碳纤维红外板辐射特性及其农产品物料干燥试验

为将碳纤维红外板的辐射加热技术应用于农产品物料的干燥中,探究其辐射加热特性和干燥特点。在介绍其制作工艺的基础上,以碳纤维红外板作为辐射热源搭建干燥试验台,对胡萝卜块、苹果块、香蕉块、木耳等4种常见果蔬物料进行干燥。通过实时采集、检测干燥过程中物料内部温度、干燥室温度、相对湿度变化情况了解干燥进程;并对红外干燥过程中物料升温情况、物料厚度、辐射间距、干燥方式进行探讨。结果表明:1)碳纤维红外板可作为红外干燥热源,辐射功率1.1 k W/m2时,能发射1~30μm的中、长波红外线,且主要集中在5~15μm,红外板表面温度范围为84~92℃。辐射间距8 mm条件下,4种物料从水分比1干燥到水分比0.1时,耗时为270~300 min,且20 mm×20 mm×11 mm的胡萝卜片内部温度升高到60℃仅需20 min。2)胡萝卜片长宽20 mm×20 mm,厚度5~11 mm范围内,在干燥中期近似恒温段,物料中心温度随厚度的增加而增加。3)辐射间距为4~12 mm范围内,辐射间距越大,干燥时间越长。4)与普通热风干燥相比,红外—热风联合干燥可有效缩短40%干燥时间,能耗约为普通热风干燥的49.39%;干燥前期排湿、干燥过程较小的风速均有助于红外干燥的进行。综上所述,碳纤维红外板可作为干燥热源。研究结果可为碳纤维在干燥领域的实际应用提供理论依据。     

基于数值模拟的红枣片不同干燥方式热质传递仿真与试验

为揭示并对比红枣片热风干燥、红外热风干燥及红外真空脉动干燥中的传热传质及干燥动力学特性,并填补关于果蔬红外真空脉动干燥数值模型的研究空白。该研究使用菲克扩散定律、安托因方程及比尔朗伯定律等控制方程分别建立了针对3种干燥方式的红枣片三维热质传递耦合数值模型,并利用试验数据对模型的可靠性进行验证。该研究基于枣片的实际几何尺寸进行建模并利用COMSOL求解。结果表明：1）与热风干燥相比,红外热风与红外真空脉动干燥分别缩短了46.43%和41.07%的干燥时间,且仿真结果与实测值吻合较好;2）温度场模拟图显示红外辐射可有效对红枣片内部进行加热,干燥20 min时红外热风和红外真空干燥的物料中心温度较热风干燥分别提高了11.33%和5.59%;3）模拟数据显示红外真空脉动干燥中的压力变化对干燥动力学产生了明显影响,其中含水率和干燥速率随压力脉动分别呈现阶梯状和峰状分布,并且干燥速率对压力变化的敏感性随着物料含水率的下降而下降;4）将测得的红枣片品质及质构特性与仿真数据进行综合对比,给出了关于分段组合干燥研究方向的见解,并对果蔬干燥数值模型的发展方向进行展望。该研究建立并验证了红枣片3种干燥方式下...     

基于碳纤维红外板加热的干燥装备设计与试验

为探索基于碳纤维红外板加热的真空脉动干燥特性,该文将碳纤维红外干燥技术和真空脉动干燥技术相结合,设计了基于碳纤维红外板的真空脉动干燥装备。该装备由干燥室、真空系统、单层干燥单元、控制系统组成。为便于分析,将实际真空脉动过程划分为4个阶段：抽真空阶段、真空保持阶段、破空阶段、常压保持阶段。设计了基于MODBUS协议的控制系统,以触摸屏为主机,单片机为从机,组成控制器网络。基于干燥室内真空度的监测,采用时序控制,实现干燥室内“真空—常压”的连续转换。基于对碳纤维红外板温度的监测,结合物料内部温度的反馈,实现对干燥温度的有效调控。并以20 mm×20 mm×5 mm的苹果块为试验原料进行试验验证。结果表明：1）该干燥装备设计方案和控制方案可靠,可实现“真空—常压”的连续脉动,并有效干燥物料;2）碳纤维红外板功率1.1 kW/m2,发热面距离料盘上表面3 cm情况下,干燥效果较佳;3）当碳纤维红外板表面温度为65℃时,在真空保持阶段,苹果块内部温度约为31℃,常压阶段,会迅速上升到约37℃。干燥后期,碳纤维红外板表面温度有波动下降趋势,适当降低其温度有助于干燥进行。相比红外热风干燥,苹果块干燥时间缩短30%;4）两种干燥方式下干燥的苹果块色泽存在明显差异,真空脉动红外干燥较优。该文研究的干燥装备和研究结果可应用于苹果块等果蔬物料的干燥,并可为红外干燥技术、真空脉动干燥技术的联合应用提供理论依据。     

