Research on hot-air drying and control model for dry basis moisture content of seed cotton

为了使机采籽棉在清棉、轧花等加工前把水分控制到合适的范围以提高加工质量,需要对籽棉进行一定的烘干处理,并对烘干过程进行实时控制。该文设计了籽棉热风烘干的三因素三水平正交回归旋转试验,研究了喂花量、籽棉初始干基含水率和热风温度这3个因素对籽棉烘干后干基含水率的影响。试验结果表明喂花量、籽棉初始干基含水率和热风温度对籽棉干燥速率都有较明显的影响,烘干过程的前15 s干燥速率变化较快,之后趋于平缓。分别使用单项式扩散模型、Page模型和二次多项式模型进行拟合,发现单项式扩散模型拟合效果最好,决定系数R2均值为0.9549。该模型应用于实际生产中籽棉烘干的实时控制。效果表明使用该模型后烘干效率更高,籽棉烘干后干基含水率一致性更好。     

瓠瓜薄层热风干燥动力学研究

为掌握瓠瓜薄层热风干燥特性,研究了一定条件下风温与风速对瓠瓜薄层热风干燥过程的影响,拟合了干燥曲线方程,计算了对流传热系数α与传质系数kH等动力学参数。结果表明：风温、风速均对干燥速度影响较大,以75℃、1.04 m/s为宜;干燥方程符合Page模型;随风速增大α与kH均增大,但风温对两者影响不大。结果可以为瓠瓜干制工业化生产和控制提供理论依据。     

粮食热风干燥含水率在线模型解析

为了揭示粮食在深床动态干燥过程中的含水率变化规律,指导干燥工艺设计,实现干燥过程实时跟踪与调控,提高干燥品质,降低能耗。基于薄层干燥水分扩散模型、深层干燥质量守恒原理、态函数和不可逆热力学分析方法,建立并求解了粮食深床干燥基础方程,获得了顺流、逆流、横流和静置层干燥方式下粮食含水率和干燥速率分布解析式,解析出了粮食在顺流层内经历持续降速干燥的过程,逆流层内存在干燥速率的极值点,在通风温度、湿度、送风量相同的干燥条件下,逆流干燥速率明显高于顺流,表明了逆流干燥能量利用效果优于顺流;粮食在横流和静置层内的干燥特性相同,进风侧和出风侧的干燥速率相差很大,在层厚度0.5 m、粮食含水率20%以上时,出风侧的干燥速率几乎为0,干燥的均匀性较差。在5HP-3.5型循环式缓苏干燥机上的试验结果显示,深层干燥解析值与实测值间的最大偏差为0.69%,极差范围为-0.27%~0.69%,从粮食干燥的惯性特征推断,产生偏差的原因主要是仪器检测误差。解析方法对实现粮食深床干燥过程动态跟踪和调控,指导干燥设计,降低干燥能耗、提高干燥效率和干燥机产能等具有重要意义。     

基于低场核磁共振的热风干燥猕猴桃切片含水率预测模型

为研究猕猴桃切片热风干燥过程中水分迁移规律,该试验通过对猕猴桃切片进行热风干燥,考察不同干燥温度（70、80、90 ℃）、切片厚度（3、4、5 mm）下的干燥特性。试验采用直接干燥法测定含水率,运用低场核磁共振技术（Low-Field Nuclear Magnetic Resonance,LF-NMR）分析热风干燥过程中猕猴桃切片内部水分分布状态与变化规律,建立动力学模型,验证并预测。结果表明：猕猴桃切片热风干燥开始为外部控制,随后属于内部扩散控制,水分有效扩散系数范围为1.58×10-7～4.18×10-7 m2/s,扩散效率随温度升高而增大。升高温度能显著提高猕猴桃干燥速率,可加快结合水、不易流动水以及自由水的迁移。自由水和结合水先于不易流动水发生变化,自由水含量在干燥前期逐渐下降,此过程中不易流动水和结合水含量均表现为先升高后降低的趋势。当自由水被脱除后,不易流动水和结合水含量依次达到最大值;此后,随着干燥的进行,不易流动水逐渐被脱除,此时结合水含量开始下降直至干燥结束。整个干燥过程中,猕猴桃切片部分自由水先转化为不易流动水和结合水,结合水与不易流动水相互转化,循环往复伴随整个干燥过程。以干燥过程中的自由水、结合水、不易流动水的核磁峰值总和、切片厚度和干燥温度为自变量,猕猴桃切片含水率为因变量,进行多元线性回归分析,建立含水率预测模型,模型的拟合优度为0.982。结果表明,低场核磁共振技术结合数学模型可用于描述猕猴桃切片热风干燥过程,可实现对猕猴桃切片干燥过程中含水率的快速、无损检测,研究结果可为猕猴桃热风干燥工艺和过程设计提供理论依据。     

