古代与现代柏木的水分吸附热力学比较研究

【目的】探究考古木材与现代木材在水分吸附热力学方面的不同及原因，旨在提高出土饱水木质文物的尺寸稳定性，可以为出土饱水考古木材的保护研究提供理论依据。【方法】以古代与现代柏木为研究对象，分别采用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱表征试材的微观形貌和化学基团；利用动态水分吸附分析分别测定25和50℃下的试材吸湿和解吸等温吸附曲线，并基于Hailwood-Horrobin水分吸着理论进行拟合，结合Clausius-Clapeyron公式分别计算试材的微分吸着热QS、自由能变化ΔG及微分吸着熵ΔS，分析考古试材与现代试材在吸附热力学量的差异。【结果】与现代木材相比，考古木材的细胞壁腐朽明显，产生大量细胞壁孔洞，并有菌丝体的存在。考古木材纤维素、半纤维素降解严重，而木质素相对含量升高，且极性基团-OH、-COOH含量减少。在一定温度下，考古木材的平衡含水率大于现代木材，而QS、ΔS值均低于现代木材，并在含水率5%处产生拐点，该拐点对应单分子层吸着水达到饱和；另一方面，考古木材和现代木材的ΔG值差异不大；考古木材在吸湿平衡态下QS、ΔG、ΔS值小于解吸平衡态的值。【结论】考古木材在经历长时间腐蚀后，细...     

茶叶吸湿解吸平衡规律的分析

为探讨茶叶的吸湿解吸平衡规律,分析了不同茶叶品种在茶叶吸湿解吸平衡过程中含水率的变化趋势。采用静态重量法测定35℃下、水活度为0.06～0.90时3种红茶和3种绿茶的吸湿解吸平衡含水率,并对试验数据进行模型拟合,绘制出其水分吸湿解吸等温曲线。测定结果表明,不同茶叶品种的水分吸湿解吸等温曲线呈现的形状极似S型,解吸平衡含水率高于吸湿平衡含水率,表现出滞后现象。应用SPSS软件对红茶和绿茶的试验结果进行单因素方差分析,结果表明茶叶品种对其吸湿解吸平衡含水率的影响不显著。     

低温真空干燥浒苔等温吸湿曲线研究

[目的]建立经低温真空干燥后的浒苔干品的等温吸湿曲线,为浒苔的加工和贮藏提供科学参考。[方法]研究低温真空干燥浒苔在10-45℃温度范围内的等温吸湿曲线并拟舍得到曲线的回归方程。[结果]低温真空干燥浒苔试样10℃的等温吸湿曲线呈反S形,随着温度升高等温吸湿曲线的反S特性逐渐减弱。在0～50℃范围内。质量干基含水量24％是市场上安全贮藏和流通而不会因为温度变化腐烂的最高含水量。[结论]研究所获得的低温真空干燥浒苔等温吸湿曲线回归方程的席值均大于0．97,其拟合程度较好。     

不同厚度针、阔叶材吸湿特性研究

为了研究不同厚度针、阔叶材吸湿性之间的差异,通过静态饱和盐溶液法进行等温吸湿试验,再用Hailwood-Horrobin(H-H)模型拟合等温吸湿曲线,分析3个树种4种厚度试样的平衡含水率(EMC,equilibrium moisture content)、吸湿速率、单层分子吸附水和多层分子吸附水的差异。结果表明,在97%相对湿度(RH,relative humidity)下,1、4和8 mm厚度试样达到最终平衡时的平衡含水率分别为云杉20.54%、22.76%和22.75%,美洲黑杨19.15%、21.74%和22.26%,橡木20.94%、21.90%和22.95%,终了平衡含水率随厚度增大而增大。当厚度达到20 mm时,试样终了平衡含水率均低于厚度较小试样,说明吸湿滞后对厚板影响增大。薄试样吸湿速率大于厚试样,因为水分子容易渗入薄板内部。3个树种间终了平衡含水率也存在差异,如1 mm厚度橡木试样的平衡含水率(20.94%)>云杉(20.54%)>美洲黑杨(19.15%),这与橡木密度大、结晶度低以及单层吸附点位多有关。3个树种间云杉吸湿速率最快,因为其密度最小,水分子...     