果蔬变温压差膨化干燥技术研究进展

果蔬变温压差膨化干燥是一种新型的果蔬干燥技术,它结合了热风干燥和真空冷冻干燥的优点.变温压差膨化干燥技术生产的果蔬产品绿色天然、营养丰富、品质优良,应用前景广阔.该文综述了果蔬变温压差膨化干燥设备的发展历程以及国、内外生产工艺和干燥机理的研究进展,分析了果蔬变温压差膨化干燥技术的特点和难点,并论述了该技术发展趋势和应用前景,为果蔬变温压差膨化干燥的深入研究提供参考.     

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。     

不同干燥方式下黄牛肉水分分布迁移规律研究

为探索不同干燥方式对宁夏泾源黄牛肉水分分布特性及迁移规律的影响,本试验采用低场核磁共振技术(LF-NMR)结合干燥曲线,对中红外联合电加热(MICEH)、中红外(MI)、低温真空(LTV)3种干燥方式进行对比研究.结果表明,相同加热功率下泾源黄牛肉湿基含水率由72％降至20％以下所需时间分别为330、420和450 m...     

基于介质湿度控制的苹果片红外漂烫传热模拟与试验

为了揭示空气介质对苹果片红外漂烫的传热作用机制以及对膨化干制的影响，该研究将介质湿度控制技术用于苹果片红外漂烫预处理中，利用数值模拟方法并结合苹果漂烫干燥试验，解析不同介质湿度下苹果片红外漂烫的传热传质规律，探究基于介质湿度控制的红外漂烫预处理对干燥效率和膨化干燥后产品色泽的影响。研究结果表明，基于红外辐射与对流传热原理的数学模型，并考虑物料水分蒸发与蒸汽冷凝能够较好描述红外漂烫的传热传质过程。物料含水率与温度模拟结果的相对误差为0.54%和0.39%。在恒定120℃红外加热温度下，介质相对湿度对苹果片红外漂烫的热质传递、漂烫后干燥效率与产品色泽均具有明显的影响。在低湿的状态下（1%相对湿度）进行红外漂烫，物料表面水分快速向空气介质中蒸发扩散，伴随的水分蒸发耗热量占物料吸热总量的40%，致使物料升温缓慢。将介质湿度提高至50%相对湿度能够抑制苹果片表面的水分蒸发，同时介质中水蒸气冷凝放热能够大幅提高漂烫初期的物料升温速度，漂烫120 s后物料中心温度迅速提高至86.8℃。因此，提高红外漂烫的介质湿度能显著提高漂烫后苹果片干燥速率与产品色泽。与1%相对湿度相比，在120℃、50%相对湿度下红外漂烫后苹果片的预干燥时间缩短了8.3%，苹果片干燥的色差值与褐变指数分别降低了55.6%和37.4%，护色效果优于热水漂烫。研究结果为苹果片等果蔬高质高效干燥的红外漂烫预处理工艺开发提供了新思路。     

