渗透-中短波红外联合干燥对猕猴桃切片干燥特性及动力学模型的影响

采用不同含量果葡糖浆与不同中短波红外干燥温度进行联合干燥,研究不同条件下猕猴桃切片的干燥特性、有效水分扩散系数,建立渗透与中短波红外联合干燥动力学数学模型。试验结果表明:猕猴桃切片的渗透-中短波红外联合干燥的过程属于降速干燥,有2个阶段的降速过程,二者的水分转换范围为0.300~0.900(d.b)。在试验条件下,水分有效扩散系数在1.08×10-10~2.38×10-9m2/s范围内变化。所用6个模型均能较好地描述猕猴桃切片联合干燥过程中的水分变化规律,其中"Two-term"模型对整个过程的拟合性最好,其R2的均值达0.99958,χ2和RSME的均值分别为3.90000×10-5,5.01000×10-4。     

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。     

番木瓜中短波红外干燥特性

本实验探讨不同干燥温度（60、70、80、90 ℃）和不同红外功率（675、1 125、1 575、2 025 W）下番木瓜中短波红外干燥特性。结果表明：干燥温度对番木瓜干燥速率的影响较大,红外功率对番木瓜干燥速率影响较小;干燥温度和红外功率越高耗时越短,番木瓜中短波红外干燥主要为降速过程。利用3 种数学模型对番木瓜中短波红外干燥实验数据进行拟合发现,Henderson and Pabis模型是番木瓜中短波红外干燥过程的最适模型,模型预测值与实验值较为一致,能够较好地描述番木瓜中短波红外干燥过程。番木瓜中短波红外干燥的水分有效扩散系数随干燥温度和红外功率的增大而增大;不同干燥温度和红外功率下番木瓜中短波红外干燥的水分有效扩散系数（Deff）变化范围分别为11.14×10−10～29.11×10−10、14.29×10−10～17.22×10−10 m2/s。根据阿伦尼乌斯方程计算出番木瓜中短波红外干燥的活化能为32.13 kJ/mol。     

中短波红外和热风干燥对番木瓜干燥特性及品质的比较

本文以干燥特性、色泽、复水性以及抗坏血酸保留率为评价指标,研究了不同干燥温度(60、70、80、90℃)下中短波红外辐射和热风干燥对番木瓜片品质的影响。结果表明:与热风干燥相比,相同温度条件下中短波红外干燥速率更快,所需干燥时间更短;随着干燥温度的升高,两种干燥方式下的水分有效扩散系数均呈升高趋势,番木瓜片中短波红外干燥和热风干燥水分有效扩散系数分别为0.58546×10-10~9.87313×10-10 m2/s、0.01179×10-10~4.88646×10-10 m2/s;番木瓜片中短波红外干燥的活化能32.13 k J/mol低于热风干燥的活化能33.28 k J/mol;此外,中短波红外干燥后番木瓜片的色泽和产品的复水性更好,而番木瓜片的中短波红外干燥抗坏血酸保留率低于热风干燥。综合考虑,试验范围内中短波红外干燥温度为70℃条件下所得产品的品质最好。     

红枣片冷冻—红外组合干燥特性

目的:优化红枣片干燥工艺，改善产品品质。方法:以红枣片为研究对象，研究转换含水率、红外温度和切片厚度与干燥时间和干燥速率的相关关系，计算红枣片在FD-IRD中水分有效扩散系数随转换含水率、红外温度和切片厚度的变化规律，并根据试验数据计算红枣片FD-IRD的干燥活化能。结果:转换含水率越低，红外干燥时间越短，但过低的转换含水率，会使冷冻干燥时间大幅延长；适当提高红外干燥温度有利于提高水分有效扩散系数；红枣片越薄干燥速率越大，减小切片厚度能够提高水分有效扩散系数，利于缩短干燥时间；前后两段均为降速干燥过程，通过费克第二定律求解得到不同干燥条件下的冷冻干燥和红外干燥的水分有效扩散系数分别为3.39×10^-9～9.47×10^-9,3.34×10^-9～2.01×10^-8 m²/s;通过阿尼乌斯公式计算出红外干燥阶段干燥活化能为59.03 kJ/mol。结论:在转换含水率30%,红外温度60℃,切片厚度6 mm的条件下，冷冻—红外组合干燥技术所用干燥时间短、效率高。     

