西红柿催化红外去皮过程三维传热模型的建立和设备能耗计算

为提高西红柿红外干法去皮的加工性能,本研究建立了红外辐射加热的三维传热模型,利用该模型对西红柿红外去皮过程中表面和内部不同位置的温度进行预测,并通过比较温度预测值和实测值来验证模型的拟合度;进一步通过能耗计算对比分析两种不同的红外设备,筛选出较优的红外设备。结果表明,与静态催化红外设备相比,燃气-滚轮传送式催化红外设备可以实现对西红柿表皮的快速加热（表面最高温度为60.32 ℃）,且西红柿表面温度分布更均匀（最大温差约6.44 ℃）;内部温度增幅较低（内部最高温度为49.10 ℃）,且内部温度分布也较均匀（最大温差约18.25 ℃）。模型预测值与实测值之间的拟合较好（R2≥0.93）,且两者之间的估计标准误差EESE值较低（0.13~10.80 ℃）,表明三维传热模型的拟合效果良好,能够很好地反映不同红外设备下西红柿表面和内部的温度分布。与静态式催化红外设备相比,燃气-滚轮传送式催化红外设备更优,即缩短了16.60%的加工时间,又节约了34.80%的能耗,更高效节能,在果蔬去皮领域具有广阔的应用前景及工业化推广价值。     

滚筒式催化红外联合保温处理对返潮干香菇杀菌效果及品质的影响

目的：提高返潮干香菇食用安全性。方法：采用滚筒式催化红外设备对黑曲霉含量超标的返潮干香菇进行红外联合保温热处理杀菌试验,考察工艺参数对杀菌效果、干燥效果及品质的影响,并对杀菌过程进行动力学分析。结果：60～80 ℃下红外处理8.7～21.2 min,后续保温20～80 min,初始水分含量为16.0%～21.4%的返潮干香菇均可达到霉菌总数小于2 lg（CFU/g）的食品卫生标准。Log-Linear+Tail模型能很好地拟合保温热处理对黑曲霉的杀菌动力学特征（R²＞0.98）。杀菌同时可除去2.2%～6.0%的水分,实现同步干燥。综合杀菌时间和香菇品质,最适杀菌条件为滚筒催化红外70 ℃处理10.8～15.2 min（进料速度38～50 kg/h）,后续70 ℃保温30～60 min。结论：采用滚筒催化红外联合保温热处理对返潮干香菇杀菌具有一定的可行性。     

核桃的变温滚筒催化红外-热风联合干燥研究

为了提高硬壳坚果类产品干燥效率,创新研制了一台新型多机组合式滚筒变温催化红外干燥设备,并采取变温滚筒催化红外-热风联合干燥技术,对核桃干燥效果、能耗和动力学过程进行了研究。研究表明,红外辐射温度、辐射距离和滚筒转速均对干燥效果有显著影响。在优选的最佳辐射温度300+400℃、辐射距离30 cm、滚筒转速25+35+35 Hz条件下催化红外预干燥22.50 min然后在温度43℃、风速3 m/s条件下热风干燥14 h,总干燥时长为14.38 h,与单一热风干燥(20 h)相比,干燥时长缩短了28.10%,且节约了25.04%的能耗,干制核桃表壳无褐斑,开壳率为0%,颜色指标L为54.24,a为10.61,b为19.89,呈较亮的红黄色。此外最大干燥速率0.28 g/(g·min)也显著高于单一热风的最大干燥速率0.11 g/(g·min)。相应的建立了用于预测其干燥过程中含水率以及干燥速率变化的Henderson-Pabis模型,R~2为0.99,RMSE为0.03,拟合效果良好。本研究得出变温滚筒催化红外-热风干燥是一种适宜硬壳坚果类产品干燥的新型高效节能方法。     

基于FT-NIR光谱技术快速定量分析米糠中结合态与游离态酚类含量

针对新鲜米糠酚类含量检测的时效性不足的问题,本文建立了一种基于傅里叶转化近红外光谱技术(FTNIR)的米糠酚类组分快速无损检测方法。以多批次的新鲜米糠作为实验原料,定量分析了其游离态酚类、结合态酚类以及总酚含量,构建了基于全波段和特征波段的偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机(SVM)、BP人工神经网络(BPNN)的预测模型。结果表明：在全波段数据建模中,基于PLSR模型的预测结果(结合态、游离态以及总酚)相对最佳,对应的R_p²为0.944、0.943和0.937,RPD为3.031、2.779和2.863;采用竞争适应性重加权采样法(CARS)和连续投影算法(SPA)分别提取了4～8个特征波段,其中基于CARS-PLSR(结合态、游离态以及总酚)预测效果相对最佳,对应的R_p²为0.953、0.932和0.944,RPD为3.301、2.759和3.031,建模的运行时间缩短2倍,仅需2 s,符合米糠中酚类物质检测的时效性需求。本研究结果证实了基于FT-NIR技术可以实现米糠中酚类含量组分的快速定...     