中短波红外联合气体射流干燥提高茯苓品质

为探索茯苓的干燥特性,改善茯苓干燥品质,该文将中短波红外联合气体射流干燥技术应用于茯苓块的干燥。利用Dincer模型拟合茯苓块干燥曲线,结合滞后因子、干燥系数分析干燥过程,并估算其水分有效扩散系数。给出Dincer模型的具体应用方法,求出并分析不同干燥条件下的毕渥数、水分有效扩散系数、传质系数。测定干燥后茯苓块的破碎率,及茯苓块浸出物的质量分数。对比分析Fick第二定律、Weibull函数、Dincer模型的优缺点。结果表明:1)与气体射流干燥相比,中短波红外联合气体射流干燥可缩短干燥时间,降低破碎率约18%,提高浸出物质量分数约1%;联合干燥过程亦为降速干燥;试验参数范围内,提高温度、风速均可提高干燥速率;2)滞后因子范围为1.0136~1.0202,且温度、风速越高,干燥速度越快,干燥系数越大;3)联合干燥技术的的毕渥数为0.0826~0.0982,小于0.1,表明干燥过程与边界的对流换热热阻有关。传质系数的范围为1.0319×10-6~1.8003×10-6 m/s。4)基于Fick第二定律、Weibull分布函数、Dincer模型计算的水分有效扩散系数变化趋势一致,均随温度、风速的升高而增加。Fick第二定律不要求干燥曲线呈"指数"形式,但仅适用于降速干燥。Weibull分布函数不考虑边界的对流换热热阻。Weibull分布函数、Dincer模型均可应用于非降速干燥,但二者的缺陷是干燥曲线需呈"指数式"拟合。综上所述,中短波红外联合气体射流干燥技术可提高茯苓品质,借助于Weibull函数、Dincer模型可从不同角度更全面地解读干燥过程。研究结果可为Dincer模型在茯苓生产加工过程中联合干燥技术的应用提供参考。     

山药片红外联合热风干燥热质传递收缩模拟与品质

为了准确揭示山药片红外联合热风干燥传热传质机理,在考虑山药片收缩变形特性的基础上,通过有限元软件COMSOL6.1建立了“温度场-湿度场”多场耦合的山药片红外联合热风干燥传热传质模型。模拟研究基于山药片在不同温度（50、60、70 ℃）下收缩变形的传热传质,并通过试验进行验证。分析不同温度对山药片品质（色差、复水比、多糖和尿囊素含量）的影响。结果表明：1）山药片体积比随干燥温度的升高而增加,在干燥温度分别为50、60、70 ℃时,其值分别为34.55%、37.23%、39.04%。2）在干燥温度为50、60、70 ℃时,红外联合热风干燥收缩模型可准确预测山药片干燥过程中干燥温度和含水率,其决定系数R²分别为0.973、0.976、0.981和0.983、0.984、0.974。3）山药片外部温度升高,表面水分开始蒸发,形成水分梯度。随着干燥的继续,红外热量在山药片内部不断积累,导致内部温度升高,水分向外扩散,进而减小了内外水分梯度。随着干燥温度的升高,增加了山药片温度和湿度梯度,促进了热量和质量的传递,提高了水分迁移的速率。4）在60 ℃时,干燥品质最优,其色差为7.49、复水比为2.65 kg/kg、多糖含量为24.17 mg/g、尿囊素含量为2.66 μg/g。该模型为其他物料在红外联合热风干燥技术的模拟研究提供有益借鉴。     

红外联合热风干燥白萝卜片的耦合建模与热质传递分析

为寻求红外联合热风干燥过程中物料内部热量传递的物理解释,克服水分输运现象不能直观获取的问题,该研究建立白萝卜片红外联合热风干燥过程中水分和温度分布的数值模型.考虑到干燥过程中物料扩散系数动态变化,对实现精准模拟产生干扰,该研究对比考虑温度、收缩相关扩散系数两种方式下单独热风干燥及红外联合热风干燥过程中的热质传递情况并进...     