浸渍杉木吸湿滞后研究

[目的]对浸渍杉木的吸湿和解吸特性进行研究,旨在为浸渍木材加工过程中的木材尺寸变化提供参考依据。[方法]根据Hailwood-Horrobin吸附模型,拟合出20℃和30℃浸渍杉木与杉木对比材的吸湿及解吸曲线并进行对比。[结果]在温度相同的条件下,相比杉木对比材,相对湿度对浸渍杉木吸湿和解吸过程影响较小;浸渍杉木的等温吸湿曲线与解吸曲线均低于杉木对比材。[结论]浸渍杉木存在吸湿滞后现象。在同样的大气环境下,浸渍杉木达到稳定的过程要快于杉木对比材,但浸渍杉木的吸湿滞后差值要小于杉木对比材的差值。     

落叶松板材常规干燥过程的动态机械吸附特性

为探索木材常规干燥机械吸附蠕变的动态发展模式,该文在实验室条件下对50 mm厚兴安落叶松板材进行常规干燥,用切片法测定了沿厚度方向的横纹弦向干缩应变、弹性应变、黏弹性应变的一维分布情况与变化趋势,并测定了不同尺寸规格及不同预处理工艺下木材试件的自由干缩变形。根据高聚物流变学理论与木材机械吸附蠕变理论,分析了干燥过程中木材厚度方向不同位置的机械吸附蠕变变形的变化规律及其主要影响因子,概括了木材表层与心层的机械吸附蠕变变形的典型发展模式。结论如下:可以采用线性函数与指数函数来分别描述含水率在低于20%和高于20%阶段的木材自由干缩率曲线,相关性较好;木材干燥机械吸附蠕变现象具有极大变异性,与干燥应力模式及应力发展间存在相互作用;在含水率低于特定温度对应下的纤维饱和点2%～4%时,木材表层的拉伸机械吸附蠕变应变与心层的压缩机械吸附蠕变应变均接近极大值;机械吸附蠕变在一定范围内的增大将有助于干燥应力松弛,机械吸附蠕变数值可作为木材干燥工艺调整的参考因子。      

人工林杉木高温干燥与常规干燥的比较研究

该文就人工林杉木的高温干燥与常规干燥进行了对比研究.简要介绍了干燥试验过程,并对木材干燥质量、干燥周期与干燥能耗进行了对比.结果表明,对于25和50mm厚杉木板材的高温干燥均比常规干燥的干燥周期短、干燥能耗低,且50mm厚板的干燥周期与能耗较常规干燥减小得更加显著;干燥质量方面,高温干燥与常规干燥在含水率分布上无显著差别,但50mm厚杉木板材内裂发生较多,且变形较大;木材材色方面,高温干燥较常规干燥有所加深.     

逆向求解估算热风干燥对流传质系数

利用逆向求解Fick扩散定律,比较胡萝卜切片热风干燥试验数据与数值模拟计算结果,确定胡萝卜切片试样表层局部干基含水率,联合平均值理论对不同温度、不同相对湿度热空气及不同厚度胡萝卜切片试样条件下的热风干燥对流传质系数进行迭代估算。结果表明：胡萝卜切片试样厚度、平均干基含水率、热空气温度和相对湿度对胡萝卜切片热风干燥对流传质系数估算值大小几乎没有影响。干燥末期,胡萝卜切片热风干燥对流传质系数估算值出现陡增,这是由于在热风干燥末期,胡萝卜切片试样表层局部干基含水率接近其平衡干基含水率,测算公式中分母数值趋于0所致。     