多层洋葱热风干燥的研究

本文利用自制的热风干燥试验台,进行了洋葱多层(14层)的干燥试验研究,得到了风温、风速对干燥过程中各层含水率平均梯度与热耗的影响规律:提出了较佳的干燥工艺;求得了不同层数物料的气流阻力与风速的回归方程。     

糖渍加应子的热风干燥特性及其表达模型

该文探讨了糖渍加应子样品在不同温度下热风干燥特性,通过建立数学模型,预测不同热风干燥过程加应子水分变化特性。干燥特性试验表明,加应子热风干燥是内部水分扩散控制的降速干燥过程,40～80℃范围内,温度对干燥速率有显著影响（P＜0.05）,温度越高,干燥速率越快,前2 h,40℃时,干燥速率从3.52×10-2 g/(g·h) 降至2.03×10-2 g/(g·h),降低了42.33%,80℃时,干燥速率由14.64×10-2 g/(g·h) 降至4.22×10-2 g/(g·h),降低了71.17%;80～100℃范围内,样品表面出现结壳硬化现象,温度对干燥速率影响减弱（P＞0.05）。结果表明,Page模型适合对加应子干燥过程进行描述和预测;Page模型变形求导得出加应子干燥速率模型,模型拟合度高,可为其干燥工艺的控制提供技术依据。     

热风微波耦合干燥胡萝卜片工艺

该文通过对胡萝卜片进行热风微波耦合干燥来研究热风微波耦合干燥工艺的可行性及优异性。采用自行设计的热风微波耦合干燥设备, 在不同的热风温度（50～80℃）、微波功率密度（4.5～1.5 W/g）条件下对胡萝卜片进行干燥,研究这2个因素对耦合干燥的影响。选取热风温度（50、60、70℃）、微波功率密度（3.5、2.5、1.5 W/g）、热风风速（0.5、1.0、1.5 m/s）进行正交试验,试验结果表明：耦合干燥各因素对干燥速率影响的主次关系为微波功率密度>热风温度>热风风速。同时将热风微波耦合干燥与热风干燥、微波干燥进行比较,得出热风微波耦合干燥是一种快速、高效和节能的干燥方式,在农产品和食品的干燥中具有广阔的应用前景。     

辣椒热风干燥特性的研究(简报)

为了为辣椒热风干燥及设备参数的调整提供理论依据,该文对辣椒进行热风干燥试验,研究其在不同热风温度、风速和装载厚度条件下的热风干燥特性.分析试验得出的不同条件下的干燥特性曲线,然后运用Marlab软件对散点图进行有效拟合,并将其转化成干燥速率曲线.结果表明:温度对辣椒干燥的影响最大,其次为风速和装载厚度;辣椒的干燥过程在初期的大多数时间内处于恒速干燥阶段,然后则处于缓慢降速干燥阶段.     

基于低场核磁共振的热风干燥过程花生仁含水率预测模型

为研究热风干燥过程中花生仁内部水分的变化规律,该文采用热空气对开农71、开农8834-9、天府3号3个品种的湿花生进行干燥,监测干燥过程中花生果、花生仁与花生壳含水率的变化;并利用低场核磁共振技术(LF-NMR)研究干燥过程中花生仁内部自由水、弱结合水和结合水的变化情况;建立花生仁水分弛豫峰占比与其含水率之间的数学关系,提出了一种花生含水率的快速检测方法。结果表明,由于花生仁和花生壳化学组成不同,仁和壳干燥曲线呈现不同的变化趋势。LF-NMR弛豫图谱显示干燥过程中,自由水弛豫峰逐渐消失,结合水和弱结合水弛豫峰面积无明显变化规律,油脂峰峰面积基本不变,说明花生仁在干燥过程中油脂的含量无明显变化。建立的花生仁国标法实测含水率y与核磁共振弛豫谱图得到的总水分峰占比(T21+T22+T23)的拟合方程R2为0.888 4。经验证,该方程能较好地对未知含水率的花生仁样品进行预测。因此,低场核磁共振技术可以用于花生仁含水率的快速检测。     

风干白鲢的热风干燥模型及内部水分扩散特性（简报）

白鲢(Hypophthalmichthyx mortitrix)鱼块经腌制后,用热风干燥制成风干鱼,研究鱼块干燥曲线及内部水分扩散特性,为风干白鲢的工业化生产提供理论参数.结果表明,提高热风温度和风速能明显加快鱼块的干燥速率、缩短干燥时间.基于Fick扩散定律建立的风干白鲢的干燥模型具有较高的拟合精度.干燥过程中鱼块的有效水分扩散系数随含水率的降低先减小后增大,随热风温度和风速的提高而增大.平均有效水分扩散系数为1.3×10-11-4.3×10-11m2/s.     

