萝卜丝薄层干燥试验及其数学模型的建立

萝卜丝干燥是萝卜加工的重要环节。利用薄层干燥试验台,进行萝卜丝的薄层干燥试验,探讨热风温度、风速对干燥速率的影响。结果表明,萝卜丝干燥具有典型物料干燥的升温、等速、降速3个阶段,热风温度对干燥速率的影响比风速对干燥速率的影响显著。用BP神经网络建立萝卜丝干燥的数学模型,并与Page模型的模拟结果进行对比。结果表明,用BP神经网络预测的含水率比精度明显高于Page模型。     

双孢蘑菇远红外干燥神经网络预测模型建立

分析了双孢蘑菇在远红外干燥过程中,辐射强度、辐射距离、物料温度、物料厚度、干燥时间等因素对干燥速率的影响.基于BP神经网络建立了含水率与各因素之间的网络模型结构,输入层、隐含层和输出层的神经元数分别为5、11、1.以干燥试验数据作为训练和测试的样本值,利用Matlab中的神经网络工具箱,经过有限次迭代计算获得一个反映试验数据内在联系的数学模型,并实现对该模型的训练和系统的模拟.结果表明:在试验范围内,BP神经网络可以高效、准确、快速地建立模型,且模型的预测值与实测值拟合较好,能够准确而可靠地实现含水率在线预测.     

基于BP神经网络的牡丹花热风干燥含水率预测模型

针对热风干燥制作牡丹压花时含水率不便实时测定的问题,探讨了干燥过程中热风温度、风速、压花板孔密度和牡丹花初始质量对干燥速率的影响.利用BP神经网络建立了干燥时间、热风温度、风速、牡丹花初始质量、压花板孔密度与牡丹花干燥过程中含水率之间的关系模型,采用Matlab神经网络工具箱对模型参数进行训练和模拟.结果表明,利用神经网络建立的模型仿真结果与实测值接近,预测性较好.     

风干板栗太阳能-热泵联合干燥特性与数学模型研究

为研究风干板栗太阳能-热泵联合干燥特性,以新鲜板栗为原料,探讨干燥温度、干燥风速、装载量对风干板栗干燥速率和干基含水率的影响,在不同干燥温度、干燥风速、装载量条件下分别对新鲜板栗进行干燥,并比较了6种数学模型在风干板栗太阳能-热泵联合干燥的适用性,同时以Fick第二扩散定律为依据,确定风干板栗不同干燥条件下的有效水分扩散系数。结果表明：风干板栗干燥过程由调整阶段和降速干燥阶段控制,主要表现为降速干燥;干燥温度越高、干燥风速越高以及装载量越小,干燥至目标含水率所用时间越短,干燥速率越大;干燥过程中,有效水分扩散系数随干燥温度及干燥风速的升高、装载量的降低呈现增大的趋势,干燥温度从15℃升高到35℃,其有效水分扩散系数由3.00124×10-10m2/s增大到8.42115×10-10m2/s,干燥风速由1.0m/s升高到5.0m/s,其有效水分扩散系数由4.54717×10-10m2/s增大到9.13767×10-10m2/s;装载量从0.6kg升高至5.4kg,其有效水分扩散系数由1.14753×10-9m2/s降至3.20443×10-10m2/s;通过比较决定系数（R2）、残差平方和及卡方（χ2）得出,Page模型为描述风干板栗太阳能-热泵联合干燥的最优模型,验证发现试验值与模型预测值拟合度较高,Pearson相关系数为0.998,二者显著相关（P＜0.05）,说明Page模型能够较好地反映风干板栗干燥过程中水分变化规律。     

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。     

紫花苜蓿薄层干燥试验及其模型的建立

苜蓿干燥是苜蓿加工的重要环节.利用GZ-1型干燥试验装置,进行紫花苜蓿的薄层干燥试验, 探讨了热风温度、热风速度和初始质量对干燥速率的影响.结果表明,热风温度、热风速度和苜蓿初始质量对干燥速率的影响显著.用多元回归方法和BP神经网络建立苜蓿干燥的模型,并对结果进行对比.结果表明,BP神经网络模型预测的含水率精度明显高于多元回归模型.     