不同含水率状态下木材细胞壁孔径分布变化

  目的  探究由水分所引发的木材细胞壁孔隙结构变化规律与机制,为木材的热质转移、渗透性以及木材改性提供理论指导。  方法  将杨木和杉木分别制成5 mm（径向） × 5 mm（弦向） × 1 mm（轴向）的木片,基于氮气吸附法、差示扫描热孔计法考察试样在绝干状态、气干状态、纤维饱和状态和饱水状态4种典型水分状态下的孔径分布、比表面积、孔体积等特征参数,并对比不同状态和不同树种间的孔隙结构差异。  结果  木材细胞壁孔径大多在10 nm以下,尤其以4 nm以下为主,10 nm以上孔隙相对较少;随着含水率的提升,木材细胞壁孔径分布曲线显著升高,从气干状态到纤维饱和状态,杨木和杉木的孔径分布最大值分别增加了52.73%和58.62%,而从纤维饱和状态到饱水状态,两者分别增加了435.24%和470.43%。  结论  在木材由绝干状态逐渐吸湿,以及吸水至饱水状态的过程中,木材细胞壁孔隙体积呈明显增大趋势。在木材达到饱水状态后,细胞壁孔隙体积增大至极限,但由于自由水的冰点下降,其在?2 ℃左右产生大量吸热信号进而干扰测量结果,故此时差示扫描热孔计法所测得的孔径分布参考范围有限。不同树种间孔隙分布差异不明显。      

不同干燥方法对鱿鱼片吸湿等温特性的影响

测定了冷冻干燥、热风干燥和热泵干燥的鱿鱼片在温度25℃、水分活度(aw)0.1~0.9范围内的吸湿平衡含水率,评价了8种模型与试验得到的干燥鱿鱼片在25℃下的吸湿等温线的拟合程度,以确定最佳拟合模型及其参数。结果表明,鱿鱼片的吸湿平衡含水率随aw的增大而增大。Modified Mizrah模型最适合描述鱿鱼片的吸湿等温线,其中在aw0.6段,冻干样品的平衡含湿量高于热风及热泵干燥样品,而在aw0.6段,冻干样品的平衡含湿量低于热风及热泵干燥样品,且差异随aw增大而增大。     

薄片高温吸湿规律及其模型的试验研究

[目的]研究烟草薄片加工过程的吸湿特性。[方法]采用动态法测定了在60、70和80℃3个温度点下,30%～90%范围内7个相对湿度点的薄片增湿特性曲线,再根据增湿特性曲线得到薄片的动态平衡含水率,并根据目前在农产品吸湿规律研究中常用的5种模型对3个温度条件下薄片的吸湿试验点进行了模拟比较。[结果]试验表明,GAB模型可以较好地预测薄片在不同温度条件下的吸湿规律并确定了模型的参数。[结论]研究可为薄片增湿(干燥)的理论研究和生产实践中卷烟加工过程参数控制及设备开发提供基础数据。     

Dynamics of maize grain drying in the high latitude region of Northeast China

A high grain moisture content at harvest has been an important problem in the high latitude region of Northeast China, and it is closely related to the genotypes of varieties, local meteorological factors and planting management. However, delayed harvest at a low temperature could not effectively reduce the grain moisture content. In this study, we continuously observed the grain drying during the late stage of different maturing types of maize varieties in Daqing, Heilongjiang Province, China in 2016 and 2017. A two-segment linear model was used to analyze the different stages of the drying processes: 1) Two-segment linear model fitting can divide the grain drying process of all varieties into two separate linear drying processes with different slopes. 2) During the rapid drying stage, the drying was faster at a higher temperature. The rate of slow drying was influenced by air vapor pressure. 3) The moisture content and meteorological factors when the drying rate turns from one stage into the other were not consistent between varieties and years. After entering the frost period, temperatures below 0°C will significantly reduce the rate of grain drying. 4) Due to the short growth period of early-maturing varieties, the drying time was prolonged, and the grain moisture content was lower than that of the mid-late maturing varieties. Local meteorological conditions do not allow the drying of mid-late maturing varieties to achieve a lower moisture content. When the temperature falls below 0°C, the drying rate of grain decreases markedly. Therefore, one feasible way to solve the problem of high moisture content is to replace the early-maturing varieties and implement the corresponding cultivation techniques.     

