胡萝卜切片红外辐射干燥水分迁移特性研究

为探究红外辐射干燥胡萝卜切片内部水分迁移特性,进行了辐射温度为60℃、切片厚度为5 mm时的胡萝卜切片红外干燥试验,并利用低场核磁共振波谱法对胡萝卜切片横向弛豫时间T2图谱进行了分析。试验结果表明,红外辐射干燥过程中自由水和半结合水的横向弛豫时间T2显著大于热风干燥;峰面积A0的衰减速度明显快于热风干燥,即干燥速率、水分变化梯度显著高于热风干燥;试验还得出了红外辐射和热风干燥胡萝卜切片的峰面积随干燥时间衰减趋势拟合方程。试验数据为进一步研究胡萝卜切片的精细化干燥和优化干燥工艺奠定了基础。     

脉动燃烧尾气干燥过程质量传递特性

在Helmholtz型脉动燃烧器尾管中进行了耐火土颗粒的干燥实验,通过干燥法中的简化法确定了不同频率下物料内部的水分扩散系数。应用费克第二定律,结合适当的初始条件和边界条件,并根据实验确定不同频率下脉动气流与耐火土颗粒间的对流传质系数,探讨脉动频率对脉动燃烧干燥过程中气流与物料间的对流传质系数的影响,建立了修伍德数与脉动频率间的关联式。结果表明,在干燥过程中气流的脉动可强化物料内部水分扩散,脉动气流传质的修伍德数远高于相同雷诺数下稳定紊流中的数值。     

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。     

化橘红热风干燥动力学模型及品质特性

为探索化橘红热风干燥特性及品质,采用自制热风干燥设备研究了不同热风温度、切片厚度和风速对化橘红切片干燥特性、水分有效扩散系数及品质的影响,并建立了干燥动力学模型。结果表明：化橘红热风干燥过程属于降速干燥过程,热风温度和切片厚度对干燥时间影响较大;水分有效扩散系数范围0.2311×10^-7～0.7865×10^-7m²/s,热风温度和切片厚度对其影响显著,呈正相关性。通过拟合6种常用薄层干燥数学模型发现：Page模型具有最大的R²平均值、最小的χ²和RMSE平均值,分别为0.997、0.000312和0.01556;模型验证实验值与预测值拟合较好,模型可以用来预测化橘红热风干燥过程水分变化规律;温度对化橘红主含量柚皮苷和野漆树苷影响显著,在较低温度50℃时主含量保留率高,较高温度70℃时主含量最低,在55°、60°、65℃温度范围内主含量变化由干燥温度和干燥时间二者交互作用影响。     

化橘红热风干燥动力学模型及品质特性

为探索化橘红热风干燥特性及品质,采用自制热风干燥设备研究了不同热风温度、切片厚度和风速对化橘红切片干燥特性、水分有效扩散系数及品质的影响,并建立了干燥动力学模型。结果表明：化橘红热风干燥过程属于降速干燥过程,热风温度和切片厚度对干燥时间影响较大;水分有效扩散系数范围0.2311×10^-7～0.7865×10^-7m²/s,热风温度和切片厚度对其影响显著,呈正相关性。通过拟合6种常用薄层干燥数学模型发现：Page模型具有最大的R²平均值、最小的χ²和RMSE平均值,分别为0.997、0.000312和0.01556;模型验证实验值与预测值拟合较好,模型可以用来预测化橘红热风干燥过程水分变化规律;温度对化橘红主含量柚皮苷和野漆树苷影响显著,在较低温度50℃时主含量保留率高,较高温度70℃时主含量最低,在55°、60°、65℃温度范围内主含量变化由干燥温度和干燥时间二者交互作用影响。     

