变量,设计3因素3水平组合响应面分析试验,得出干燥能耗和产品复水率随热泵干燥温度、联合干燥转换点含水率和微波干燥功率变化的回归模型。三组验证试验的试验值与相应模型预测值的误差绝对值均小于5%。基于能耗最小的优化参数为:热泵干燥温度为34.34℃,转换点含水率为42.12%,微波功率为131.69 W;基于复水率最大的优化参数为:热泵干燥温度为33.87℃,转换点含水率为30%,微波功率为201.43 W。以热泵-微波联合干燥工艺参数组合(干燥温度为35℃,转换点含水率为39%,微波干燥功率取微波炉功率档252 W)进行试验,并与相同工况(温度和风速)热泵干燥试验值进行比较,结果表明,热泵-微波联合干燥时间比热泵干燥时间缩短了2/3;热泵-微波联合干燥罗非鱼片复水40 min,复水率达到57.40%,比热泵干燥的复水率(39.16%)增加46.5%。该文为热泵—微波联合干燥罗非鱼提供参考。     

片状食品微波干燥热质传递模型及其干燥特性

为了探索片状食品微波干燥规律，以土豆片为试验模型，对片状食品进行了微波干燥试验和数值模拟研究，获得了土豆片温度变化规律和相应的干燥特征曲线；探讨了微波能水平和切片厚度对干燥过程的影响；根据热平衡和扩散方程建立相应的模型并采用有限差分法求解，试验值与模型计算值基本吻合。土豆片微波干燥经历预热、恒温、快速升温3个阶段：在预热阶段物料干燥脱水少；在恒温阶段物料干燥失去大部分水分；在快速升温阶段物料干燥速率减小，其温度快速上升。恒温阶段物料温度随切片厚度和微波能水平增加而增高；干燥速率不受物料切片厚度变化影响，但随微波能水平增加而增大。     

黑加仑果浆微波辅助泡沫干燥特性

为了研究微波辅助泡沫干燥方法对黑加仑果浆脱水的适用性,该文选择了合适黑加仑果浆起泡添加剂,并研究了起泡黑加仑果浆的微波干燥特性。选择食品级单甘酯和大豆分离蛋白作为起泡剂,发现其添加量对黑加仑果浆起泡特性有显著的影响,添加6.0%单甘酯和3.0%大豆分离蛋白作为起泡剂,以0.5%的羧甲基纤维素10 mL作为稳定剂,结果表明,加入这组添加剂的果浆在搅拌6 min时,得到的泡沫果浆具有较高膨胀性和稳定性。采用微波辅助泡沫干燥方法对起泡黑加仑果浆进行干燥,试验发现,随着初始微波强度的增大和料层厚度减小,物料的干燥强度显著增加。对比试验的结果表明,微波泡沫干燥速度及干品的色泽品质均优于热风泡沫干燥的。在连续带式微波干燥设备中,起泡黑加仑果浆推荐工艺参数为：初始微波强度14.0 W/g,料层厚度5 mm。因此,微波辅助泡沫干燥技术适用于黑加仑果浆脱水加工。     

膨化颗粒饲料穿流干燥试验

为了了解颗粒物料在穿流干燥过程中的干燥特性,利用自制的干燥试验台,在不同的干燥条件下以膨化饲料颗粒为例进行了穿流干燥试验。分析了通风方式（单向通风和换向通风）、热风温度（90和100℃）、床层厚度（5、7.5、10、15、20 cm）对其干燥动力学及干燥均匀性的影响。研究结果表明,床层厚度为15 cm,干燥至30 min时,换向通风的干燥不均匀度为10%,而单向通风的干燥不均匀度为23%,因此,换向通风比单向通风物料的水分均匀性提高,但不能提高干燥速率。当床层厚度为20cm,干燥将要结束时,100℃干燥的干燥不均匀度比90℃干燥要高6%,即温度越高,物料的干燥不均匀度越大。单向通风试验在床层厚度为10cm、热风温度为100℃时,会出现整体床层的"表观恒速干燥"现象;当床层厚度大于10cm时,会出现短暂的干燥速率增加现象。     

莲藕片真空微波联合气流膨化干燥工艺

为优化莲藕片真空微波-气流膨化联合干燥工艺,本试验在单因素试验的基础上,采用三因子二次正交旋转组合设计,探讨了单位质量微波功率、转换点含水率和膨化温度对产品的亮度、硬度、脆度和水分含量的影响,并对变量进行了响应曲面分析.结果表明:单位质量微波功率、转换点含水率和膨化温度对莲藕脆片的品质指标有显著影响.真空微波联合气流膨化干燥莲藕片工艺的最优参数组合为:单位质量微波功率12.48W·g-1,转换点含水率48.73％,膨化温度86.56℃.优化莲藕片的生产工艺可为莲藕片工业化生产提供参考.     

