马铃薯超声强化远红外辐射干燥特性及神经网络模型研究

为研究马铃薯直触超声强化远红外辐射干燥规律,利用超声远红外辐射干燥设备,探讨超声功率及远红外辐射温度对马铃薯干燥特性和有效水分扩散系数的影响,并构建了Elman、RBF、BP 3种神经网络模型。结果表明:提高超声功率及辐射温度能够改善物料内部传质和传热状况,进而减少干燥时间及提升干燥速率;超声的强化效果随超声功率的增大而加强,随着物料含水量的降低而逐渐减弱,随辐射温度升高先加强后减弱;有效水分扩散系数D_(eff)值为1.15×10~(-10)～3.18×10~(-10)m~2/s,提高远红外辐射温度及超声功率均能促使水分流动与扩散,从而提高D_(eff)值;3种神经网络模型均有较好的预测性能,其中使用优化算法的BP网络模型的预测值与真实值拟合精度最高,能够快速准确地预测马铃薯超声强化远红外辐射干燥过程中的含水率。     

紫薯远红外辐射干燥及品质特性

为探讨紫薯远红外辐射干燥特性及品质特性,利用远红外辐射干燥设备,研究辐射温度及辐射距离对紫薯 片远红外辐射干燥特性及总酚、总黄酮、总糖、VC等营养成分的影响。结果表明：随着辐射温度的升高和辐射距 离的缩短,紫薯所需干燥时间缩短,平均干燥速率显著提高;紫薯片远红外辐射干燥过程表现为降速干燥,说明其 干燥过程为内部扩散控制;紫薯远红外辐射干燥过程的有效水分扩散系数在2.42×10－10～4.64×10－10 m2/s之间,且 随着辐射温度的升高及辐射距离的缩短而增大;辐射温度及辐射距离对总酚、总黄酮、总糖含量及VC的保存率均 有显著影响,在不同辐射距离下辐射温度对各种营养成分的影响规律有较大差异;采用加权综合评分法,确定辐射 温度240 ℃和辐射距离14 cm为较优的干燥参数,对应的干燥时间、总酚含量、总黄酮含量、VC含量及总糖含量分 别为270 min、359.62、223.13、11.81 mg/100 g及30.71 g/100 g。将远红外辐射加热技术运用于紫薯干燥,可有效提 高干燥速率和保护产品品质,本研究可为远红外辐射技术在紫薯及其他农产品干燥中的应用提供参考。     

远红外辐射温度对猕猴桃干燥水分迁移的影响

利用低场核磁共振技术研究不同远红外辐射温度对猕猴桃内部水分状态与迁移的影响规律。结果表明:随着辐射温度的升高,猕猴桃所需干燥时间缩短,在120,160,200,240,280℃的辐射温度下平均干燥速率之比为1.001.301.542.002.50;远红外辐射干燥猕猴桃的有效水分扩散系数为2.85×10-10～7.03×10-10 m2/s,提高辐射温度有利于增大扩散系数值;猕猴桃中存在自由水、不易流动水和结合水3种状态水分;随着干燥的进行,自由水的相对比例逐渐减少,辐射温度由120℃升至280℃时,自由水去除所需时间可缩短75%;在干燥前期会有部分水分由高自由度向低自由度转变;干燥结束时,样品中残余水分以结合水为主;提高辐射温度可以促进各种水分状态之间的转变以及水分的去除。     

基于Weibull分布函数的百合真空远红外干燥过程模拟及应用

为了探究百合的真空远红外辐射干燥的干燥特性,研究红外辐射板温度、干燥室压力和物料厚度三因素对百合真空远红外辐射干燥品质的影响。结果表明:提高辐射板温度、减小干燥室压力和物料厚度,均能明显缩短干燥时间,提高干燥速率;Weibull分布函数能够很好地模拟百合的真空远红外干燥过程(R2=0.995 3~0.999 7);尺度参数α与辐射板温度极显著相关(P0.01),并随辐射板温度的升高而降低;形状参数β与干燥室压力及物料厚度有关;百合在干燥过程中的水分扩散系数Dcal在0.401 3×10-9~1.307 5×10-9 m2/s,干燥的活化能Ea为55.130 3kJ/mol,小于热风干燥的活化能86.911 2kJ/mol;降低干燥室压力有利于总酚含量的保持。辐射板温度140℃、干燥室压力12kPa时百合干制品色泽良好。研究结果可为百合真空远红外辐射干燥加工提供理论依据。     

