黄芪切片热风干燥特性及动力学模型研究

分别研究热风温度(40,50,60℃)、风速(0.4,0.8,1.2m/s)和切片厚度(3,6,9mm)对黄芪切片热风干燥曲线、有效水分扩散系数、复水比和色差的影响,利用Weibull分布函数对试验数据进行拟合,并计算黄芪切片热风干燥活化能。结果表明:黄芪切片热风干燥属于降速干燥过程,热风温度和切片厚度对干燥时间影响较大,干燥过程服从Weibull分布函数(R~2=0.995 1~0.999 2);有效水分扩散系数为0.321×10~(-7)~1.178×10~(-7) m~2/s,热风温度和切片厚度对其影响较大,呈正相关性;干燥活化能为56.49kJ/mol,说明干燥操作较易实现;黄芪切片干制品复水比为2.02~2.43,随热风温度的升高而减小,随切片厚度的增加而增大;色差为1.96~7.01,随热风温度和风速的增加而增大,随切片厚度的增加而减小。     

用Weibull函数分析单粒莲子热风干燥的水分扩散系数和活化能

为了研究单粒莲子在不同温度(50、60、70、80、90℃)条件下热风干燥的干燥特性、水分扩散系数及活化能,利用Weibull函数及经验模型对单粒莲子干燥过程进行模拟分析。结果表明:Weibull函数和Midilli模型可以很好地拟合单粒莲子的热风干燥过程;尺度参数α随干燥温度的升高而减小(p0.05);干燥温度对形状参数β的影响较大(p0.05);计算得到干燥过程中估算的水分扩散系数为(8.79×10~(-9)~2.45×10~(-8))m~2/s,水分有效扩散系数为(4.73×10~(-10)~1.31×10~(-9))m~2/s,活化能为22.61 kJ/mol,水分扩散系数随温度的升高而增大。该研究为Weibull分布函数应用于莲子干燥提供参考。     

黄秋葵冷风干燥动力学及品质数学模型研究

将冷风干燥技术应用于黄秋葵脱水处理中,研究不同干燥条件对黄秋葵干燥及品质特征的影响;在Weibull分布函数的基础上对黄秋葵冷风干燥曲线进行拟合以表征黄秋葵冷风干燥动力学行为;利用Fick第二扩散定律对黄秋葵冷风干燥有效水分扩散系数进行计算;通过逐步回归分析构建黄秋葵干制品品质与干燥条件之间的数学模型;以干燥特性和品质指标为依据,对整个干燥过程进行加权综合评价。结果表明:随着进口风速和干燥温度的增加黄秋葵冷风干燥耗时明显降低,且干燥温度对干燥耗时的影响更为显著(P0.05);黄秋葵冷风干燥有效水分扩散系数在1.953 1×10~(-12) m~2/s~4.9685×10~(-12) m~2/s之间,且干燥温度对其影响更为显著(P0.05);干燥温度对黄秋葵冷风干燥干燥能耗及产品品质影响更为显著(P0.05);Weibull分布函数能够准确描述(R20.99)黄秋葵冷风干燥过程;通过加权综合评分发现在试验选定范围下最适合应用于黄秋葵冷风干燥加工中的冷风干燥条件为:30℃的干燥温度和1.5 m/s的进口风速。     

不同干燥方式下海马干燥特性及其数学模型

采用热风干燥、真空干燥和冷风干燥对海马进行干燥,比较不同干燥工艺下海马的干燥特性、水分有效扩散系数以及活化能的区别,并建立海马的干燥动力学模型。获得了50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃及100 ℃条件下海马热风干燥特性曲线,50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃及90 ℃条件下海马真空干燥特性曲线,20 ℃、30 ℃及40 ℃条件下海马冷风干燥特性曲线。以R2、χ2和RMSE为评价指标,选用13种典型干燥模型对海马的干燥曲线进行拟合,结果表明Page模型和Midilli模型最适合描述海马热风干燥过程;Page模型和Weibull模型可以准确描述海马真空干燥过程;Page模型、Logarithmic模型和Weibull模型可以很好的描述海马冷风干燥过程。海马热风干燥、真空干燥及冷风干燥的有效水分扩散系数Deff分别在1.1714×10-10 m2/s~6.7873×10-10 m2/s、4.9252×10-10 m2/s~10.4920×10-10 m2/s和2.3510×10-10 m2/s~4.0174×10-10 m2/s区间内,活化能分别为37.05 kJ/mol、18.75 kJ/mol和20.55 kJ/mol。     

