微波钝化酶的机理及其设备开发

该文以酶对物料相互作用和影响的机理分析探讨抑制酶活性，以提高物料干燥加工后品质。并由此确定对某些物料，诸如人参等药用植物干燥钝化酶的新工艺，以及其微波设备设计和开发应用     

奶牛粪固形物热风干燥特性及工艺参数优化

为了研究奶牛粪固形物在不同干燥条件下的热风干燥特性,该研究选取干燥温度、粪层厚度和搅拌频率作为研究因素,研究了牛粪干基含水率和干燥速率随时间变化的规律,利用6种经典的薄层干燥模型对牛粪的水分比MR与时间t曲线进行拟合获取了最优干燥模型,计算得出有效扩散系数和干燥活化能,并通过正交试验获取了干燥效率最高的快速干燥工艺参数。结果表明：干燥温度越高,粪层厚度越小,搅拌频率间隔时间越短,干基含水率下降越快;干燥过程由加速干燥阶段、近似恒速干燥阶段和降速干燥阶段组成,加速干燥阶段时间较短,符合高湿多孔类型物料的干燥特性;模型Wang and Singh能够较好地反映牛粪干燥过程水分变化规律,且有效扩散系数最小为7.31×10-5 m2/h,最小活化能为14.596 kJ/mol;通过正交试验得出干燥温度为105 ℃、粪层厚度为6 cm、搅拌频率间隔为4 min时,干燥效率最高,为0.017 h/g。该研究结果可为后续牛粪快速干燥工艺优化及干燥设备设计提供理论依据和数据支撑。     

农业物料干燥试验中热风参数的自动调节

针对农业物料干燥机理研究的需要，设计研制了一套计算机测控的物料干燥试验装置。该试验装置是一个调温、调湿、调速供风系统，通过对空气的温度、湿度、流速的调节和控制，为模拟多种物料实际干燥工况提供条件，同时在线测量物料的质量和温度，最终确定了最佳干燥工艺及物料传热、传质特性。     

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。     

直接式太阳能干燥系统的热性能分析及应用

针对直接式太阳能干燥系统在实际应用过程中会存在干燥物料表面温度过高导致品质低下的问题,该文自行设计搭建一种直接式太阳能干燥系统,以红薯为干燥对象对该系统进行试验分析;同时在综合考虑室外气象参数、干燥物料热物性、搭建系统特性的基础上,基于能量平衡原理建立系统热性能动态数学模型,利用MATLAB2014a进行编程求解出干燥物料表面温度,将干燥物料表面温度的试验值与模拟值进行相关性分析,并对设计搭建的直接式太阳能干燥系统的应用进行分析。研究结果表明:物料表面温度的试验值与模拟值之间的决定系数为0.98,均方根误差为1,说明建立的系统动态热性能数学模型能够较准确的预测室内干燥物料表面温度,对防止物料表面温度过高导致物料干燥品质下降具有重要意义;直接式太阳能干燥系统的平均干燥速率比开放式太阳能干燥系统高7.7 g/h,干燥系统所获得的总热能量为3.92 k W?h,其平均太阳能热利用效率为21.23%。     

脉动燃烧干燥技术研究进展

脉动燃烧干燥是一种新型、高效干燥技术,是利用脉动燃烧产生的高温、高速振荡气流对物料进行干燥的。该文介绍了已开发应用的脉动燃烧干燥器类型;从能耗、干燥速率、对物料的适应性及干后物料品质等方面对脉动燃烧干燥与传统干燥过程进行了比较;概述了脉动燃烧干燥的优点,指出了研究中的不足和今后研究方向。     

5HCCX-1.6型多单元带式干燥机干燥过程的计算机模拟

多单元带式干燥机干燥过程的计算机模拟研究,有利于优化其干燥工艺参数,提高干燥效率,减少能耗,保证物料的干燥品质。该文利用面向对象的高级程序语言Visual C++建立了玉米多单元带式干燥的深床干燥数学模拟程序,并编制人机交互界面,预测干燥设备内的物料和干燥介质状态参数。同时用Matlab软件对数据进行处理,分析了热风温度、相对湿度以及风速等干燥工艺参数对干燥过程的影响,结果表明热风温度对干燥速率影响最大,其次是风速,热风相对湿度影响最小。为验证模型的准确性,选用5HCCX-1.6型多单元带式干燥设备进行试验研究,结果表明该模拟程序能较好的预测该类干燥设备的干燥过程,并对实际生产有一定的指导作用。     