荔枝果肉热风干燥薄层模型

利用热泵干燥装置探讨了热风温度和热风风速对荔枝果肉干燥水分比MR和干燥速率U的影响。结果表明:荔枝果肉薄层热风干燥是内部水分扩散控制的降速干燥过程。对9种常见食品薄层干燥模型进行试验数据非线性拟合,通过比较评价决定系数R2、卡方χ2和标准误差eRMSE以及试验验证,结果显示Page模型是描述荔枝果肉薄层热风干燥过程的最优模型。不同干燥条件下有效水分扩散系数Deff和活化能Ea的求解结果表明,有效水分扩散系数Deff随热风温度和风速的增加而变大,平均活化能Ea为29.939 kJ/mol。     

稻谷籽粒内部热湿传递三维适体数学模型研究

针对稻谷热风干燥过程中出现爆腰,而其机理又尚未明确的问题,以图像法构建稻谷籽粒三维适体网格,TPS法测定导热系数,逆推法计算水分有效扩散系数,利用COMSOL Multiphysics软件模拟计算热风干燥过程中稻谷籽粒内部的温度和水分分布,并与实验结果对比。结果表明:三维适体数学模型具有较高的精度,干燥过程中稻谷籽粒干基含水率模拟数据与实验数据最大误差低于8%;稻谷籽粒内部温度和水分分布梯度沿径向(短轴)比沿轴向(长轴)大,且水分梯度维持时间远大于温度梯度;沿籽粒径向由外表面至中心1/3长度内的水分梯度较径向其它部分的水分梯度大,与实验观察的爆腰由籽粒表面向内扩展相吻合。研究结果为准确预测籽粒内部的干燥应力,揭示稻谷爆腰机理提供了基础。     

稻谷籽粒内部热湿传递三维适体数学模型

针对稻谷热风干燥过程中的爆腰现象,而其机理又尚未明确的问题,以图像法构建稻谷籽粒三维适体网格,TPS法测定导热系数,逆推法计算水分有效扩散系数,利用COMSOL Multiphysics软件模拟计算热风干燥过程中稻谷籽粒内部的温度和水分分布,并与实验结果对比。结果表明:三维适体数学模型具有较高的精度,干燥过程中稻谷籽粒干基含水率模拟数据与实验数据最大误差低于8%;稻谷籽粒内部温度和水分分布梯度沿径向(短轴)比沿轴向(长轴)大,且水分梯度维持时间远大于温度梯度;沿籽粒径向由外表面至中心1/3长度内的水分梯度较径向其它部分的水分梯度大,与实验观察的爆腰由籽粒表面向内扩展相吻合。研究结果为准确预测籽粒内部的干燥应力,揭示稻谷爆腰机理提供了基础。     

胡萝卜超声波预干燥热湿耦合迁移过程的数值模拟

为了探讨超声波对含湿多孔物料内部水分迁移过程的影响,对超声波作用下胡萝卜片预干燥过程进行了试验观测,建立了食品含湿多孔介质超声波预干燥过程热湿耦合传递的数学模型, 推导了超声波作用下含湿多孔介质中水分的有效扩散系数,对胡萝卜超声波预干燥的热湿耦合迁移过程进行了数值模拟,分析讨论了超声声强对样品干燥速率及温度的影响。研究结果表明, 超声波能有效加速胡萝卜的预干燥过程,且样品内水分扩散系数及干燥速率均随超声强度的增加而逐渐增大。当超声强度为 1.5 W/cm2 时,样品干燥速率与无超声波作用时相比提高了约 3     

60Co γ辐照对胡萝卜干燥特性的影响

采用60Co γ射线对胡萝卜进行辐照预处理,研究了辐照剂量、干燥温度、切片厚度三因素对干燥和温度特性的影响。结果表明：干燥速率和表面温度随着辐照剂量的升高而升高。对胡萝卜显微结构以及水分活度进行研究,发现经γ射线辐照处理后的胡萝卜细胞壁变薄出现断裂,液泡破裂,水分活度也随辐照剂量的增大而升高。这些变化是导致失水速率加快和温度特性变化的主要原因。另外,热风温度和切片厚度对干燥特性也有影响。热风温度越高,切片越薄,辐照后胡萝卜失水速率越快。     