热风和中短波红外干燥对桃渣干燥特性及多酚含量的影响

试验研究了桃渣在60℃、70℃和80℃条件下热风干燥和中短波红外干燥的干燥特性、有效水分扩散系数和活化能,建立了桃渣干燥的数学模型,并比较了桃渣在不同干燥条件下多酚的含量。结果表明,对文中所建立的5种干燥模型进行对比可以发现,Midilli et al.模型最适合描述桃渣在所有干燥条件下的干燥特性(R20.9996);桃渣热风干燥的有效水分扩散系数为(1.1652~1.7393)×10-9m2/s,红外干燥的为(1.6718~2.4993)×10-9 m2/s;利用阿伦尼乌斯方程计算桃渣两种干燥方式的活化能分别为19.56及19.68 k J/mol。此外,相同干燥温度下红外干燥样品中的总酚保留率较高,分别为68.22%、75.42%及82.63%。与热风干燥相比,桃渣中短波红外干燥速率较大,多酚保留率较高,且多酚含量随干燥温度的升高而增大,80℃红外干燥对桃渣的多酚含量影响最小。本试验为桃渣不同干燥条件下的干燥特性以及多酚的利用提供了理论基础。     

稻谷薄层红外干燥特性及数学模型

采用正交实验对稻谷进行红外干燥,研究了稻谷在不同含水率、干燥温度和装载量干燥条件下的红外干燥特性,确定了稻谷最优红外干燥工艺方案,匹配了稻谷红外干燥在10种干燥数学模型中的应用情况,找出了稻谷最优红外干燥数学模型,结果表明：稻谷在干燥前期失水率变化较大,水分比下降较快,而干燥后期,失水率变化趋于平缓。对稻谷红外干燥工艺影响的3个主要因子排列顺序为：干燥温度B>装载量C>含水率A,且稻谷最优红外干燥方案为含水率36%、干燥温度60℃、装载量50 g,此时的稻谷最优干燥数学模型为Wang and Singh模型。当装载量和温度分别为50 g和70℃时,实验值和模型值的相对平均误差分别为0.901%和1.119%,进一步验证数据的实验值和模型值拟合度较好。随着干燥温度的升高,稻谷的有效水分扩散系数升高,当干燥温度从50℃提升到70℃时,稻谷有效水分扩散系数从10.72×10^-10 m²/s增加至13.87×10^-10 m²/s,此时稻谷的活化能为11.9 kJ/mol。     

丰水梨中短波红外干燥特性和品质变化规律

为了提高丰水梨片的品质,缩短其干燥时间,采用中短波红外干燥技术,研究丰水梨在不同温度、辐射功率、辐照距离下的中短波红外干燥特性,以及不同干燥条件对丰水梨片产品感官质量的影响。结果表明:丰水梨片在备干燥条件下的整个干燥过程中属于降速干燥,有效水分扩散系数Deff范围为8.6226×10~(-10)~2.2077×10~(-9)m~2/s,其中干燥温度对丰水梨片干燥影响最大。干燥温度65℃、辐射距离120 mm、辐射功率1350 W时干制品的感官品质较优,干基含水率为0.1048 g/g,L值为62.70,△E值为7.10,脆度为4.67 mm。     

冻融预处理对山楂热风干燥特性的影响

研究了不同冻融次数和温度条件下大果山楂的热风干燥特性和水分有效扩散系数。结果表明:冻融预处理对大果山楂的干燥特性有显著影响,随着冻融次数的增加,干燥时间缩短,干燥速率有所提高;冻融大果山楂在不同干燥温度下的干燥过程可采用Logarithmic模型进行描述;冻融大果山楂在不同干燥条件下的有效水分扩散系数(Deff)随着冻融次数的增加而变大。     