黄秋葵热风与远红外干燥特性、动力学及品质的比较

为获得黄秋葵干燥工艺条件,选取不同干燥方式、干燥温度对黄秋葵进行干燥,研究不同干燥工艺条件对干燥特性、动力学和品质的影响。结果表明：热风干燥速率受干基含水率的影响大,远红外干燥速率受干基含水率的影响小。Midilli 模型能准确描述黄秋葵热风和远红外干燥过程。在相同温度下,热风干燥的有效水分扩散系数比远红外干燥的大0.52～1.10 倍,热风干燥所需活化能比远红外干燥所需活化能低5 481.76 J/mol。干制品的VC 降解、复水比和硬度受温度和时间累积效应的影响。以干燥特性、动力学和干制品品质为指标,基于主成分分析获得黄秋葵干燥条件,热风温度70 ℃,干燥时间为300min,有效水分扩散系数为1.36×10-9m2/s,所得干制品VC 含量7.71mg/100g、复水比6.03、硬度3.25 N。     

番木瓜热风干燥特性分析

探讨不同干燥温度和不同切片厚度条件下番木瓜的热风干燥特性。通过9种数学模型对番木瓜热风干燥试验数据进行拟合,结果表明:同大多数农产品干燥一样,番木瓜热风干燥主要为降速过程。不同干燥温度和物料厚度番木瓜热风干燥的水分有效扩散系数Deff的变化范围分别是1.798 4×10-8~3.323 3×10-8,0.579 3×10-8~2.852 2×10-8 m2/s,由此可以看出番木瓜热风干燥的水分有效扩散系数随着干燥温度和物料厚度的增大而增大;Page模型是番木瓜热风干燥过程的最适模型,平均R2值、SSE值、RMSE值和X2值分别为0.998 1,0.003 3,0.012 4,0.000 2。经回归分析,得到温度、厚度与有效水分扩散系数Deff的关系表达式。研究结果可以为生产实践中预测番木瓜热风干燥的水分变化提供参考。     

马铃薯片热风干燥特性及收缩动力学模型

为提高马铃薯片的热风干燥效率及品质,控制其干燥过程中的收缩变形,本文研究了不同热风温度（45、55、65、75 ℃）和切片厚度（3、5、7、9 mm）对马铃薯片热风干燥特性曲线、有效水分扩散系数及活化能等指标的影响。结果表明,干燥室内热风温度越高、马铃薯切片厚度越小时,干燥速率越快。在研究范围内,马铃薯片的有效水分扩散系数在5.02×10?10~11.53×10?10 m2/s范围内,其值随热风温度升高或切片厚度减小而增大。此外,研究发现Weibull分布函数能够很好地描述马铃薯片的降速干燥过程和收缩动力学模型。通过Arrhenius方程计算得到马铃薯片的干燥活化能和收缩活化能分别为27.35和46.44 kJ/mol,马铃薯片干燥比收缩消耗活化能少。本研究为马铃薯片在热风干燥加工中水分迁移和体积收缩变化的预测提供了理论依据和技术支撑。     

基于Weibull分布函数的枸杞微波干燥过程模拟及应用

为了探究Weibull分布函数中各参数的影响因素及其在枸杞微波热风联合干燥中的应用,以枸杞在不同脉冲比(脉冲比1.5:2 min/1 min;脉冲比1.67:3 min/2 min;脉冲比2:1 min/1 min)、微波功率(185、200、215 W)、微波介入时枸杞含水率(30%,40%,50%)条件下的干燥过程为研究对象,利用Weibull分布函数对其干燥动力学曲线进行模拟并通过建立的Weibull模型对枸杞微波干燥过程中的水分有效扩散系数和干燥活化能进行分析。实验表明:Weibull分布函数能够较好地模拟枸杞的微波干燥过程;尺度参数α与微波脉冲比、微波功率以及含水率均有关,并且随着微波功率的升高而降低,随着微波脉冲比和含水率的升高而升高;而初始含水率、脉冲比和微波功率对形状参数β的影响较小;根据Weibull分布含水分析得到枸杞的水分有效扩散系数为1.7×10~(-5)~3.2×10~(-5)m~2/h以及枸杞的干燥活化能为54.78 k J/mol。     