水稻秸秆营养穴盘微波热风耦合干燥动力学模型研究

为探究水稻秸秆营养穴盘的干燥特性及干燥过程中含水率的变化规律,在不同的干燥温度(50、55、60、65、70℃)、热风速度(1. 0、1. 5、2. 0、2. 5、3. 0 m/s)和微波功率(180、360、540、720、900 W)条件下对水稻秸秆营养穴盘进行了微波热风耦合干燥试验,研究不同干燥因素对干燥速率和有效水分扩散系数的影响,并建立了干燥动力学模型。研究结果表明:水稻秸秆营养穴盘微波热风耦合干燥过程只有降速干燥阶段,没有明显的恒速干燥阶段;微波热风耦合干燥可明显增强物料内部的水分扩散能力,提高有效水分扩散系数,且变化规律与水分比的变化规律一致,有效水分扩散系数变化范围为2. 296 41×10~(-8)～6. 147 36×10~(-8)m~2/s。通过对12个干燥动力学数学模型进行拟合,得到Midilli et al模型具有最大R~2平均值、最小的χ~2和均方根误差平均值,且在不同条件下的水分比试验值和预测值具有很好的一致性,说明该模型适合用于预测水稻秸秆营养穴盘微波热风耦合干燥过程中含水率的变化规律。     

欧姆加热预处理对苹果切片热风干燥特性的影响

为了研究欧姆加热的电、热效应对苹果组织水分迁移特性的影响,通过欧姆加热预处理的苹果切片热风干燥试验,研究了欧姆加热的电场强度和温度对苹果切片热风干燥特性的影响,并计算了不同欧姆加热条件下苹果组织水分扩散系数和干燥常数。结果表明:欧姆加热预处理对苹果热风干燥特性具有显著影响,欧姆加热温度越高,电场强度越大,苹果组织的干燥速率越快,干燥速率常数范围为0.017 26～0.021 91;有效水分扩散系数由未处理的2.336×10~(-10)m~2/s变为处理后的3.348×10~(-10)m~2/s,增大约0.43倍,可以有效地提高苹果组织的水分迁移。本研究为欧姆加热预处理的热风干燥工艺提供了参考。     

不同温湿度大红袍花椒对流辐射干燥试验研究

为对比大红袍花椒热风干燥、热风—红外与热风—微波联合干燥的特性和品质,揭示对流辐射联合干燥大红袍花椒的干燥过程,指导大红袍花椒生产实践。通过薄层干燥试验,研究三种干燥方式在不同温度(50℃、60℃、70℃)和相对湿度(10%、30%、50%)条件下的干燥曲线和有效水分扩散系数,结合Weibull函数的尺度参数α、形状参数β及估算有效水分扩散系数进行干燥动力学分析,采用扫描电子显微镜(SEM)观察干制花椒油苞结构,提取挥发油进行气相色谱质谱(GC-MS)分析。结果表明：热风干燥时间最长,升温降湿有利于提高热风干燥速率、缩短干燥时间,但对热风—红外和热风—微波干燥影响较小;Weibull函数能很好地模拟三种干燥方式,α随干燥条件变化明显,β>1,水分迁移是由物料表面和内部共同控制,估算水分扩散系数变化范围分别为1.303×10^-7～2.815×10^-7 m²/min、7.646×10^-7～9.628×10^-7 m²/min、2.200×10^-6...     

切片多孔介质对流干燥传质模拟软件开发研究

根据非平衡态热力学和相平衡理论,建立了多孔介质对流干燥内部传质模型、传热模型,该模型充分考虑了传热与传质之间的相互藕合关系。用VB编程软件对该模型进行了分析求解,设计开发模拟软件。以切片土豆为例进行传质模拟计算,并与土豆片干燥实验数据进行对比,结果表明:模拟值和实测值十分接近,二者的最大相对偏差小于9.1%。模拟结果显示土豆对流干燥中内部水分由内往外迁移,以及干燥过程中产生的表低内高水分分布规律。     