热泵远红外联合干燥金银花的工艺优化及品质控制

为了提高金银花干燥综合品质,以热泵干燥温度、转换含水率、辐射板温度为自变量,以绿原酸、木犀草苷、花色苷含量及褐变度为质量控制指标,采用响应面分析方法优化热泵远红外联合干燥金银花的工艺条件。结果表明,所得回归模型预测值与试验值的误差绝对值均低于6%;归一化所得最佳干燥工艺为热泵干燥温度39 ℃、转换含水率55%、辐射板温度90 ℃,此时绿原酸含量为4.086 0 mg/g、木犀草苷含量为0.090 57 mg/g、花色苷含量为0.116 1 mg/g、褐变度为0.859 6;与热泵干燥相比,热泵远红外联合干燥时间缩短了52.1%,干燥能耗减少了59.8%,复水性提高了7.9%,绿原酸、木犀草苷和花色苷含量分别提高了3.3%、0.6%、1.3%,而金银花褐变度也降低了4.1%。说明热泵远红外联合干燥金银花方法可行。     

响应面法优化金银花真空远红外辐射干燥工艺

以金银花为干燥对象,进行真空远红外辐射干燥试验。通过二次回归正交试验,建立干燥速率和物料中绿原酸含量与辐射板温度、干燥室压力和物料量之间的数学模型,并进行方差分析。通过响应面分析,研究各干燥参数对干燥速率和绿原酸含量的影响情况。结果表明：回归模型具有良好的拟合性;对干燥速率和绿原酸含量的影响显著性顺序均为辐射板温度＞物料量＞干燥室压力;干燥速率随着板温的升高、压力的下降和物料量的减少而上升,绿原酸含量随着压力的下降和物料量的减少而上升,随着板温的升高,绿原酸含量先缓慢上升后下降。     

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。     

苹果片红外热风联合干燥特性研究

以苹果为原料,研究不同红外辐射距离和热风温度下苹果片的干燥特性,并对苹果脆片的干燥时间、色泽、硬度、脆度和复水性进行分析。结果表明,在苹果片红外-热风联合干燥过程中,热风温度对干燥时间和脆片品质影响显著;干燥过程为降速干燥,水分有效扩散系数范围在2.92×10~(-8)~8.85×10~(-8)m~2/s内,且随热风温度升高而增大;苹果片干燥活化能为75.67 k J/mol。苹果片在红外辐射距离50 mm,辐射功率1500 W,热风温度80℃,风速0.8 m/s的条件下,干燥时间仅162 min,并具有良好的色泽(L*值75.01,a*值8.92、b*值32.97)和质构(硬度1063.66 g,脆度0.531 s)。先红外后热风的联合干燥方式能有效抑制酶活和提高干燥速率,以及改善产品品质。     

白玉菇远红外干燥工艺优化及其对品质的影响

为提高白玉菇干制品质量,对白玉菇进行远红外干燥试验,通过单因素试验分析远红外温度、切片厚度和装载量对白玉菇干燥特性和干制品质量的影响,并进一步正交设计优化干燥参数。结果表明,单因素试验中远红外温度在50～70℃、切片厚度在2～6 mm、装载量在10～15 g/dm2白玉菇干基含水率、水分比、干燥速率较为适合。优化后各因素对干燥品质综合影响程度分别为:切片厚度>远红外温度>装载量,最佳干燥参数为:远红外温度60℃,切片厚度4 mm,装载量15. 00 g/dm2,此条件下白玉菇干制品亮度L*值为37. 81,VC含量为14. 52 mg/100 g,复水比为3. 12,感官评分为91,质量较优。该研究结果为远红外干燥白玉菇产业化生产提供参考。     

