基于Logarithmic方程的干燥参数对稻谷水分扩散特性影响分析

稻谷籽粒内部水分扩散的快慢决定了干燥速率。本文基于Logarithmic方程,建立稻谷水分传递动力学模型,并分析热风温度(40、50、60、70℃)和风速(0.3、0.4、0.5 m/s)对稻谷(湿基水分含量23.4%)有效水分扩散系数和扩散活化能的影响。结果表明:随着干燥温度和风速的上升,稻谷干燥速率提高,同时对应的有效水分扩散系数越大,分别为5.123×10-12~2.141×10-11m~2/s;扩散活化能从32.94 k J/mol增加至36.30 k J/mol;对比常用的5种谷物干燥模型发现,Logarithmic模型对稻谷薄层干燥的拟合度较好,R20.997,RMSE2.810×10~(-3),同时该模型模拟得出的有效水分扩散系数与实际差值均低于3.8×10~(-13)m~2/s,扩散活化能均低于2.53 k J/mol,与实际值基本吻合。     

热风温度对湿腌肉鸡翅根干燥动力学及成品品质的影响

对比分析了不同热风温度(60~100℃)对肉鸡翅根干燥动力学及成品品质的影响。实验结果表明,湿腌肉鸡翅根热风过程为内部水分扩散的降速干燥过程,含水率及干燥速率的变化均受温度显著影响(p<0.05);肉鸡翅根的水分有效扩散系数D eff随着热风温度的升高而增大,在60~100℃内为3.09×10-9~11.13×10-9m2/s,扩散活化能E a为33.08kJ/mol。对比分析了8种干燥经验模型的回归统计结果,确定Page方程为最佳干燥模型(平均R2=0.9994,平均χ2=0.000041),可精确预测肉鸡翅根热风过程(60~100℃)的含水率。成品品质分析表明,热风温度对烤翅成品硬度、咀嚼性及剪切力有显著影响(p<0.05),而弹性、内聚性及回复性无明显差异(p>0.05),90℃热风干燥得到的成品硬度、咀嚼性及剪切力均最大;干燥时间对硫代巴比妥酸(TBA)值及酸价的影响要大于热风温度。相关性分析表明,D eff与Page方程的参数k、n值均具有显著正相关性(p<0.05),咀嚼性与硬度、剪切力均有显著的正相关性(p<0.05)。     

番木瓜片热风微波耦合干燥条件及干燥模型建立

为研究番木瓜片采用热风微波耦合干燥的干燥特性和最优工艺组合,选用自制热风微波耦合干燥系统进行实验,得出热风微波耦合干燥曲线、干燥速率曲线及最优工艺组合,并建立干燥模型。结果表明:番木瓜片热风微波耦合干燥速率经历一个短暂的加速期后较长时间处于降速期;番木瓜片热风微波耦合干燥综合效果最优的组合为:热风温度60℃、微波功率密度5.5 W/g、热风风速0.5 m/s,其中微波功率密度对干燥综合效果的影响起主导作用;番木瓜片热风微波耦合干燥动力学模型可用Page方程描述,即M_R=exp(-0.0011T-0.0069P_D+0.073t(~(0.0015T2-0.1993T+7.9642));番木瓜片热风微波耦合干燥有效水分扩散系数介于2.533×10~(-9)~6.0792×10~(-9)m~2/s之间,且有效水分扩散模型为:10~(-10)D_(eff)=0.507T+6.72P_D+10.1v-32。     

甘蔗皮热风对流干燥特性及数学模型

以甘蔗皮为试材,研究不同甘蔗皮长度、热风温度及热风速度下甘蔗皮的热风对流干燥特性,利用Origin2018软件对实验数据进行数学模型拟合,得到甘蔗皮的热风薄层干燥模型。结果表明:热风温度升高,甘蔗皮干燥速率增大;热风干燥温度超过100℃,甘蔗皮不但成品色泽变暗,而且干燥过程中还散发刺鼻焦糊气味。增大风速,可以缩短甘蔗皮干燥周期;但是,风速超过4 m/s,进一步增大风速对提升甘蔗皮干燥速率不明显。甘蔗皮长度过短、过长都不利于提升甘蔗皮干燥速率,25 cm甘蔗皮干燥速率最大。甘蔗皮热风干燥下(温度为70～120℃)的有效水分扩散系数为(9.221×10~(-9)～2.626 2×10~(-8))m~2/s,活化能E_a=13.58 kJ/mol。对9种不同数学模型进行拟合,发现Page模型具有最高的R~2值和最低的均方根误差RMSE,更适于评估甘蔗皮热风干燥的水分脱除规律。     