高压电场下玉米的干燥特性

玉米刚收获时含水率一般超过18%,为了能够安全存储必需将含水率降低到14%以下,因此干燥是玉米生产加工中不可缺少的工序。该文利用高压电场干燥技术,以玉米为对象研究了物料厚度、针电极密度对干燥特性的影响,并与自然通风干燥对比分析了高压电场干燥玉米的脱水速率和含水率的变化。结果表明:高压电场干燥时,当针电极密度在113~283根/m2范围内时,脱水速率随针状电极的密度的增加呈先增大后减小的趋势,针电极存在一个较佳密度170根/m2;而物料堆积厚度对高压电场干燥的影响较小,当物料堆积较薄(d=0.8 cm),含水率为36.7%时,电场脱水速率是对应自然通风脱水速率的2倍,干燥时间是自然通风干燥的50%;但当物料的堆积厚度较大(d=1.9 cm),含水率为20%时,电场脱水速率是对应自然通风干燥的6.5倍,可节省85%的干燥时间,当物料的堆积厚度大于3.6 cm时,水分的自然蒸发对电场干燥的影响可忽略;高压电场干燥的能量利用率不低于9.3%,是热风干燥的10余倍。因此高压电场干燥适用于厚物料层的干燥,不仅节能而且还能有效减少晾晒场地和工作量,提高干燥效率。研究结果可为玉米等粮食作物的高效节能干燥提供参考。     

苹果切片干燥收缩变形的孔道网络模拟及试验

为揭示果蔬干燥收缩变形的传热传质与应力应变的机理，确定果蔬微孔结构特性及内部毛细力等因素对其干燥过程的影响，该研究运用孔道网络方法、热质传递原理和细观力学理论等交叉学科知识，构建了孔隙尺度下果蔬切片干燥收缩变形的孔道网络模型，采用VC++开发孔道网络求解程序，模拟分析了果蔬切片的湿分场、温度场以及应力应变场等情况，并以苹果切片作为果蔬典型代表进行了热风干燥试验及模型验证。结果表明：湿含量、温度和收缩变形率的模拟值与试验值的相对误差小于10%，模型可有效模拟果蔬干燥热质传递与应力应变的收缩变形真实过程，再现了干燥过程中的"非规则收缩变形"现象；孔道网络模拟的湿分场、温度场及应力应变场均呈现为不规则非对称变化规律，产生了明显的干斑、湿斑、非规则干燥前沿等；毛细应力和湿应力对果蔬干燥收缩变形影响较大，其中毛细应力是引起非规则收缩变形的主导因素；孔隙结构参数对果蔬干燥过程影响显著；孔隙率越大，干燥时间越长，毛细应力越小；配位数越大，毛细应力越大，干燥时间越长；孔隙直径分布呈现均一直径分布规律的物料产生的毛细应力大，其次为孔隙直径分布呈现正态分布规律的物料和试验物料分布。研究结果为果蔬干燥品质及工艺优化分析提供了一定的理论基础。     

玫瑰花的微波真空干燥试验

为了提高玫瑰干花品质,减少干燥时间。该研究通过试验性微波真空干燥设备对玫瑰花进行干燥,比较了不同真空度和微波功率对玫瑰干花品质的影响。研究结果表明,真空度越高,物料内水分蒸腾而干燥的速度越快,物料温升越低。随着微波功率增加,干燥时间大大缩短。综合考虑玫瑰干花干燥时间、温度、形态变化和颜色等指标,并与热风干燥相比,选择真空度0.10 MPa,微波功率200 W,干燥时间80 min的微波真空干燥工艺为较适宜的干燥条件,研究结果为玫瑰花的干燥和工业化生产提供一定的理论依据。     

