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。     

低频超声介入对玛咖切片冷风干燥特性及品质的影响

冷风干燥能够得到高质量的产品,但其干燥时间长,干燥效率低。为提升玛咖切片冷风干燥效率,将低频超声介入至玛咖切片冷风干燥过程中。研究超声功率和冷风干燥温度对玛咖冷风干燥特性、产品色差、复水比和玛咖酰胺含量的影响,并通过逐步回归分析法得到各指标与干燥参数间的数学模型。试验采用Weibull分布函数对干燥过程进行拟合,以表征低频超声介入下玛咖冷风干燥动力学。结果表明,随着超声功率和干燥温度的提升,玛咖干燥耗时不断降低;Weibull分布函数能够表征超声介入下的玛咖冷风干燥动力学,整个干燥过程处于降速干燥阶段;玛咖低频超声联合冷风干燥的有效水分扩散系数在5.15×10~(-10) m~2/s～9.52×110~(-10) m~2/s;低频超声的介入能够提升干制品品质。低频超声能够作为一种有效的手段介入到玛咖冷风干燥过程中,从而提升干燥效率和产品品质。     

基于Weibull分布函数的双孢菇热泵干燥特性研究

为提升双孢菇干制品品质,采用热泵式冷风干燥对双孢菇进行脱水处理,以双孢菇热风干燥和冷冻干燥为参照实验,对不同热泵式冷风干燥条件下(进口风速、干燥温度)双孢菇的干燥耗时、干燥能耗、产品硬度以及产品白度进行研究;利用Weibull分布函数对双孢菇热泵式冷风干燥过程中的水分扩散机制进行分析;基于干燥效率指标和产品品质指标,采用加权综合评分法对双孢菇热泵式冷风干燥过程进行评价。实验表明:加快进口风速干燥耗时最小值比最大值降低9.09%,提升干燥温度干燥耗时最小值比最大值降低27.27%;干燥温度对双孢菇热泵式冷风干燥能耗、产品硬度和产品白度影响更为显著(p<0.05);Weibull分布函数能够准确描述(R2>0.99)双孢菇热泵式冷风干燥过程,不同干燥条件下双孢菇冷风干燥的形状参数均小于1,整个干燥主要受内部水分扩散控制;相对于冷冻干燥,双孢菇热泵式冷风干燥耗时及能耗分别降低了50%和26.35%;而相对于热风干燥,冷风干燥技术将双孢菇干制品的产品硬度降低13.44%,同时干制品产品白度提升了59.92%;实验操作条件范围,双孢菇冷风干燥最佳干燥条件为25 ℃干燥温度和2 m/s进口风速。结论:热泵式冷风干燥技术能够提升双孢菇干制品品质同时降低干燥耗时和能耗。     

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。     

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。     

基于Weibull分布函数的浆板热风干燥特性

以未漂硫酸盐针叶木浆为干燥对象,研究了热风温度和风速对浆板干燥特性的影响。利用Weibull分布函数对浆板的干燥特性曲线进行了模拟,并建立热风温度、风速与模型中参数(尺度参数α、形状参数β)的定量关系。结果表明,Weibull分布函数可以很好地模拟浆板的热风干燥过程;模型的尺度参数α与热风温度和风速有关,并且随热风温度和风速的升高而降低;模型的形状参数β与热风风速有关,随热风风速的升高而降低;浆板热风干燥过程的估算水分扩散系数在2. 116×10-7～3. 251×10-7m2/s之间,干燥活化能为14. 8 kJ/mol。     