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。     

红枣片远红外辐射干燥的干燥特性及V_C变化

采用远红外辐射干燥技术对半干红枣进行了泥制枣片加工,通过单因素实验研究了枣片在不同的辐射温度(55、60、65、70和75℃)、片厚(2、4和6 mm)和辐射距离(80、110和140 mm)下的干燥特性、水分有效扩散系数、干燥活化能和VC含量变化,并分析了不同干燥因素对干燥时间和V_C含量的影响,结果表明:辐射温度、片厚和辐射距离对枣片的红外干燥时间以及VC含量影响均显著(p值均0.05)。在实验条件内,不同因素对干燥时间的影响显著性顺序为:辐射距离(p=0.001)片厚(p=0.002)温度(p=0.003),不同因素对V_C含量的影响显著性顺序为:温度(p0.001)辐射距离(p=0.001)片厚(p=0.032);枣片整个干燥过程属于降速干燥,水分有效扩散系数在1.10674~9.67179×10~(-10)m~2/s的范围内,干燥所需的干燥活化能为53.79 k J/mol。辐射温度对枣片的VC含量影响最显著。当辐射温度65℃,辐射距离110 mm,片厚4 mm时,干燥速率快且V_C含量保持较高。     

猕猴桃切片中短波红外干燥特性及动力学模型

本试验研究了猕猴桃切片在不同的干燥温度(50、60、70、80℃)、干燥功率(675、1350、2025 W)条件下的中短波红外干燥特性试验,结果表明:干燥温度对猕猴桃切片干燥速率的影响较大,干燥温度越高,干燥用时越短;干燥功率对猕猴桃切片干燥时间影响较小;降速阶段为猕猴桃中短波红外干燥的主要阶段。通过对猕猴桃干燥动力学数学模型拟合发现:Page模型对猕猴桃切片干燥过程的拟合性较好,模型的预测值与实验值吻合性好,可以用来描述和预测猕猴桃的中短波红外的干燥过程。通过费克第二定律求出干燥过程中的水分有效扩散系数(Deff),发现其值在3.3970×10-9~1.2960×10-8 m2/s范围内,且随着温度和功率的升高而增大;通过阿伦尼乌斯方程计算出猕猴桃切片中短波红外干燥活化能在30.237~40.551 kJ/mol范围内。该研究为中短波红外干燥技术应用于猕猴桃的干燥提供了技术依据。     

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。     

压力对烟丝干燥有效扩散系数的影响

选择了3种烟丝作为试验原料,利用加压对流干燥装置,考察了环境压力与温度对烟丝干燥过程的影响.试验结果表明:在加压干燥条件下,环境介质温度越高,有效扩散系数越大,水分选出越快;环境压力越高,有效扩散系数越大,水分干燥越快.同时,采用无因次分析法建立了重庆、山东和四川地区烟丝干燥过程中压力与烟丝干燥有效扩散系数的关系模型,模型计算值与试验结果的相关系数为0.95,说明所建模型能够较好地表征加压条件下烟丝干燥动力学特性.     

马铃薯片热风对流干燥模型与特性

为了描述马铃薯片热风对流干燥的特性,在对流热风干燥试验装置中进行了马铃薯片薄层干燥试验,研究了干燥温度对干燥过程的影响,用数学模型关联了试验的水分比与时间,计算了不同温度下的水分有效扩散系数,并拟合了其与干燥温度的关系。结果表明:干燥温度对干燥过程有明显影响;在所用的模型中Logarithmic模型能较好地描述马铃薯片热风对流干燥过程;厚度3 mm的马铃薯片,在风速0.95 m/s时,风温从50℃升高到80℃,水分有效扩散系数从1.73×10~(-9) m~2/s增大到3.33×10~(-9) m~2/s,并符合阿累尼乌斯方程,活化能为20.16 kJ/mol。     

胡萝卜薄层干燥动力学模型研究

为探索胡萝卜热风干燥过程中水分的变化规律,本研究以胡萝卜为干燥对象,进行薄层干燥特性及模型研究,探讨不同温度、风速及物料厚度条件下胡萝卜水分比与干燥时间的关系,建立动力学模型;以Fick扩散定律为依据,确定胡萝卜一维传热传质的有效水分扩散系数并建立其数学模型。结果表明：胡萝卜薄层干燥动力学模型可用Page方程来描述,并通过回归分析确定方程系数m、k,通过多元线性回归方法得到有效水分扩散系数（Deff）与温度、风速和厚度的表达式,实验得到的Deff值在0.84×10-9～6.69×10-9 m2/s范围内随着干燥温度、风速和物料厚度的升高而增大。     