百合热风干制动力学的研究

为了探讨热风温度对百合热风干制动力学的影响,分别将百合鳞片和百合切丝置于65～85℃的热风干燥箱内进行干制处理,并采用5种常见食品薄层干燥模型对实验数据进行非线性拟合,通过比较评价决定系数(R~2)、卡方(χ~2)和均方根误差(RMSE)等统计数据确定百合薄层热风干燥过程的最优模型。结果表明:百合薄层热风干燥是内部水分扩散控制的降速干燥过程。Page模型是描述百合薄层热风干燥过程的最优模型。不同干燥条件下有效水分扩散系数D_(eff)和活化能Ea的求解结果表明,有效水分扩散系数Deff随热风温度升高而增加,在干制温度范围内,百合切丝有效扩散系数的值在7.73～14.12×10~(-9)m~2/s之间变化,而百合鳞片有效扩散系数的值在4.12～9.49×10~(-9)m~2/s之间变化。对于百合切丝和百合鳞片,活化能Ea分别为30.37和42.42 k J/mol。百合切丝干制能缩短干制时间,减少能量消耗。     

温度模式对鲅鱼热泵干燥品质及动力学特性的影响

为了提高鲅鱼成品品质、缩短干燥时间和降低能耗,该文对鲅鱼恒温干燥和分段式升温热泵干燥加工工艺进行研究。恒温干燥条件分别为10、20、30 ℃,升温干燥条件分别为10 ℃(3 h)~20 ℃(3 h)~30 ℃(end)、10 ℃(6 h)~20 ℃(6 h)~30 ℃(end)、10 ℃(9 h)~20 ℃(9 h)~30 ℃(end)、10 ℃(12 h)~20 ℃(12 h)~30 ℃(end)。试验表明:恒温干燥条件下,不同干燥温度下得到的鲅鱼成品均存在一定的不足;采用阶段升温干燥方式不仅能够显著缩短鲅鱼的干燥时间,还能提高产品品质,得到的鲅鱼成品在质构、安全性、色泽等方面均具有一定的优势。对于恒温干燥,在实验温度范围内,鲅鱼的水分有效扩散系数在2.0429×10-11~4.1947×10-11 m2/s之间,且D_eff随着温度的升高而增大,确定Page模型用来描述鲅鱼的热泵干燥过程(R2大于0.998、RMSE小于0.60%、χ2小于0.004%)。对于升温干燥,鲅鱼的有效水分扩散系数在4.1164×10-11~4.8723×10-11 m2/s之间,确定Two-terms模型用来描述鲅鱼升温热泵干燥的过程(R2大于0.996,RMSE均小于0.81%、χ2均小于0.008%)。通过试验确定最佳的分段升温干燥工艺条件为10 ℃(6 h)~20 ℃(6 h)~30 ℃。     

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。     

油菜籽流化床干燥水分扩散规律的实验研究

为了研究油菜籽流化床干燥过程水分扩散规律,基于Fick第二定律和Arrhenius方程,通过开展油菜籽流化床干燥实验,分别考察了油菜籽初始含水率、热空气温度和热空气流速与水分比和水分有效扩散系数之间的变化规律。结果表明:随着油菜籽初始含水率、热空气温度和热空气流速逐渐增大,水分有效扩散系数增加,14.41%~29.72%初始含水率、1.75~2.25 m/s热空气流速及45~65℃热空气温度所对应的水分有效扩散系数范围分别为6.485×10~(-10)~10.133×10~(-10)m~2/s、7.296×10~(-10)~9.525×10~(-10)m~2/s和5.269×10~(-10)~8.917×10~(-10)m~2/s,其中29.72%初始含水率的水分有效扩散系数是14.41%的1.6倍,2.25 m/s热空气流速的水分有效扩散系数是1.75 m/s的1.3倍,65℃热空气温度的水分有效扩散系数是45℃的1.7倍。Arrhenius方程可以描述油菜籽流化床干燥水分扩散系数与温度的关系,水分扩散的平均活化能为22.84 kJ/mol;通过比较4种常见薄层干燥模型,发现油菜籽流化床干燥失水规律采用Page模型可进行准确模拟,其决定系数R~2≥0.997,相对误差≤5.4%。研究结果为提高干燥效率,优化干燥工艺参数提供参考。     