基于Weibull分布函数对猕猴桃切片中短波红外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,本试验以猕猴桃切片在不同的中短波红外干燥干燥温度(50、60、70、80℃)、干燥功率(675、1350、2025 W)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分析。结果表明:Weibull分布函数能够很好地模拟猕猴桃切片的中短波红外干燥过程;尺度参数α与干燥温度和干燥功率均有关,并且随着干燥温度和红外功率的升高而降低;而干燥温度和红外功率对形状参数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1.06×10-7~3.51×10-7 m2/s范围内随着温度的升高而增大;通过阿伦尼乌斯方程计算出功率为675、1350和2025 W时,干燥活化能分别为32.55、27.02和28.07 kJ/mol。该研究为Weibull分布函数在猕猴桃中短波红外干燥技术的运用提供了技术依据。     

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。     

不同切片方式对黄秋葵热风干燥特性的影响

为提升黄秋葵热风干燥效率和产品品质,实验采用两种不同的切片方式处理新鲜黄秋葵。研究了不同切片方式对黄秋葵热风干燥特性及感官评价的影响;利用Weibull分布函数对黄秋葵热风干燥曲线进行拟合,并分析整个干燥过程;采用模糊数学法对干燥产品进行感官评价。研究表明:Weibull分布函数能够准确的描述黄秋葵整个热风干燥过程中水分比随干燥时间的变化规律,其决定系数R2和离差平方和χ2分别在0.994~0.998和8.57×10-4~9.12×10-4之间;不同切片方式下,黄秋葵热风干燥过程中Weibull分布函数的形状参数均小于1,整个热风干燥过程为降速干燥,其干燥过程主要受内部水分扩散的控制;黄秋葵有效水分扩散系数在2.66×10-10~6.97×10-10 m2/s之间,符合食品物料干燥有效水分扩散系数10-12~10-8 m2/s数量级范围;黄秋葵横切处理能够提升其热风干燥产品消费者的接受程度。通过对比不同切片方式下黄秋葵热风干燥行为发现,新鲜黄秋葵横切处理方式较适合应用于高品质黄秋葵干制品加工过程中。     

高压静电场对杏子热风干燥特性及色泽影响

研究干燥温度、风速以及高压静电场对杏子干燥特性及色泽变化的影响。结果表明:1提高干燥温度或风速均能缩短干燥时间;2 Weibull函数可以用于模拟杏子的干燥,尺度参数α与干燥温度和风速有关,并随干燥温度或风速的增加而减小,形状参数β与干燥方式有关;3杏子热风干燥的水分有效扩散系数在1.88×10-10~3.18×10-10 m2/s范围内变化,而干燥活化能为35.90kJ/mol;4干燥温度对干燥后杏子的色泽变化有重要影响,增加高压静电场可获得较好的色泽。     

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。     

玛咖真空远红外干燥特性及品质特征研究

实验采取真空远红外干燥技术对玛咖进行脱水处理,以提升其干制品品质,研究了不同干燥条件对玛咖真空远红外干燥特性及品质特征的影响;采用逐步回归分析构建了玛咖干制品的品质与干燥条件之间的数学模型。结果表明:降低干燥压强、提升辐射板温度均能降低干燥耗时,加快干燥速率,且红外辐射板温度对干燥速率的影响更为显著(P0.05);降低红外辐射板温度和增加干燥压强均能提升玛咖干制品品质,但红外辐射板温度对品质特征影响更显著(P0.05);Weibull分布函数能够准确描述(R~20.99)玛咖真空远红外干燥过程中水分比随时间的变化规律,不同干燥条件下玛咖真空远红外干燥Weibull分布函数的形状参数均小于1,整个干燥过程为降速干燥,主要受物料内部水分扩散的影响;玛咖真空远红外干燥有效水分扩散系数在(2.3684×10~(-12)~3.7283×10~(-12))m~2/s之间,且受辐射板温度影响更明显;逐步回归分析能够准确构建(R~20.99)玛咖干制品品质与干燥条件之间的数学模型。     