花椒热风-微波组合干燥失水特性研究

花椒热风干燥降速期水分含量低,水分扩散慢,导致热风干燥耗时长。为提高干燥效率,并通过热风与微波组合干燥,分别进行热风干燥、微波干燥和热风-微波组合干燥实验,探究不同干燥参数对花椒失水特性的影响,以确定合理的干燥转换临界点和最优组合干燥模型,并将傅里叶准则数(F₀)引入Fick第二扩散定律方程,求解有效水分扩散系数(D_eff)。研究结果表明：热风和微波单独干燥时,升高风温风速和增加微波功率均有利于缩短干燥时间;热风-微波组合干燥花椒时,热风段转微波段的最佳目标含水率即为热风干燥的临界点含水率(65%(w. b)),且高热风温度和高微波功率均可使微波干燥段获得高失水速率;热风-微波组合干燥花椒热风段和微波段对应的最优模型分别为Wang and Singh模型和Page模型,D_eff范围分别为1.908×10^-9～3.547×10^-9 m²/s和1.883×10^-8～3.321×10^-8 m²/s...     

连栋温室温度算法研究

根据热平衡方程,结合重庆地区的温室结构和气候特点,对冬季温室升温温度估算进行了研究,提出了温室升温估算系数 ,并对某一结构的温室计算出其值.根据温室升温估算系数 ,利用数值分析中的曲线拟和,对该温室升温估算系数与室外温度建立了关系式.根据该关系式和相应的热平衡式,可以计算出室内温度 .实验证明,该估算方法简单,计算出来的温度数据精度高,具有较高的实际应用价值.     

南疆地区霜后棉桃热风干燥试验及数学模型

针对南疆地区霜后棉桃、僵瓣棉的回收利用现状,采用热风干燥方式,对棉桃物料进行不同温度下的热风干燥试验。结果表明:棉桃的干燥过程主要为降速干燥过程,但在干燥的预热初期出现了瞬时加速干燥段,未出现明显的恒速干燥段,干燥速率随干燥温度的提升快速升高。利用试验数据,与7种多孔介质物料的干燥数学模型进行拟合发现,Page模型拟合精度最高,并且模型参数简单,适合于干燥生产的实际应用;通过对模型中待定常数的求解,得到了棉桃热风干燥的数学模型。通过验证,该模型能很好地预测棉桃热风干燥时风温为80~1 0 0℃条件下的棉桃水分变化规律。     

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。     

红外辐射干燥胡萝卜切片结构特性研究

在不同干燥条件下进行胡萝卜切片红外辐射干燥试验,对表观密度、孔隙率、体积比和体积收缩系数进行了研究。结果表明:表观密度与辐射距离、辐射功率成反比,孔隙率随着含水率的减小而增大,样本厚度与孔隙率成反比,辐射距离与孔隙率成正比,辐射功率在一定范围与孔隙率成正比,超过该范围成反比;为确定适合胡萝卜收缩率和干基含水率比的数学模型,分别基于二次多项式利用线性最小二乘法、指数方程利用非线性最小二乘法对试验数据进行了拟合,得出二次多项式模型拟合较优,能够更好地预测红外干燥过程中胡萝卜收缩率和干基含水率比之间的关系。     

油茶果干燥特性及烘干脱蒲技术

对油茶果干燥脱蒲技术进行试验研究,比较分析了常规热风干燥、热泵干燥和微波干燥对油茶果脱蒲效果的影响。研究发现,由于干燥不均,微波干燥无法实现脱蒲。采用热泵干燥,油茶的脱蒲率较低,不到80%,而采用常规的热风干燥,在65 ℃下干燥6 h,油茶的脱蒲率可以达到96.97%。对油茶籽进行了热风薄层干燥试验并运用Arrhenius方程计算油茶籽干燥过程中的水分扩散系数和活化能。结果显示,油茶籽的水分有效扩散系数为1.681 4×10-9~3.046 7×10-9 m2/s,干燥活化能为21.323 7 kJ/mol。油茶籽干燥过程可以用Sutherland或Paul Singh模型进行描述,验证试验表明,理论与实际数据的平均误差为4.91%。因此,该模型可以用来预测不同温度下油茶籽干燥过程中的含水率变化情况。