基于少数参数表征的西红柿形态三维几何建模

目的：实现西红柿形状的三维可视化模拟。方法：推导了一个新的西红柿形状方程,该形状方程以半径为函数,包含尺寸参数和形状描述系数。通过测量西红柿的尺寸参数计算几何模型的形状描述系数（a、b、c₁、c₂）,建立西红柿的三维几何模型,并建立其与西红柿质量和高度的关联。此外通过质量和表面积的实测值与预测值比较来验证该模型的拟合程度。结果：根据尺寸参数和形状描述系数建立的西红柿三维几何模型可以精确直观地描述西红柿的茎端局部缩进特征,计算获得形状描述系数a、b、c₁、c₂的范围分别为21.78～28.58,30.50～34.54,0.19～0.53,0.04～0.31 mm,提高了模型的适用性。研究发现系数a和b与西红柿的高度和质量之间具有较高的线性相关性（R²＞0.85）,表明该方程可以用少量的参数迅速描述出西红柿的重要形状特征;质量和表面积的实测值与模型预测值之间的相对百分误差（E_RPE）为5.46%和10.24%,R²为0.85和0.81,表明所建立的模型可准确量化西红柿的质量和表面积等几何属性。结论：提出的西红柿三维几何建模方法能够直观、迅速且精确地表征西红柿的几何形状,适用性强,在西红柿相关的计算机辅助设计和仿真中具有良好的应用潜力。     

滚筒催化红外—热风联合干燥核桃的贮藏特性

以酸价和过氧化值为评价指标,研究不同贮藏温度和时间下核桃氧化酸败反应动力学过程,建立评价不同贮藏温度下核桃货架期的预测模型。结果表明,干燥处理后核桃贮藏期间酸价和过氧化值均随贮藏时间的延长而不断升高。变温滚筒催化红外—热风联合干燥处理的核桃酸价和过氧化值增幅最小,贮藏90 d后酸价为1.27 mg/g,过氧化值为0.019 9 g/100 g,其次是恒温滚筒催化红外—热风联合干燥核桃,最高的为单一热风干燥核桃,但均未超过国家规定标准,且品质良好。核桃的氧化酸败反应符合一级化学反应动力学模型。此外,分别以酸价和过氧化值建立了变温滚筒红外—热风联合干燥核桃的货架期预测模型,其R²＞0.99,相对误差＜9%,表明该预测模型在5~35 ℃内可较好地预测核桃的货架期。     

基于催化式红外的西红柿干法去皮技术

目的：探寻一种高效且绿色环保的西红柿去皮方法。方法：利用催化式红外设备进行西红柿干法去皮，考察工艺参数对西红柿去皮性能和果肉品质的影响，并与传统的热水和碱液去皮方式进行对比。结果：双板距离、红外加热温度和红外加热时间均对西红柿去皮率和果肉品质有显著影响（P<0.05），西红柿催化式红外干法去皮的最优工艺参数为催化红外温度450 ℃，双板距离25 cm，红外处理时间5 min，此时西红柿去皮率高达98%，且果肉硬度（7.60 g/mm²）和番茄红素含量（30.39 mg/kg）最优，颜色鲜红。与传统热水和碱液去皮方式相比，红外去皮属于干法去皮，是一种环境友好型的去皮方法；红外去皮处理后西红柿果肉具有最高的硬度、番茄红素含量，颜色更红润，果肉完整性良好；红外去皮处理对果皮和果肉微观结构的影响最小，对果皮果肉连接层的微观结构有明显影响，促进了果皮与果肉的分离，表明红外去皮机制与其他几种去皮方式不同。结论：催化式红外去皮方式更适合西红柿的去皮加工，可以实现高效去皮、绿色环保且能保障产品品质。