发酵柑桔皮渣流化干燥传热传质分析

为了开发高效合理的柑桔皮渣发酵—干燥成套设备,需要进行发酵柑桔皮渣的干燥机理分析、传热传质的研究。该文采用流化干燥方法对发酵柑桔皮渣的干燥进行试验研究,建立了小型的流化床干燥试验台,分析了风速、颗粒粒径、初始含水率等对发酵柑桔皮渣流化干燥过程中传热传质的影响。试验表明：流化床的传热传质性能与流体的物理性质、操作参数、颗粒本身的物理性质以及流化床的特性密切相关。试验结果表明,传热系数沿流化床床高增加而减小,在床高4～6 cm之间,传热系数减小的幅度较大;在风速、颗粒粒径、初始含水率3个影响因素中,风速对传热系数的影响最大,当风速从2.06 m/s增大到2.75 m/s时,床高2～4 cm区域的平均局部传热系数增大了近92%。根据试验结果建立了传热传质数学模型并获得了传热无因次准则方程式,为强化传热传质以提高干燥效果提供了理论依据。     

半封闭热泵干燥系统的热力学分析与试验

为实现谷物干燥装置的车载移动功能,必须通过提高设备性能来实现装置小型化,为此,基于前期谷物干燥试验和理论研究,设计出一种半封闭热泵流化床谷物干燥系统。该系统采用蒸汽压缩式热泵(热泵工质为R134a)提供热量,以卧式多室流化床为干燥器,让热泵蒸发器回收流化床前段排气中水蒸气潜热,鼓入环境状态的新风以回收干燥后物料的热量。针对该系统建立了集流化床内的流动、颗粒传热传质、床层干燥过程与热泵系统耦合为一体的综合数学模型。计算表明：干燥室入口空气温度在60～90℃之间变化时,干燥系统的除湿能耗比（SMER）存在一个最大值。开发出了干燥样机。试验表明：干燥过程中,干燥室入口空气温度在64.4～71.7℃间波动,新风比约为30%,平均热泵性能系数 （COP）为3.34,SMER可达1.935 kg/(kW?h)。模型计算与试验结果吻合良好,采用该装置进行谷物干燥节能效果明显。     

玉米秸秆在等离子体加热流化床上的快速热解液化研究

为了进一步研究生物质热解液化技术,寻找较为理想的生物油产率所对应的试验条件,设计制作了以等离子体为主热源的流化床热解液化装置,反应器的内径为52 mm,高1150 mm。以玉米秸秆粉为原料在不同温度、不同喂料速率下进行一系列的热解液化试验。试验结果表明：喂料速率在0.6～0.7 kg/h时,生物油产率较高;反应温度升高,生物油产率增高,但是当反应温度超过750 K时,产率反而随温度的上升而下降。使用色质联用仪(GC-MS)对生物油进行了成分分析,4种试验条件下制取生物油的主要成分均为乙酸、羟基丙酮、水、乙醛、呋喃等,试验条件不同各主要成分的相对含量有所不同。高含水量和含氧量降低了生物油的热值和稳定性,容易发生聚合反应,必须经过改性后才能应用。所采用的试验装置及试验方法亦可用于以其它原料获取生物油的研究。     

生物质粉料双套管气流式烘干机的设计与试验

为了有效解决生物质压缩成型中的粉料烘干问题,采用双套管结构延长粉料在高温套管中的停留时间和干燥流程,对生物质粉料双套管气流式烘干机的主体部分（干燥管）和辅助设备（旋风分离器、引风机、热风炉）分别进行了参数设计计算和设备选型,并以玉米秸秆粉料为干燥对象,在样机上进行了热平衡和物料平衡试验。试验结果表明,生物质粉料双套管气流式烘干机的输入总热、输出总热、水分蒸发量、物料湿度等性能参数均达到了设计要求,出料湿度达到8%～12%,烘干效率达28.1%,符合国家关于烘干机的标准要求,适用于生物质压缩成型粉料的烘干。     