基于威布尔分布函数的金银花气调干燥实验研究

以金银花为研究对象,进行充入氮气调节氧气体积分数的气调干燥实验研究。结果表明：提高干燥温度可显著缩短干燥时间,降低氧气体积分数可略微缩短干燥时间;采用威布尔分布函数拟合干燥曲线,决定系数R2、平均误差MBE及均方根误差RMSE的区间分别为0.992 5～0.999 6、0.001 3～0.007 4及0.003 8～0.017 5,其尺度参数随温度的升高而显著降低,随氧气体积分数的升高而略微增大,而形状参数稍大于1;水分扩散系数随温度的提高及氧气体积分数的降低而增大,绿原酸含量随着氧气体积分数及干燥温度的下降而升高。因此,威布尔函数能很好地描述金银花气调干燥的水分比动力学,气调干燥可有效提高金银花的产品品质。     

白玉菇中短波红外干燥特性及动力学模型

为提高白玉菇的货架期,采用中短波红外线对白玉菇进行干燥,考察了干燥温度(60、70、80、90℃)和干燥功率(675、900、1125、1350 W)对白玉菇干燥特性的影响,并通过7种常用的农产品干燥模型对干燥过程进行了拟合,建立了白玉菇中短波红外干燥的动力学模型。研究结果表明:干燥温度和干燥功率对白玉菇的干燥过程均有影响,但干燥温度对干燥过程影响更大,干燥温度越高,干基含水率下降越明显。白玉菇干燥过程由内部水分扩散控制,降速阶段为主要阶段。Page模型的预测值与实验值具有较高的拟合度,能够较准确地反映白玉菇红外干燥过程,可以用来定量描述不同干燥温度和不同干燥功率下白玉菇的红外干燥过程规律。固定干燥功率为1125 W时,水分有效扩散系数随着干燥温度的升高而增大,当干燥温度从60℃升高到90℃时,水分有效扩散系数从2.723×10^-9 m^2/s升高到9.088×10^-9 m^2/s;固定干燥温度为70℃时,水分有效扩散系数随着干燥功率的升高而增大,当干燥功率从675 W增加到1350 W时,水分有效扩散系数从4.847×10^-9 m^2/s升高到5.243×10^-9 m^2/s。白玉菇中短波红外干燥活化能为39.45 kJ/mol。本研究旨在对白玉菇的中短波红外干燥工艺设计、设备选型及生产控制提供理论参考。     

胡萝卜热泵-远红外联合干燥工艺研究

采用热泵-远红外联合干燥工艺对胡萝卜片进行了干燥试验,研究了胡萝卜干燥预处理工艺、热泵干燥温度、远红外线辐射强度及联合干燥时间切换点对干燥速度、干燥能耗和类胡萝卜素损失率的影响。确定了胡萝卜热泵与远红外线联合干燥工艺的最佳工艺参数为:物料热烫时间120s,热泵干燥温度45℃,远红外热源辐射功率为2kW,热泵干燥与远红外切换点为物料含水率为50%。     

山药微波热风耦合干燥特性及动力学模型

为探索山药微波热风耦合干燥特性,采用微波热风耦合干燥技术研究不同切片厚度、热风温度、热风速率 和微波功率密度对山药干燥特性及水分有效扩散系数的影响,并建立干燥动力学模型。结果表明：山药微波热风耦 合干燥过程按干基含水率的变化主要分为加速和降速两个阶段,无明显恒速阶段;山药的水分有效扩散系数范围 为0.879 1×10－6～8.245 8×10－6 m2/s,其值与切片厚度、热风温度和微波功率密度成正比,并随热风速率的增大先 减小后增大;与热风速率和热风温度相比,切片厚度和微波功率密度对水分有效扩散系数的影响更加显著。通过拟 合9 种常用干燥模型,表明Two-term exponential模型的R2平均值最大,χ2平均值和均方根误差平均值最小,分别为 0.998 0、0.000 2和0.014 7。相同实验条件下Two-term exponential模型的预测值与实验值拟合较好,表明该模型适合 预测山药微波热风耦合干燥过程的水分含量变化规律。本研究结果可为微波热风耦合干燥技术应用于山药及其他农 产品的干燥提供理论依据。     

Moisture transfer and microstructure change of banana slices during contact ultrasound strengthened far-infrared radiation drying