热风干燥对果蔬薄壁组织细胞结构的影响

为了研究热风干燥过程对果蔬微观结构的影响,该文选择马铃薯、苹果、胡萝卜3种物料,运用组织石蜡制片、显微成像及图像处理技术,获得了3种物料在热风干燥过程中不同含水率下的薄壁组织细胞结构图像及各细胞结构参数的分布曲线,并分析了热风干燥对微观结构参数(细胞横截面积、周长、当量直径和圆度)的影响,建立了微观结构参数与宏观干燥参数(水分比)的拟合方程。结果表明,各细胞结构参数比与水分比之间具有线性相关性,可以用数学模型预测在热风干燥过程中苹果、马铃薯和胡萝卜的薄壁组织细胞结构随含水率的变化情况,研究结果可为控制果蔬在热风干燥条件下的品质及建立干燥过程数学模型提供理论依据。     

农药残留快速检测方法研究进展

在果蔬生产中,随着农药的大量和不合理使用,发展相应的农药残留检测技术已越来越受到社会的高度关注和重视,成为全球的焦点。该文概述了近年来果蔬农药残留快速检测方法的研究进展,主要包括酶抑制法、酶联免疫法、生物传感器法、近中红外光谱法、荧光光谱法、拉曼光谱法和核磁共振技术,详细介绍了上述方法的检测原理、研究现状及实际应用情况,分析了各方法的优缺点及研发难点,并对果蔬农药残留快速检测方法的发展趋势进行了展望。     

苹果片中短波红外干燥过程中水分扩散特性

为了研究苹果片中短波干燥过程中水分扩散特性和玻璃化转变温度的变化规律,进而明确中短波红外干燥过程中的水分扩散特性,采用中短波红外干燥箱在50、70和90℃的条件下对苹果片进行中短波红外干燥处理试验,应用低场核磁共振(low-field nuclear resonance,LF-NMR)和差示量热扫描(differential scanning calorimetry,DSC)等技术,测定中短波红外干燥过程中水分状态、玻璃化转变温度、水分活度、体积等变化情况,进一步分析中短波红外干燥过程中水分状态与玻璃化转变温度、水分活度等指标之间的相关性及变化规律。结果表明:干燥过程中,中短波红外温度对水分扩散影响较大,50、70、90℃3个温度条件下平均干燥速率之比为1∶1.5∶2.3;苹果片中存在3种状态水分,干燥过程中液泡中的自由水含量大幅度降低的同时,细胞质和细胞外空隙中不易流动水质量分数由7.96%增加至46.82%,干燥继续进行,不易流动水含量逐渐降低;中短波红外干燥过程中,苹果片内不易流动水含量的降低,明显提高了玻璃化转变温度(p0.05),使其由-38℃左右最高上升至13.41℃,并引起水分活度由0.99迅速下降至0.24(p0.01);随干燥过程中水分的散失,苹果片发生皱缩现象,体积与水分含量表现出极显著相关性(R0.99)。该研究为中短波红外干燥中水分扩散特性研究提供了理论依据。     

应用BP神经网络预测高压脉冲电场对果蔬干燥速率的影响

高压脉冲电场（HPEF）预处理果蔬可以提高果蔬干燥速率,改善干燥产品的品质,降低能耗。通过对白萝卜和苹果HPEF预处理干燥试验,探讨脉冲强度、作用时间和脉冲个数等预处理参数对干燥速率的影响。应用BP神经网络L-M训练法分析HPEF预处理参数与不同时间段干燥速率之间的关系。从而达到确定HPEF参数与不同时间段干燥速率之间因果关系的目的。研究结果表明,脉冲强度对干燥速率的影响比作用时间和脉冲个数对干燥速率的影响显著;建立白萝卜和苹果预处理干燥的BP神经网络仿真模型,并与实测值进行对比,用BP神经网络预测的干燥速率接近实测结果,具有较好的估计效果。     