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。     

过热蒸汽干燥对玉米裂纹率的影响及其工艺优化

为降低高温快速干燥后玉米裂纹率,分别以热风和过热蒸汽为干燥介质,农户田间玉米为供试材料,对比研究在不同干燥温度、风速、缓苏温度条件下玉米裂纹率和裂纹表现形式的变化规律。结果表明,在相同的工艺参数条件下过热蒸汽干燥后玉米裂纹率均低于热风干燥且具有较好的裂纹表现形式,优化后工艺参数为过热蒸汽温度150℃、风速3 m/s、缓苏温度50℃。玉米过热蒸汽干燥及缓苏操作可以提升干燥效率的同时保证较低的玉米裂纹率,具有较大的开发价值。     

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。     

马铃薯超声强化冷风干燥及品质特性

为探讨直触式超声对马铃薯冷风干燥的强化效应,利用超声-热泵式冷风干燥设备进行干燥实验,研究不同超声功率及冷风温度对马铃薯干燥过程、微观结构及主要营养成分的影响。结果表明：提高超声功率及干燥温度能够明显缩短马铃薯所需干燥时间,较低温度下的超声强化效果优于较高温度;马铃薯超声强化冷风干燥呈先恒速、后降速的干燥过程,表明该干燥过程由表面扩散控制转化为内部扩散控制;超声强化能够增大和增多物料表面的微细孔道,从而有利于水分传递;Weibull分布函数可很好地拟合马铃薯超声强化冷风干燥过程,利用该模型计算所得的估算水分扩散系数Dcal随着干燥温度和超声功率的升高而增大,表征干燥时间的尺度参数α则随着超声功率的升高而减小;冷风温度和超声功率对干燥产品的总酚、总黄酮、VC含量有显著影响（P＜0.05）,在冷风干燥过程中施加超声辅助处理有利于提高营养成分含量。利用层次分析法计算得到的优化参数为干燥温度10 ℃、超声功率48 W时,对应的总酚、总黄酮、VC含量分别为296、52、96 mg/100 g。因此,将超声强化技术用于马铃薯冷风干燥中能够显著缩短干燥时间并有效保护产品品质。     

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。     

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。     

白萝卜薄层热风干燥特性及其数学模型

以新鲜白萝卜为原料,研究在不同的热风温度、热风风速和切片厚度条件下,白萝卜的热风干燥特性。通过试验数据拟合,比较7种数学模型在白萝卜热风干燥过程中的适用性。结果表明:白萝卜热风干燥以降速过程为主,无明显的恒速阶段。干燥温度、切片厚度对白萝卜的干燥速率影响较大,风速影响较小。干燥温度越高、切片厚度越薄、风速越快,干燥用时越短。通过比较各模型的相关系数(R~2)、卡方值(χ~2)和均方根误差(RMSE),结果显示Page模型的拟合效果最好,该模型的R~2为0.997 6、χ~2为2.615×10~(-4)、RMSE为0.014 6。且用模型外的试验数据进行验证,也表现出较好的拟合度。白萝卜的有效水分扩散系数(Deff)为7.560×10~(-10)~2.130×10~(-9),随着干燥温度、风速和切片厚度的增加而增大。白萝卜的干燥活化能为26.34kJ/mol。此外,还对白萝卜片干燥前后的色差进行了测定和分析,结果表明:在50~80℃时,随着温度的增加,干燥成品的L~*值逐渐降低,而b~*、a~*以及总色差ΔE~*值呈升高的趋势。     

菠菜脉动式气体射流冲击干燥特性及干燥模型

研究了菠菜在不同干燥温度、风速及物料堆积层数下的脉动式气体射流冲击干燥特性,建立了干燥动力学模型。试验表明:菠菜的干燥时间随干燥温度和风速的升高而减少、随物料堆积层数的增加而增加,整个干燥过程均为降速干燥;菠菜的水分有效扩散系数为(4.7190×10~(-12)～1.5619×10~(-11))m~2/s,干燥活化能为45.35 k J/mol;Midilli-Kucuk模型能很好地描述菠菜脉动式气体射流冲击干燥过程中水分比的变化规律。