自动跟踪式小型太阳能集热玉米果穗干燥装置设计

为缩短玉米果穗的干燥制种时间及相应干燥成本,利用中国西北部地区充沛的光热及干燥空气资源,设计了一种安装有太阳能跟踪控制系统的自动跟踪式小型太阳能集热玉米果穗干燥装置。结合该地区气候条件,确定了干燥装置的总体结构设计方案,完成了集热、干燥、控制系统及风机等关键部件设计选型,并利用该装置进行了相关玉米果穗干燥试验。试验结果表明,应用自动跟踪式小型太阳能集热玉米果穗干燥装置能够将含水率为25%的新鲜玉米果穗(湿基)500kg在5d内(36h)干燥至含水率14%(湿基),装置干燥时间较集热器固定作业方式提高7h,平均干燥速率由0.256%/h提高至0.306%/h,满足设计目标,符合玉米果穗等农产品的贮藏、制种干燥要求。     

玫瑰花瓣红外喷动床干燥模型及品质变化

为提高玫瑰花瓣的干燥速率和品质,利用新型红外喷动床干燥设备,研究不同出风温度和风速下玫瑰花瓣的干燥特性并建立干燥动力学模型;对比不同干燥条件下玫瑰花瓣的品质变化。结果表明:提高出风温度和风速能够显著提高干燥速率和缩短干燥时间;玫瑰花瓣红外喷动床干燥过程主要为升速干燥和降速干燥,无明显恒速阶段;玫瑰花瓣红外喷动床干燥过程的有效水分扩散系数在6.703 85×10^-10~1.382 35×10^-9 m^2/s之间,随着出风温度和风速的增大而增大;通过模型拟合发现,Midilli模型能更好地反映玫瑰花瓣的红外喷动床干燥规律;温度和风速对复水比、总黄酮含量和总酚含量均有显著影响;风速对色泽和微观结构有显著影响。研究结果可为红外喷动床干燥的研究与应用提供参考。     

开放式太阳能物料干燥热湿迁移模型的构建及验证

基于开放式太阳能物料干燥过程中存在干燥品质不可控、随机性较大的问题。根据传热传质理论知识,建立开放式太阳能物料干燥热湿迁移预测模型,在综合考虑太阳能辐射、室外空气温湿度、室外风速等影响因素的基础上,对模型中的参数进行选择,并利用MATLAB软件编制求解程序,该模型能够预测出干燥过程中物料表面的温度及水分迁移速率变化。为验证模型的准确性,以红薯为干燥物料对其开放式太阳能干燥过程进行试验测试。结果表明:物料表面温度、水分迁移速率的模拟值与试验值之间的决定系数分别为0.96、0.89,均方根误差分别为0.97℃、28.35 g,其相关性程度较高,说明该模型能够较准确预测开放式太阳能物料干燥过程中物料表面温度及水分迁移速率,可以用于开放式太阳能干燥的工艺控制。     

仓内稻谷干燥的多尺度多层结构热质传递模拟及试验

为研究仓内稻谷干燥的热质传递机理,确定稻谷颗粒内部不同组织结构特性对干燥过程的影响,以仓内稻谷堆为研究对象,针对谷粒的多层结构问题,运用多尺度理论、热质传递原理和孔道网络方法等知识,建立了仓内稻谷热风干燥的多尺度多层结构热质传递模型,并进行了稻谷堆热风干燥试验,模拟分析了仓内稻谷的干基含水率、温度分布以及孔隙汽相的温度分布等情况。结果表明:建立的热质传递模型可有效模拟仓内稻谷干燥过程,干燥器尺度下仓内稻谷的平均干基含水率的模拟值与试验值的最大相对误差为7.6%,颗粒尺度下单颗粒稻谷干基含水率的模拟值与试验值的最大相对误差约为6.8%;稻谷颗粒内部传热比传质速率快,颗粒内存在较大的水分梯度。稻谷胚扩散系数对干燥的影响较大,其次是稻谷壳扩散系数,稻谷衣扩散系数影响最小。研究结果为稻谷就仓干燥的品质及工艺分析提供了理论基础。