玉米果穗深床层热风干燥特性试验

为了提高玉米果穗干燥均匀性和干燥效率,降低干燥品质损失,通过研制玉米果穗深床层干燥试验台,并进行不同风速（0.5、1m/s）、热风温度（常温（即室温）,50、60、70℃）以及料层厚度（180、360、540、720mm）下玉米果穗干燥特性以及品质试验研究,确定最佳的玉米果穗深床层干燥工艺与参数。试验结果表明,提高热风温度和风速均会提高干燥速率,风速0.5m/s时,热风温度50、60、70℃条件下第1层的干燥时间分别为28、20、14h,而常温通风干燥下192h后含水率仅下降到20%,随着热风温度的降低,干燥时间显著延长;提高热风风速有利于提高干燥速率,第3、4层玉米果穗干燥速率受风速的影响大于第1、2层;随着料层的增加,各干燥条件下干燥速率显著降低,干燥时间延长;常温条件下果穗各料层长时间处于高湿环境,从而在玉米果穗高含水率阶段采用常温通风干燥方式容易造成内部高湿和发热现象;干燥过程中玉米籽粒含水率先下降,果穗芯轴的含水率高于籽粒。与对照组相比,各组干燥物料的亮度均下降,提高热风风速和温度会降低亮度;常温通风干燥玉米籽粒电导率最低,随着温度和风速的提高,电导率升高,表明籽粒内部结构破坏较大;干燥后玉米籽粒淀粉含量和可溶性糖含量均有所减小,其中70℃、0.5m/s条件下玉米淀粉含量最低,60℃和70℃、0.5m/s条件下玉米可溶性糖含量较低。根据研究结果,确定玉米果穗深床层干燥工艺为先热风干燥后常温通风干燥的方式,热风温度50℃或60℃、风速0.5m/s、通风管路单侧料层厚度为360mm为较优的果穗热风干燥工艺参数。     

热泵干燥过程中竹荚鱼水分迁移特性

以竹荚鱼为试验材料,对热泵干燥过程中鱼片的内部温度分布和水分迁移特性进行了研究.结果表明:热泵干燥过程的大部分时段中(干燥中、后期),竹荚鱼片内部温度分布比较均匀,基本未呈现出整体性的温度梯度.干燥过程中,竹荚鱼片沿厚度方向存在含水率梯度,并且随着干燥温度、风速的变化而变化.热泵干燥前期,鱼体干燥速度取决于鱼体表面水分蒸发的速度;干燥后期,干燥速度取决于鱼体内部水分移动的速度.热泵干燥过程中,竹荚鱼片的水分迁移主要是含水率梯度的作用.     

响应面法优化桑叶热泵干燥速率模型

应用GHRH型热泵干燥机,研究了干燥温度、干燥风速、热烫时间、铺料密度对桑叶脱水特性的影响。单因素实验结果表明,桑叶干燥的较优铺料料量为1.0kg/m~2,适当的热烫预处理能够起到护色和提高干燥速率的作用。从温度、风速、热烫时间三因素的中心复合表面实验得到,温度是影响干燥速率的显著因素,风速为次显著因素,热泵干燥对桑叶品质的影响较小,并得到了干燥速率的数学模型为Y=2.3103-0.0804X_1+0.0539X_2+0.0213X_3+0.0008X_1X_1-0.0094X_2X_2-0.0043X_3X_3。应用Minitab软件响应优化器优化工艺参数,当干燥温度为64.20℃、风速为2.40m/s、热烫时间为2.0min、干燥耗时2.25h时,所得产品蛋白质和黄酮含量为鲜桑叶的77.93%和69.75%,优化工艺的平均干燥速率为0.5532,与回归方程预测值的相对误差为2.38%。所得数学模型及最优工艺,对桑叶批量干燥生产有一定指导作用。     

基于Modified Page函数和Box-Behnken响应面法的黄姜干燥参数优化

为优化热泵干燥黄姜片工艺,探究最佳干燥参数,以干燥温度、黄姜片厚度、出风速度三个为试验因素,采用Box-Behnken正交试验设计,确定黄姜片热泵干燥最佳工艺,计算每组试验中黄姜片的水分比,并采用PyCharm软件确定黄姜片热泵干燥的最佳数学模型。试验结果表明：干燥温度和黄姜片厚度对干燥速率影响较大,出风速度对干燥速率影响较小,整个干燥过程基本处于降速干燥,升速干燥时间较短。Box-Behnken正交试验得出最佳干燥工艺为温度63℃、黄姜片厚度2 mm、出风速度2 m/s。选取Lewis、Page、Modified Page、Henderson and Papis、Tow-term 5个薄层干燥常见数学模型,通过比较决定系数、离差平方和、均方根误差,确定Modified Page为干燥过程中最优模型。黄姜片的有效水分扩散系数与干燥温度、黄姜片厚度、出风速度具有正相关性,其值在1.46×10^-8～4.68×10^-8范围内变化,干燥活化能为39.71 kJ/mol。     