百合热风薄层干燥特性及干燥品质

为提高规模化生产的百合品质,缩短干燥周期,以兰州百合为试样,运用JK-LB1700型薄层干燥试验台制干。系统研究了不同热风温度(60,70,80,90℃),热风速度(0.5,1.0,1.5,2.0m/s)和湿度(20%,30%,40%)对百合热风薄层干燥速率、色泽ΔE*值、VC含量、复水比的影响及各指标的变化规律;通过Weibull分布函数模拟了百合干燥过程及水分扩散规律。结果表明:随热风温度、热风速度增大百合热风薄层干燥时间显著缩短(P<0.01),不同相对湿度下无差异,但在干燥前期湿度大小与物料干燥速率呈正相关,后期呈负相关。采用Weibull分布函数能够准确(R2>0.99)描述百合热风薄层干燥过程,基于Weibull分布函数可准确获得百合薄层干燥水分有效扩散系数(1.213×10-6~3.992×10-6 m2/s),Deff值不仅受干燥参数影响,也受干燥设备和试样贮存时间的影响。试验干燥参数对百合品质指标色泽ΔE*值、VC含量和复水比的综合影响大小依次为干燥温度>热风速度>相对湿度,品质指标色泽ΔE*值和VC含量受干燥参数影响较大,复水比较小。     

基于Weibull分布函数猕猴桃切片微波真空干燥过程模拟及应用

为了探究Weibull分布函数中各参数的影响因素及其在干燥中的应用,以猕猴桃切片在不同的微波真空干燥功率(330,460,590W)、真空度(-50,-70,-90k Pa)条件下的干燥过程为研究对象,利用Weibull分布函数对其干燥动力学曲线进行模拟、分析,结果表明:Weibull分布函数能够很好地模拟猕猴桃切片微波真空干燥过程;尺度参数α与微波功率和真空度均有关,并且随着微波功率和真空度的升高而降低;而干燥变量对形状参数β的影响较小。通过计算求出干燥过程中的估算水分有效扩散系数,其值在3.45078×10-7~6.74613×10-7m2/s范围内随着微波功率和真空度的升高而增大;通过阿伦尼乌斯方程计算出真空度为-50,-70和-90 k Pa时,干燥的活化能分别为1.34701,1.49099和1.57108 W/g。本研究为Weibull分布函数在猕猴桃切片微波真空干燥技术提供了技术依据。     

苹果热风干燥工艺优化和特性分析

为提高苹果片的热风干燥品质,采用超声波和护色剂（0.1%的NaCl、1.0%的蔗糖和0.8%的海藻糖）的预处理方法,并以热风温度、切片厚度和预处理作为试验因素,对苹果片进行热风干燥的正交实验研究并建立了苹果片热风干燥特性的数学模型。结果表明:干燥速率随切片厚度的减少、热风温度的升高而增加,超声波和护色剂都能促进干燥过程;苹果片最佳热风干燥工艺参数为热风温度为60℃,厚度为1.5 mm以及预处理方式为护色剂浸泡预处理;Weibull是模拟苹果片热风干燥特性的最优模型,干燥过程苹果片的有效扩散系数为1.1278×10-8~5.2940×10-8 m2·s-1。此次研究为实际苹果热风干燥提供依据。     