微波真空与热风组合干燥扇贝柱的研究

利用不同的微波真空和热风组合方式对扇贝柱进行干燥试验研究,并与单纯微波真空干燥及单纯热风干燥进行比较,研究结果表明,利用微波真空+热风+微波真空的组合干燥方式进行扇贝柱的干燥,所需干燥时间比单纯热风干燥缩短50%以上,干燥扇贝柱的收缩率和复水率比单纯微波真空干燥均有不同程度的改善,抗破碎能力明显优于热风干燥。在微波功率和真空度分别为3 W/g和0.090 MPa、热风干燥温度为70℃的条件下,利用MV5(min)+AD120(min)+MV和MV5(min)+AD180(min)+MV两种组合干燥方法,所得干燥扇贝柱的10 min复水率和20 min复水率分别达到42.19%、89.85%和83.2%、106.5%,收缩率减小到49.43%和53.71%,干燥扇贝柱具有良好的感官品质(色泽嫩黄、表面无缝隙、形状保持完好等)和适中疏密程度的组织结构,是较优的扇贝柱干燥参数组合。     

圣女果分段式变温变湿热风干燥特性

为提高圣女果制干品质、缩短干燥时间,和降低能耗,该文采用分段式内循环热风干燥技术,利用4种干燥工艺,对圣女果在不同温湿度以及切分方式下的干燥特性进行研究。试验结果表明:圣女果在干燥过程中存在着预热阶段和降速阶段。采用分段式内循环热风干燥圣女果在干燥室内的温度分别为50、60、65和70℃,对应的相对湿度分别为70%、50%、30%和10%,时间分别为0.5、2.5、2 h和直至结束时,沿轴向切分,干燥后圣女果的感官评分为8.5分,圣女果达到终了含水率的时间为10 h,此时干燥速率最快,达到了较理想的试验结果。在同等干燥条件下,干燥速率快慢依次为轴向切分斜切径向切分。该研究为热风干燥技术应用于圣女果的干燥理论提供了技术依据。     

西洋参分段式热风干燥动力学模型构建

针对直接将干燥时间带入干燥动力学模型无法准确得到分段式干燥各干燥阶段水分比的问题,提出了一种适用于分段式干燥的干燥动力学模型计算方法,可用于分析分段式干燥过程中水分比变化规律。对西洋参进行了干燥试验研究并对试验结果进行了非线性拟合,表明Modified Page模型适用于西洋参热风干燥的干燥动力学;通过对干燥条件和干燥常数的线性回归分析得到了偏回归系数,基于该偏回归系数对西洋参分段式干燥过程进行分析,得到了西洋参分段式热风干燥中各段的干燥动力学模型。利用所提出的计算方法对西洋参分段式干燥过程中水分比变化情况进行了计算,并将计算结果与西洋参分段式热风干燥试验结果进行了对比分析,发现计算结果与试验结果最大相对误差为7.44%,平均相对误差仅为1.78%。表明所提出的分段式干燥动力学模型计算方法可用于分析西洋参干燥过程中的水分比变化。     

基于LF-NMR及不同干燥方法的哈密瓜片含水率预测模型

为建立稳健、适用范围更广的哈密瓜片含水率预测模型,采用不同干燥方法(热风干燥(Hot Air drying,HA)和红外辐射干燥(Infrared drying,IR)),在相同温度水平下(50、60、70℃)对哈密瓜片进行干燥,采用低场核磁共振技术(Low-Field Nuclear Magnetic Resonan...     

基于傅里叶变换近红外光谱的籽棉含水率无损检测

为了实现对籽棉含水率的快速、无损检测,该研究采用傅里叶变换近红外光谱技术建立籽棉含水率定量检测模型。首先探究了籽棉样本密度对于光谱曲线的影响,该研究发现样本密度大小对光谱曲线影响显著,密度越小光谱信号越强,当样品密度不低于0.088 6 g/cm³时,光谱曲线变化趋于平稳。通过采集籽棉样本在3 900～11 000 cm^-1波数范围的吸光度光谱数据,并应用了9种预处理方法对原始光谱数据进行处理。发现一阶导数结合消除趋势(first derivative-detrending,FD-DT)预处理方法在偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型建立时表现最佳。使用了竞争自适应重复加权法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)、信息增益法(information gain,IG)、连续投影法(successive projections algorithm,SPA)和相关系数(correlation coefficient,CC)等算法,来获...     

玉米丸粒化种子的薄层干燥试验及其干燥模型

玉米丸粒化种子刚制成后其含水率比较大，必须及时干燥。其干燥工艺的合理选择对提高干燥效率，减少能耗，保证质量非常重要。采用正交试验的方法，对玉米丸粒化种子进行了3因素3水平的干燥试验，得出其干燥曲线为指数曲线，并分析各试验因素对干燥特性的影响。同时对不同风温下的干燥曲线进行了模型比较，采用多元线性回归分析程序，经拟合得出适合于玉米丸粒化种子的数学模型为Page模型。玉米丸粒化种子干燥特性不同于非丸粒化种子，丸粒化种子有其特定的薄层干燥方程。该模型能较好地预测各干燥阶段的干燥速率及含湿量，确定合理的干燥工艺以便调控干燥环境，达到高效低耗的目的。