山楂气体射流冲击干燥特性及干燥模型

研究不同干燥温度、风速、物料盒宽度和喷嘴高度对山楂气体射流冲击干燥特性及有效水分扩散系数的影响,采用7 种数学模型拟合实验数据,得到了用于描述山楂气体射流冲击干燥的最适数学模型。结果表明：山楂的气体射流冲击干燥主要属于降率干燥。干燥温度对山楂的干燥曲线和干燥速率曲线均具有显著影响,而风速、物料盒宽度以及喷嘴高度对山楂的干燥曲线和干燥速率曲线的影响均不显著。山楂的气体射流冲击干燥有效水分扩散系数随着风温和风速的增加而增加,随着物料盒宽度和喷嘴高度的增加而降低,且最高有效水分扩散系数为9.271×10-8 m2/s。在实验范围内最适宜于描述山楂在气体射流冲击干燥过程中含水率变化规律的数学模型是Page和Modified Page模型。     

金银花红外鼓风干燥特性、失水动力学及干制品品质研究

目的:研究金银花的红外鼓风干燥特性及其动力学模型。方法:金银花在不同温度(35、45、55℃)条件下进行红外鼓风干燥,计算水分比、干燥速率等参数,拟合建立干燥动力学数学模型,并测定干制品的色泽、主要成分等干燥特性。结果:金银花在红外鼓风干燥过程中,干燥温度越高,用时越短,降速阶段为其干燥的主要阶段。干燥的动力学模型拟合结果表明Page模型的预测值与实验值吻合性好,可以用来预测和描述金银花红外鼓风干燥的失水过程。费克第二定律求得干燥过程中的水分有效扩散系数(Deff)在5.06606×10-9~7.59909×10-8m2/s内,且随温度的升高而增大;阿伦尼乌斯方程计算得出金银花红外鼓风干燥平均活化能为113.569 k J/mol。35℃时金银花的色差值ΔE最小,有效成分含量最高,与阴干相比可提高效率并保证产品质量。结论:金银花红外鼓风干燥的主要阶段为降速阶段,Page模型适于预测和描述其失水过程,35℃红外干燥与阴干相比可提高效率,且产品品质更优。     

柑橘皮中短波红外干燥特性和品质研究

陈皮是传统的药食两用资源,为探寻陈皮的新型干燥方式,本文研究了中短波红外不同干燥温度(60,70,80,90℃)和功率(625,1 350,2 025 W)条件下柑橘皮的干燥特性和品质。结果表明:干燥温度对柑橘皮干燥特性的影响比功率大。柑橘皮中短波红外干燥为降速干燥,最佳拟合模型为Page模型。在不同干燥温度和功率条件下水分有效扩散系数Deff分别在6.5496×10~(-10)~1.3827×10~(-9)m~2/s和8.7328×10~(-10)~9.4605×10~(-10) m~2/s范围,并随着干燥温度和功率的升高而增大;运用多元线性回归分析法能够阐述干燥温度及功率与水分有效扩散系数的作用关系。根据阿伦尼乌斯公式得到柑橘皮中短波红外干燥的活化能为23.5622 k J/mol。在干燥温度70℃,功率1 350 W条件下,柑橘皮理化品质最优。柑橘皮总酚含量随干燥温度和红外功率的升高而升高;总黄酮含量随功率的升高而升高,随干燥温度的升高呈先升高后降低的趋势。本文为柑橘皮的中短波红外干燥工艺参数的优化提供参考,为陈皮的新型制备技术提供理论依据。     

热风干燥甘薯片的热质传递分析

为探究甘薯片在热风干燥过程中的温度和水分分布,建立数值模型来模拟不同恒定干燥温度(50,60,70,80 ℃)的传热、传质过程。由于物料在热风干燥过程中会发生较为明显的收缩效应,其有效水分扩散系数会发生改变,对模拟的精准度产生影响,因此对比了依赖温度、收缩相关扩散系数两种方式的传热、传质过程。结果表明,基于收缩相关的有效水分扩散系数能准确地描述甘薯片的热风干燥过程,其中依赖收缩的水分比以及温度的模拟值与试验值的决定系数(R2)在 0.976~0.994和0.961~0.981之间。为了分析不同热风温度对甘薯片干燥后质量的影响,从色差、复水率及感官评分方面分析,得出60 ℃为甘薯片热风干燥的最佳温度。模拟试验结果表明,有效水分扩散系数随热风温度的升高而上升,传热、传质系数对甘薯片温度变化以及干燥过程的影响十分显著。所开发的模型可为不同干燥温度下模拟研究其它农作物的干燥过程提供借鉴。