茄子红外辐射干燥特性及色泽变化

摘要：为探索高效节能的干燥方式,得到高质量的干制品,该文在不同干燥温度、样本厚度和辐照距离的条件下,研究了红外辐射加热干燥对茄子干燥特性和色泽的影响;并利用多元非线性回归方法,建立了干燥时间及色差总值（ΔE）与干燥温度、样本厚度以及干燥距离之间的二次多项式回归方程,相关系数分别是0.9888和0.9703,方程拟合程度较好。结果表明,选用合适的干燥条件及参数,可以显著提高茄子的干燥速率,保持产品的色泽;红外干燥茄子的单位耗能为2.48 MJ/kg(H2O),相比于热风干燥,可节能22.7%。     

真空冷冻预干燥对压差膨化干燥果蔬脆片质地特性的影响

为探索预干燥处理对不同果蔬脆片结构及质地特性的影响,该研究采用真空冷冻干燥作为预干燥,并选取了3个水分转换点（60%、45%、30%）,对预干燥过程中6种典型果蔬(苹果,梨,桃,山药,马铃薯,青萝卜)水分状态、细胞结构、收缩率、孔隙度、应力-松弛特性与质地特性进行测定与分析。结果表明,随着预干燥的进行,水分含量逐渐降低,自由水逐渐散失,以不易流动水为主,收缩率逐渐减小,孔隙度逐渐增大,硬度、咀嚼性、弹性模量逐渐增加;水分转换点为60% 时不同果蔬脆片具有较高的硬脆度,其中马铃薯与山药脆片硬度较高,桃与梨的脆片脆度较高;水分转换点为30%时,6种果蔬的孔隙度最高,且青萝卜的孔隙度显著高于其他果蔬（P < 0.05）;在干燥后期,果蔬样品骨架基本形成,且收缩率较低,致使内部孔隙度变大;由相关性分析可知真空冷冻预干燥过程中水分转换点、孔隙度与果蔬脆片质地特性极显著相关（P < 0.05）,研究结果可为预干燥对果蔬脆片质地影响提供参考。     

果蔬干燥过程的水分跨膜传输模型构建

为了较真实地描述干燥过程中果蔬组织内水分的传输情况,该文回顾了多孔介质干燥过程及相关研究模型。针对果蔬组织生理学结构及其特征,提出了干燥过程中水分在其内部的传输模型,并通过显微图像技术及热风干燥试验对模型中相关参数进行了试验测定。建立的水分跨细胞膜传递模型有效计算了水分在果蔬组织内部的跨细胞壁传输过程。研究结果表明:果蔬组织中约90%的水分存在于细胞内;干燥过程中水分迁移的过程为:首先细胞内液泡中的水分跨细胞膜流出至细胞间隙,该过程可通过水分跨膜传输通量(JV)来计算;然后,进入细胞间隙的水分可视为一般多孔介质内的孔道水分扩散过程用传统的孔道网络模型进行计算。     

果蔬产品品质无损检测技术的研究进展

该文较为全面地介绍了国内外基于果蔬产品物理特性的无损检测技术的研究现状及方法,如电学特性检测技术、光学特性检测技术、声波振动特性检测技术、核磁共振(NMR)技术、电子鼻技术、撞击技术以及一些其他技术与方法,并对未来的发展方向予以了展望,认为综合应用多种高科技技术进行果蔬产品的无损检测与分选是未来发展的趋势。     

中药材养护技术研究综述

中药材的科学养护是防止其生虫霉变的有效措施,对中药材内在质量的保持起关键作用。综述了微波干燥技术、远红外加热干燥技术、辐射灭菌技术、气调养护技术及“药对”技术等在中药材干燥、防霉保鲜等方面的应用及其局限性。展望了新型养护技术的应用前景。     

基于低场核磁共振技术研究不同干燥方式对海鲜菇复水及品质特性的影响

为探索不同干燥方式对海鲜菇复水及品质特性的影响,分别采用真空冷冻干燥(不加热冻干、加热冻干、热泵干燥、热风干燥4种干燥方式对海鲜菇进行干制,结合海鲜菇干品的质构特性和复水率,通过低场核磁共振技术动态分析海鲜菇干品复水过程中水分的迁移和分布规律,并通过线性回归分析不同干燥方式与海鲜菇干品核磁参数、质构特性与复水率的相关性...