基于Weibull分布函数的超声强化热风干燥紫薯的干燥特性及过程模拟

为探讨直触式超声对热风干燥过程的强化效果,以紫薯为干燥试材,利用超声热风干燥设备,研究不同干燥温度(40、50、60、70℃)及不同超声功率(0、30、60 W)条件下,紫薯片的干燥特性和品质变化规律,并利用Weibull函数对干燥过程进行了动力学模拟。结果表明:随着干燥温度的升高和超声波功率的增加,干燥时间明显缩短,干燥速率显著提高;Weibull分布函数可实现较高的模型精度;尺度参数α范围在92.317~345.764 min之间,且随着干燥温度升高和超声功率增大而减小,形状参数β在0.817~1.032之间,表明超声强化热风干燥紫薯的干燥过程由内部扩散阻力控制;水分扩散系数D_(cal)的范围为1.205×10~(-10)~4.513×10~(-10) m~2/s,其值随干燥温度和超声功率的升高而增大;干燥活化能随着超声功率的增加而相应减少;在相同超声功率下,随着干燥温度升高,总酚和总黄酮含量基本呈现先升高后下降的趋势;在较低干燥温度条件下,增大超声功率有利于提高总酚和总黄酮含量,但在较高温度条件下,增大超声功率则不利于总酚和总黄酮成分的保持。将超声技术用于热风干燥过程的强化可有效提高干燥速率和干燥品质。     

香椿芽热泵式冷风干燥模型及干燥品质

为获得干燥速率快、品质高的香椿芽制品,以新鲜香椿芽为原料对其进行冷风干燥处理,研究不同干燥条件下香椿芽的干燥特性;采用Weibull函数模型对干燥曲线进行拟合并分析干燥过程;以干燥时间、干燥能耗、叶绿素含量、VC含量以及复水率为指标对不同条件下香椿芽冷风干燥过程进行加权综合评价;以热风干燥和真空冷冻干燥为参照,对比研究较优冷风干燥参数下香椿芽干制品的品质。结果表明,提升干燥温度、进口风速以及减少装载厚度均能显著减少香椿芽冷风干燥耗时（P＜0.05）,不同干燥条件对干燥耗时的影响程度由大到小为：温度＞进口风速＞装载厚度;Weibull函数模型能够准确描述香椿芽冷风干燥过程中水分含量变化过程（R2＞0.9）,其形状参数均小于1,整个干燥过程为降速干燥,主要由内部水分扩散控制;香椿芽冷风干燥有效水分扩散系数在（6.272～9.637）×10－9 m2/s之间,均属于10－9数量级,且受温度的影响最大;当干燥温度、装载厚度和进口风速分别为20 ℃、3.0 mm、2 m/s时,香椿芽冷风干燥的综合评分值最高,实验范围内,该条件较适合应用于香椿芽的冷风干燥中;相对于热风干燥而言,冷风干燥产品的品质更接近真空冷冻干燥产品的品质。     

黄秋葵真空干燥行为及干燥参数的响应面试验优化

为得到品质较高的黄秋葵干制品,采用真空干燥处理黄秋葵,直至其水分含量低于（5±0.5）%（湿基含水率）。采用含水率、复水比、灰度、总色差以及VC含量等指标来评价黄秋葵真空干燥过程中的品质特性,并通过非线性拟合得到适用于黄秋葵真空干燥的水分比变化的数学模型。为得到干燥速率快、品质高的干燥参数,以干燥温度、系统压强和切片厚度为试验因素,以干燥速率和VC含量为指标对黄秋葵真空干燥参数进行响应面试验优化。此外,采用模糊数学法对最佳干燥参数条件下的黄秋葵干制品进行感官评定。结果表明：Logarithmic模型能够描述出黄秋葵真空干燥过程中水分比的变化规律;干燥温度、系统压强、切片厚度分别为60 ℃、18 kPa和10 mm时黄秋葵综合加权评分值最高为0.911,该干燥条件下黄秋葵真空干燥的平均干燥速率和VC含量分别为1.059 kg/（kg·h）和8.315 mg/100 g干物质,均处于一个较高的水平。同时,通过模糊数学分析发现最佳参数组合条件下的产品能够被消费者接受。     

Characterization of hot air drying and microwave vacuum drying of fingerroot (Boesenbergia pandurata)

Fingerroot (Boesenbergia pandurata) was subjected to hot air drying and microwave vacuum drying. Effective moisture diffusion coefficient during the hot air drying at 60 and 70 °C were 0.2073 × 10^?10 and 0.4106 × 10^?10 m² s^?1 respectively. By using the microwave vacuum drying (13.3 kPa) at the power of 2880 and 3360 W, the effective moisture diffusion coefficient were increased to 5.7910 × 10^?10 and 6.8767 × 10^?10 m² s^?1 respectively. Based on Lewis model, drying rate constants were 0.0002, 0.0004, 0.0061 and 0.0072 s^?1 for the hot air drying at 60 and 70 °C and the microwave vacuum drying at 2880 and 3360 W respectively. Compared with the hot air drying, the microwave vacuum drying decreased drying time by 90%. Rehydration ability of the microwave vacuum dried samples was also significantly improved (P ≤ 0.05), because of porous structure. In addition, the rehydrating water of the microwave vacuum dried samples contained higher b*‐value (yellowness) than that of the hot‐air‐dried samples (P ≤ 0.05).     