农作物秸秆微波热解特性试验

为了研究农作物秸秆在微波辐照下的热解特性,采用定制的微波加热装置,进行了整包秸秆的微波热解试验,并对秸秆微波热解的产物和能耗进行了考察。结果表明,微波加热过程中料包内部温度分布均匀,升温迅速。微波输入功率是影响加热过程的关键因素, 同时料包内部的传热传质对温度分布也有重要影响。微波加热会引发秸秆的热解反应,气体产物主要由氢气、一氧化碳、甲烷和二氧化碳等组成,通过氮吸附方法和扫描电镜分析,得到了固体产物的比表面积、孔容和孔径。微波热解电耗较大,应该合理选择微波功率和物料处理量,以提高经济性。该文结果可为农作物秸秆的资源化利用提供基础性资料。     

微波技术在食品和农产品加工中应用研究进展

微波加热技术具有速度快、可控性高等特点,在食品和农产品的热加工过程中具有较强的应用潜力。该文在分析微波加热原理的基础上,从技术应用、设备研制和仿真研究等方面介绍微波加热应用现状,如在农产品干燥、杀菌、萃取和膨化等方面进行深入研究和应用。指出微波加热在机理解析、工艺局限性、加热不均匀性和能量利用低等问题,尤其是微波场对物料内极性成分作用机制的研究深度、微波加热时在物料内温度和水分分布的不均匀性规律定量表征等方面,严重影响产品质量稳定性和能量充分利用。从揭示微波在加热腔体内传递和物料内吸收的机理,提高微波加热均匀性和改善加工质量,以及研制智能化工业用微波加工设备等方面,指出微波加热技术在食品和农产品加工中应用热点研究方向。针对微波加热技术在农产品和食品加工中科学问题、技术需求和设备现状,为发挥技术优势、拓展应用领域,该文提出微波加热理论研究与技术应用的发展趋势,以期提高微波热加工技术工业化应用适用性、保证产品质量和能量利用率。     

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。     

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。     

红肉火龙果粉的发泡微波冷冻干燥制备与质量评价

制备浆果粉末产品是延长其货架期的有效手段。为降低干燥过程能耗和保留产品营养成分,该研究以平均含水率(87.03±1.26)%的新鲜红肉火龙果果浆为原料,采用冷冻干燥和喷雾干燥两种方法制备了火龙果粉末。以残余湿含量、色泽和典型生物活性成分甜菜红素、芦丁和总酚保留率为指标对产品质量进行了评价。用质量比为3%(w/w)的分离乳清蛋白和2.5%(w/w)的果胶为添加剂制备了未发泡和发泡2种样品,进行了传统和微波冷冻干燥试验。结果表明,使用石英底盘,在30℃、20 Pa下,发泡样品比未发泡样品冷冻干燥时间缩短了39.06%;施加1 W微波功率时,未发泡和发泡样品微波冷冻干燥时间比无微波时分别缩短了18.75%和12.82%。用碳化硅底盘替代石英底盘,在30℃、20 Pa和1 W下,发泡样品微波冷冻干燥时间比未发泡和发泡样品传统无微波冷冻干燥分别缩短了65.62%和43.59%。分别以5.5%(w/w)的分离乳清蛋白和15.6%(w/w)的麦芽糊精为添加剂,进行了喷雾干燥试验。工艺参数为进风温度150℃、出风温度85℃、进料速度28 mL/min。冷冻干燥产品的甜菜红素、芦丁和总酚保留率分别在72...     

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)。     

热泵间歇干燥白菜种子内部含水率变化规律

为了研究热泵干燥条件下种子内部传质机理,以热泵干燥的白菜种子为研究对象,建立了其非均质动态传质模型,并利用该模型分析热泵恒温连续干燥与间歇干燥条件下种子内部含水率变化规律。研究表明,所建模型能较好的模拟种子含水率的动态变化,模拟值与试验值相关系数为0.9974,相对偏差在±10%以内,模拟精度满足要求;间歇干燥时种子内部含水率更均匀,更有利于种子品质的保证;间歇干燥过程比例系数取1/3、间歇运行周期中运行时间取400s时热泵机组节能近50%。该研究可为热泵干燥技术的应用推广提供参考。