热泵干燥机研究现状及展望

热泵系统作为一种节能装置已在加热、冷却和除湿等领域取得了广泛应用。为提高热泵系统的性能，有很多学者对热泵系统进行了改进，并将其与其他机械装置相结合，取得了显著成果和广泛应用。大量试验结果表明，热泵干燥机可有效控制干燥温度、相对湿度、产品含水率、干燥风速和干燥时间等因素，从而确保产品质量。由于其低温干燥特性，十分适用于食品和农业产品的干燥。      

罗非鱼片热泵干燥及干冷互换工艺的实验研究

为了获得罗非鱼干燥过程的基本特性,利用热泵干燥装置进行了罗非鱼片的干燥实验,得出了在不同干燥条件下的干燥曲线,较全面地反应了罗非鱼片在干燥过程中,干燥风速和鱼片厚度对干燥时间的关系。结合冷冻过程的特点,将冻结工序渗透到干燥环节,采用干冷互换的干燥工艺以改善罗非鱼的干燥性能,以剩余含水率和复水率为指标进行了相应的实验。实验结果表明:在相同的干燥时间内,加入冷冻环节能相应降低鱼片的剩余含水率,且产品的复水品质较好。冷冻时间间隔和冷冻的温度均会对剩余含水率和复水率产生影响,在本实验的范围内,当冷冻时间间隔为4h,冷冻温度为-35℃时,样品的剩余含水率较低,复水率较高。     

苹果渣干燥特性与模型的试验研究

利用热风循环干燥试验台对苹果渣进行干燥试验,在不同初始水分、不同风速和不同温度下,对苹果渣干燥特性进行了试验研究。试验结果表明：初始水分、风速和温度对干燥速率有极显著作用;苹果渣干燥为一降速干燥过程。通过对干燥速率随时间变化关系的分析,提出了相应的干燥速率模型。用4种模型对干燥曲线进行了模拟,改良的Page模型很好地预测和描述了苹果渣热风循环干燥特性。     

基于遗传算法优化BP神经网络下马铃薯产量预测模型

马铃薯产量的高效预测对于制定马铃薯生长期间的精准管理决策具有重要意义。为此,针对传统BP神经网络在产量预测中存在的精度差、准确度低等问题,选择遗传算法对单一BP神经网络模型开展网格优化。基于朔州市朔城区沙楞河村2010-2019年田间物联网获取的田间环境数据(土壤含水率和土壤温度)、气象环境数据(大气湿度、大气温度、降雨量)和马铃薯产量,采用BP神经网络及GA-BP神经网络模型对所选地区马铃薯产量进行预测分析。研究结果表明：GA-BP神经网络模型下,马铃薯产量的预测精度明显高于BP神经网络模型,R²达到0.993 27,平均相对误差仅为0.88%。试验证明,GA-BP神经网络模型能够更加科学、合理地进行马铃薯产量预测,说明利用遗传算法优化BP神经网络在马铃薯产量预测中是可行且有效的。     

茄子热风干燥试验研究

通过对茄子漂烫渗透研究了渗透失水率和固形物增加率。用单因素试验研究茄子在不同风温、切片厚度、风速、渗温和预处理下的热风干燥特性并绘制干燥速率和湿基含水率曲线。结果表明:茄片越厚,渗透失水率越低;渗温越高,固形物增加率越低,失水率越高;风温及渗透温度越高、风速越大、茄片越薄,干燥速率越快;影响干燥速率主次因素是风温、切片厚度、渗透温度、风速;漂烫渗透比漂烫和未处理干燥速率更高。     

低盐罗非鱼热泵干燥工艺研究

本文以新鲜的罗非鱼片为原料,以干燥时间、半干鱼片含盐量和产品品质作为评价指标,主要研究了干燥温度(40℃、45℃、50℃)、切片厚度(5 mm、10 mm)及不同腌制用盐量(3%、5%、7%)对半干罗非鱼片干燥工艺的影响。结果表明,影响干燥时间的主要因素是干燥温度,腌制用盐量和鱼片厚度对半干鱼片的含盐量和品质有很大的影响。半干罗非鱼片热泵干燥工艺优化参数为:温度为45℃、风速为3 m/s、厚度为10 mm,腌制用盐量为5%,干燥时间为8 h,感官评定值为85,产品盐含量为2.9%。     