预处理方式及干燥温度对养心菜热风干燥特性与品质的影响

为了解决养心菜干燥生产过程中干燥时间长、能耗高、干燥效率低等问题,本文研究了不同预处理方式（切段、压扁、压扁+切段）、温度（60、70、80 ℃）对养心菜热风干燥特性的影响,以及全株、茎、叶干燥特性的差异,建立干燥过程数学模型,并分析不同预处理方式、热风温度对养心菜品质的影响。结果表明:提高热风温度以及进行压扁、压扁+切段预处理可以显著提高干燥速率（P<0.05）,压扁+切段处理下热风温度80 ℃干燥时间仅为70 ℃、60 ℃的47%、21%;热风温度80 ℃下压扁、压扁+切段处理干燥时间仅为未处理组的40%、35%;另外压扁+切段预处理可以大幅降低茎秆干燥时间,提高茎叶干燥均匀性。Weibull干燥模型与试验数据的拟合度均高于0.99。提高热风温度以及进行预处理有利于减少全株养心菜可溶性蛋白质损失,但会造成VC含量的下降。在热风温度80 ℃、压扁+切段预处理下可溶性蛋白含量最高,达到6.577 gprot/L;而VC含量在热风温度80 ℃、切段预处理下最高,达到8.503 mg/100 g。在相同干燥条件下,茎、叶单独干燥后可溶性蛋白含量均高于整株。热风温度80 ℃与压扁+切段预处理为养心菜最合适的干燥工艺。本研究的结果可以为养心菜干燥工艺的优化提供理论基础,有利于提高其干燥加工的效益。     

玛咖切片的微波真空干燥特性及品质特征

为缩短玛咖切片干燥时间,提升干制品品质,实验采用微波真空干燥技术对玛咖切片进行脱水处理,研究了其在不同干燥条件下的干燥及品质特征;通过逐步回归分析构建了干制品品质与干燥条件之间的数学模型;利用加权综合评价对不同条件下玛咖微波真空干燥过程进行对比研究。结果表明:微波密度对干燥速率及产品品质的影响更为显著(p0.05);Weibull分布函数能够高精度描述(R~20.99)玛咖切片微波真空干燥过程中水分比随时间的变化规律;玛咖切片微波真空干燥有效水分扩散系数在2.98×10~(-12)～5.08×10~(-12)m~2/s之间,且有效水分扩散系数受微波密度影响更明显;逐步回归分析能够准确构建(R~20.99)玛咖切片干制品品质与干燥条件之间的数学模型;当微波密度和干燥压强分别为1.5 W/g和300 Pa时,玛咖微波真空干燥过程综合评分值最高,该条件最适合应用于玛咖切片微波真空干燥。     

海鲜菇热风干燥特性及其动力学研究

利用热风对海鲜菇进行干燥,考察了干燥温度对海鲜菇干燥特性的影响,并用3种常用的干燥经验模型对其进行拟合。结果表明干燥温度对海鲜菇干燥的特性影响较大,随着干燥温度的升高,干燥效果提高明显。海鲜菇的热风干燥过程分为加速、降速和恒速3个阶段,其中降速为主要阶段。Page方程较适用于海鲜菇的热风干燥动力学模型的描述,可以用来控制与预测海鲜菇的热风干燥过程。海鲜菇的水分有效扩散系数随着热风干燥温度的升高而增大,当热风温度从333 K增加到353 K时,其水分有效扩散系数从1.62448×10-9 m2/s增加到4.32343×10-9 m2/s,海鲜菇热风干燥的活化能为48.17 kJ/mol,该研究为海鲜菇干燥过程的设备选型、节能降耗及干品品质提升提供技术支持。