不同干燥方法对紫薯干燥效率及品质的影响

【目的】为了提高紫薯干燥效率及干制品质,研究不同干燥方法对紫薯水分散失、色泽、花青素、酚类化合物及抗氧化能力的影响。【方法】采用穿流式热风干燥、鼓风干燥、气体射流冲击干燥及低氧气体射流冲击干燥4种干燥方式处理紫薯。首先探讨了穿流式热风干燥、鼓风干燥和气体射流冲击干燥3种干燥方式分别在干燥风温70℃,物料切片厚度1.93 mm以及微波预处理3 min的条件下对紫薯干燥曲线、干燥速率曲线及有效水分扩散系数的影响。其次探讨了穿流式热风干燥、鼓风干燥、气体射流冲击干燥和低氧气体射流冲击干燥4种干燥方式在干燥风温70℃,物料切片厚度1.93 mm以及微波预预处理3 min的条件下对紫薯干燥后的色泽、总花青素含量、总酚含量及酚类化合物对DPPH•清除率的影响。最后探讨了不同低氧气体射流冲击干燥风温、风速、喷嘴高度和切片厚度4个因素对紫薯干燥后的色泽、总花青素含量、总酚含量及酚类化合物清除DPPH•的影响。【结果】紫薯与大多数食品原材料在干燥过程中的水分散失规律相似。紫薯的气体射流冲击干燥、鼓风干燥和穿流干燥均属于降速干燥,物料在整个干燥过程中未有明显的恒速干燥阶段。气体射流冲击干燥最高干燥速率比鼓风干燥高84.04%,比穿流干燥高61.60%。紫薯在气体射流冲击干燥过程的前40 min内水分含量快速降低,在之后的干燥过程中水分含量却以非常缓慢的速率下降。鼓风干燥、穿流干燥和气体射流冲击干燥的有效水分扩散系数分别为9.62×10-9、10.23×10-9和15.02×10-9 m2•s-1。本研究所选鲜紫薯的总花青素含量为90.85 mg•100g-1,总酚含量为262.14 mg•100g-1,紫薯酚类化合物对DPPH•的清除率为40.84%。低氧气体射流冲击干燥比普通气体射流冲击干燥、鼓风干燥和穿流式热风干燥具有更好的干后色泽和更高总花青素含量、总酚含量及DPPH•清除率。经低氧气体射流冲击干燥后的紫薯色差值为20.35,总花青素含量为34.79 mg•100g-1,总酚含量为139.26 mg•100g-1以及酚类化合物对DPPH•的清除率为28.49%。在探讨不同低氧气体射流冲击干燥条件对紫薯品质的影响试验中,紫薯的总花青素含量、总酚含量及DPPH•清除率随着干燥风温的增加以及随着干燥风速、喷嘴高度、切片厚度的降低而降低。而色差值却随着低氧气体射流冲击干燥的风温增加及风速、喷嘴高度、切片厚度的降低而增加。且干燥后紫薯的总花青素最高保存率为59.58%,最高总酚保存率为82.35%,最高抗氧化活性保存率为82.05%。【结论】紫薯的气体射流冲击干燥与鼓风干燥和热风干燥相比具有更高的干燥效率和干后品质,且采用低氧气体射流冲击干燥可在普通气体射流冲击干燥的基础上进一步提高紫薯的干后品质。     

核桃气体射流冲击干燥特性及干燥模型

目的】研究不同条件对核桃气体射流冲击干燥的影响,提高核桃干制品质、缩短干燥时间,得到干燥所需活化能并筛选出最适干燥模型。【方法】采用热管和自制气体射流冲击节能干燥技术相结合的方法,利用9组试验,探讨了不同射流风温（40、50和60℃）、介质风速（11、12和13 m·s^-1）对物料干燥特性、有效水分扩散系数和活化能的影响,同时通过数据统计对5个干燥模型的拟合筛选,建立5个干燥动力学模型,分别为Page模型、Modified Page模型、Logarithmic模型、Herdenson and Pabis模型和Lemus模型,利用DPS软件对数据进行处理,拟合后得到最终的普遍适用的水分比MR与时间t的参数方程。【结果】与大多数食品物料的气体射流冲击干燥试验类似,核桃的气体射流冲击干燥主要属于降速干燥,没有恒速干燥阶段。风温对核桃气体射流冲击干燥的各个阶段影响均较大,风温越高,水分比下降越快,干燥速率越高。风速对干燥时长几乎无影响,但对于表面水分汽化阶段的速率具有一定影响,能够在这一阶段使干燥速率加快,对内部水分转移阶段的干燥速率几乎无影响。利用这一特点可以采用不同时段改变风温风速的方法,既缩短干燥时长又达到节能目的。总体来说对缩短干燥时间的影响顺序为：风温＞风速。核桃气体射流冲击干燥的有效扩散系数随风温升高而增加,风速对其几乎无影响,通过费克第二定律求出了干燥过程中核桃的有效水分扩散系数,其值为0.9674×10^-11-2.2231×10^-11m²·s^-1,由于其具有外壳等结构,所以比一般的食品物料的有效水分扩散系数低1-3个数量级。活化能随风速增大而增加,最低的活化能为27.644 kJ·mol^-1。5个模型均具有较高的拟合度,能较好地对核桃气体射流冲击干燥进行描述,其中Modified Page模型有最大的确定系数R²、最小卡方值（χ²）和均方根误差（RMSE）。以Modified Page模型,通过DPS软件进行回归,建立了在风温为40-60℃,风速为11-13 m·s^-1条件下核桃物料气体射流冲击干燥普遍适用的水分比MR与时间t的参数方程。【结论】射流风温与介质风速对核桃气体射流冲击干燥曲线、干燥速率曲线、有效水分扩散系数和活化能均有影响。根据在不同条件下得到的拟合值与试验组测定的观察值进行拟合比较,以风温为50℃、介质风速为13 m·s^-1时干燥最佳。Modified Page模型与Page模型均适合描述在风温为40-60℃,风速为11-13 m·s^-1条件下的核桃气体射流冲击干燥。而Modified Page模型拟合程度更高,是核桃气体射流冲击干燥最优模型。     