鸡腿菇热风干燥特性及数学模型研究

为准确描述鸡腿菇热风干燥过程,预测不同干燥条件下鸡腿菇热风干燥过程中的含水率,在不同的热风温度(50℃、60℃、70℃)、热风风速(1.1m/s、1.3m/s、1.5m/s)和切片厚度(4mm、7.5mm、11mm)条件下进行鸡腿菇热风干燥实验,研究不同干燥条件下鸡腿菇的热风干燥特性,比较7种常用数学模型对其热风干燥过程拟合的适用性,计算不同干燥条件下的有效水分扩散系数D和干燥活化能Ea。结果表明,Demir模型对鸡腿菇热风干燥过程的拟合效果最佳,能准确描述不同干燥条件下鸡腿菇的热风干燥过程,预测其在干燥过程中的水分比MR;有效水分扩散系数D随着干燥温度、风速和切片厚度的增大而增大;本次实验中鸡腿菇热风干燥活化能Ea为14.548kJ/mol。研究可为鸡腿菇热风干燥工艺控制及其工业化提供理论参考。     

猕猴桃片旋转托盘式微波真空干燥特性分析

为研究猕猴桃片基于旋转托盘式微波真空干燥特性及品质优化工艺,探讨了不同功率密度（3.33、6.25、9.58W/g）、干燥温度（40、45、50、55℃）、腔室压力（5、10、15、20kPa）及切片厚度（3、6、9、12mm）对猕猴桃片干燥特性的影响,比较了旋转托盘式相对于传统水平转盘式微波真空装备的优势,并研究了不同模型拟合预测猕猴桃片水分比变化的准确性与适用性。结果表明：随着功率密度的降低和切片厚度的增大,物料干燥过程中存在更为明显的恒速段;当干基含水率降至1.3g/g左右时,干燥过程转入降速阶段。综合考虑感官评价及干燥时间可得,功率密度6.25W/g、干燥温度45℃、腔室压力5kPa、切片厚度6mm干燥条件下猕猴桃片干制品品质最佳。旋转托盘式微波真空干燥可大幅提升物料装载量,干燥均匀性较传统方式提升了16%,干燥平均能耗仅为后者的71.2%。通过模型预测值与试验实测值的比较,BP神经网络模型决定系数R2可达0.996,相比Weibull模型能更好地预测猕猴桃干燥过程的水分比变化规律。     

多层带式干燥机干燥过程优化

针对多层带式干燥机的干燥过程建立了热、质传递的数学模型,并通过C语言编程进行干燥过程的模拟,得到热风在干燥机内温度和湿度的空间分布及其随时间的变化规律,以及物料床层内温度和含水率的分布及其随时间的变化规律。利用生产用多层带式干燥机蒜片干燥过程的试验数据对模型进行了验证,证明了模型的有效性。通过对模拟数据分析,对多层带式干燥机的结构参数(传送带长度、干燥机层数、通风道高度)和操作参数(传送带翻转时间、物料床层厚度、热风风速)进行了优化。     

油茶籽热风干燥动力学研究

为研究油茶籽热风干燥特性,探讨热风温度、初始干基含水率对油茶籽干燥速率的影响,在不同初始干基含水率、不同热风温度条件下分别对油茶籽进行干燥,并比较了9种数学模型在油茶籽热风干燥中的适用性。结果表明,油茶籽热风干燥过程并没有出现恒速干燥段,干燥主要发生在降速干燥阶段。物料初始干基含水率、温度是影响干燥的主要因素,初始干基含水率越低、干燥温度越高,干燥到目标含水率所用时间越短。干燥过程中,有效水分扩散系数随温度升高而增大,热风温度从50℃升高到80℃,其有效水分扩散系数由1.3132×10-9m2/s增大到3.9223×10-9m2/s,油茶籽的干燥活化能为33.6193kJ/mol;通过比较决定系数R2、均方根误差eRMSE以及卡方检验值χ2得出,Lewis模型为描述油茶籽热风薄层干燥的最优模型,预测值与试验值的均方误差为1.36%,最大相对误差小于4%,表明模型预测的干燥曲线和试验干燥曲线一致性较好。