To explore water transfer and structure change during contact ultrasound strengthened far-infrared radiation drying (CU-FIRD) on banana slices, the effects of far-infrared radiation (FIR) temperature and contact ultrasound (CU) power on drying process, water transfer change, microstructure and pore evolution were studied. The results showed that the drying time could be shortened obviously by increasing FIR temperature and CU power. The effective moisture diffusivity values of banana slices were between 2.28 × 10⁻¹⁰–6.12 × 10⁻¹⁰ m²·s⁻¹, which increased with the rises of FIR temperature and CU power. The moisture changes in banana slices during CU-FIRD were analyzed by low-field nuclear magnetic resonance (LF-NMR). There were three kinds of water status in banana slices including bound water, immobilized water and free water. Free water was the main water in banana, and the increases of both FIR temperature and CU power could obviously shorten the removal time of free water. The immobilized water in banana slices increased first and then decreased during the drying process, and the improvements of FIR temperature and CU power could accelerate its mobility and migration. There was no significant change for bound water, which was the main water left in banana slices after drying. The SEM and shrinkage ratio results showed that higher FIR temperature and CU power could reduce the structure shrinkage of banana samples, increase the porosity, and generate more diffusion micro-channels with larger size, so as to speed up the migration process of water in banana. CU-FIRD could improve the porous structure of banana samples, enhance the heat and mass transfer process, and accelerate the migration and diffusion of water.     

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。     

怀山药微波冻干过程的水分扩散特性及干燥模型

为探究怀山药干燥过程中的水分扩散特性,以怀山药为原料,使用微波真空冷冻干燥技术进行干燥,同时采用低场核磁共振的横向弛豫时间（T2）反演谱分析怀山药切片在干燥过程中内部水分的变化,并结合有效水分扩散系数、水分含量、干燥速率的变化规律对微波真空冷冻干燥过程中怀山药的内部水分扩散特性进行分析。结果表明：干燥过程中水分由自由度高向自由度低的方向迁移;不同微波功率（1.5～4.4 W）下怀山药干燥过程的有效水分扩散系数变化范围在1.129×10－9～5.439×10－9 m2/s之间,随着微波功率的增大,有效水分扩散系数升高,水分扩散迁移的速度增大,非结合水向结合水方向转化逐渐增多。采用Page、Newton等模型与实验数据进行拟合,结果表明Page拟合度较高,R2大于0.99,可以较好地对怀山药微波真空冷冻干燥过程进行预测和控制。本实验为怀山药干燥过程的水分实时监测及实现精准干燥提供了理论依据。     

超声—远红外辐射干燥对香蕉片品质的影响

采用超声—远红外辐射干燥技术对香蕉片进行干燥,比较不同辐射温度(150,210,270℃)和超声功率(0,30,60 W)对香蕉片质构、复水比、收缩率、色差、感官品质、总酚含量、维生素C含量和抗氧化活性的影响。结果表明,辐射温度和超声功率对干燥香蕉片的理化品质均有影响。香蕉片质构、复水比和收缩率等品质以辐射温度270℃和超声功率60 W时较优。当辐射温度为210℃、超声功率为60 W时,香蕉片色差最小(△E=12.20±0.33),总酚含量[(27.18±0.33)mg/100g]和维生素C含量[(20.25±0.68)mg/100g]最高,抗氧化活性最强,感官评分值最高。加权综合评分结果表明,210℃的辐射温度和60 W的超声功率为超声—远红外辐射干燥香蕉片的最优参数,此条件下香蕉片的综合品质最佳。     

超声波强化热风干燥梨片的干燥特性

为探讨超声波对常规热风干燥的强化效应,本实验以梨片为研究对象,进行气介超声波强化热风干燥的研究。结果表明：超声波传播能量随超声波辐射距离的延长而显著衰减,缩短超声波辐射距离有利于提高超声波能量利用率及干燥速率。提高干燥温度及超声波功率均有利于提高干燥速率及缩短干燥时间,超声波对干燥速率的强化效应在干燥初期较为明显,但随物料含水率的下降而有所减弱。有效水分扩散系数的范围为3.21×10－10～7.43×10－10 m2/s,且随干燥温度及超声波功率的提高而增大。将气介超声波应用于梨片的热风干燥,可获得显著的强化效果,实现干燥速率的有效提高。