马尾松木材微波干燥特性的研究

研究了马尾松Pinus massoniana木材微波干燥速度、温度梯度和含水率梯度随时间的变化规律。实验结果表明,微波连续干燥过程明显分为加速段、等速段和减速段3个阶段,等速段在整个干燥过程中占的比例最大。微波干燥过程中,温度的变化大致分为初期升温,等温和后期升温3个阶段,初期升温和等温阶段木材内温度分布比较均匀,后期升温阶段木材内的温差逐渐增大。微波干燥过程中,在整个横断面上,木材初含水率梯度没有被加大,而是被均匀化,甚至还出现木材表面含水率提高的情况。图6参10     

紫薯气体射流冲击干燥效率及干燥模型的建立

【目的】为了提高紫薯干制品质、提高干燥效率,研究不同条件对紫薯气体射流冲击干燥特性的影响并筛选出最适干燥模型。【方法】采用自制气体射流冲击干燥机干燥紫薯片,探讨风温、风速、预处理和切片厚度对物料干燥特性和水分有效扩散系数的影响。利用数据统计对6个干燥模型进行拟合筛选。【结果】与大多数食品物料干燥试验结果一样,紫薯的气体射流冲击干燥主要属于降速干燥。预处理可增加物料初温且使物料更快达到干燥环境温度,但降低干燥速率并延长干燥时间。干燥速率随着切片厚度增加而降低,但随着风温和风速的增加而增加。物料厚度和风速对物料升温影响小,但风温对物料升温有较大影响,随着风温增加会延长物料达到干燥环境温度所需时间。有效扩散系数随着片层厚度、风温和风速的增加而增加,最高有效水分扩散系数为7.0033×10-10 m2•s-1。所有模型都能较好地描述紫薯气体射流冲击干燥过程中紫薯的水分变化规律,其中Modified Henderson and Pabis模型有最大确定系数,最小卡方值和均方根误差。【结论】风温、风速、切片厚度、预处理对紫薯气体射流冲击干燥曲线、干燥速率曲线和温度、有效水分扩散系数均有影响。在风温50—80℃,风速10—13 m•s-1且切片厚度为1.87—4.80 mm条件下,Modified Henderson and Pabis模型是拟合紫薯干燥曲线的最适模型。     

木材微波真空干燥过程的数学模拟

该研究根据微波真空干燥过程中木材内部水分和热量的迁移机理,建立了木材微波真空干燥的数学模型,并通过试验对该模型进行了验证。结果表明:木材的微波真空干燥过程可以分为3个阶段,即快速升温加速干燥段（Ⅰ）、恒温恒速干燥段（Ⅱ）和后期升温减速干燥段（Ⅲ）,且恒温恒速干燥段在整个干燥过程中所占的比例较大;该模型能较好地模拟木材在微波真空干燥过程中的温度和含水率的变化规律,其模拟精度较高,模拟值与试验值之间相关系数的平方在0.9以上,且含水率变化规律的模拟精度高于温度变化规律的模拟精度。