黄山臭鳜鱼热风干燥动力学及其品质特性

为提高黄山臭鳜鱼干燥效率及成品品质,研究不同干燥温度(55,65,75,85,95℃)条件下臭鳜鱼鱼肉的干燥特性和品质变化。结果表明,热风干燥温度在55～95℃范围,臭鳜鱼鱼肉的有效水分扩散系数D_eff在2.8848×10^-10～8.8663×10^-10m²/s范围,温度越高,有效水分扩散系数越大,其扩散活化能E_a为27.9370 kJ/mol。通过模型拟合发现,Page模型能准确描述臭鳜鱼热风干燥过程中水分迁移情况。不同干燥温度对臭鳜鱼品质影响显著,当温度为75℃时,鱼肉复水比最大,为3.03±0.13,多肽含量最高,为(3.79±0.25)g/100 g,抗氧化作用最显著,以75℃热风干燥对鱼肉的质构特性与综合品质较好。研究结果阐明了臭鳜鱼干燥特性与品质的相关性,为黄山臭鳜鱼干燥加工过程中品质调控优化提供理论参考。     

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。     

油菜籽流化床干燥水分扩散规律的试验研究

为了研究油菜籽流化床干燥过程水分扩散规律,基于Fick第二定律和Arrhenius方程,通过开展油菜籽流化床干燥实验,分别考察了油菜籽初始含水率、热空气温度和热空气流速与水分比和水分有效扩散系数之间的变化规律。结果表明:随着油菜籽初始含水率、热空气温度和热空气流速逐渐增大,水分有效扩散系数增加,14.41%~29.72%初始含水率、1.75~2.25 m/s热空气流速及45~65℃热空气温度所对应的水分有效扩散系数范围分别为6.485×10~(-10)~10.133×10~(-10)m~2/s、7.296×10~(-10)~9.525×10~(-10)m~2/s和5.269×10~(-10)~8.917×10~(-10)m~2/s,其中29.72%初始含水率的水分有效扩散系数是14.41%的1.6倍,2.25 m/s热空气流速的水分有效扩散系数是1.75 m/s的1.3倍,65℃热空气温度的水分有效扩散系数是45℃的1.7倍。Arrhenius方程可以描述油菜籽流化床干燥水分扩散系数与温度的关系,水分扩散的平均活化能为22.84 kJ/mol;通过比较4种常见薄层干燥模型,发现油菜籽流化床干燥失水规律采用Page模型可进行准确模拟,其决定系数R~2≥0.997,相对误差≤5.4%。研究结果为提高干燥效率,优化干燥工艺参数提供参考。     

食用槟榔热风干燥特性及动力学模型

本文采用Fick第二扩散定律与槟榔干燥的数学模型研究了食用槟榔在不同干燥温度下的热风干燥特性、水分有效扩散系数、表观活化能等参数与干燥动力学方程之间的相互关系。结果表明:槟榔在70℃与75℃的干燥曲线有显著性差异(p0.05),槟榔热风干燥是内部水分扩散控制的降速干燥过程;槟榔水分扩散系数变化范围:青果Deff=6.45×10~(-9)~1.17×10~(-8) m~2/s,烟果Deff=7.47×10~(-9)~1.21×10~(-8) m~2/s;干燥表观活化能:青果Ea=30.32 kJ/mol,烟果Ea=23.38 kJ/mol。单项扩散模型与Page模型的常数项系数受温度影响显著(p0.05);单项扩散干燥模型为描述食用槟榔的最佳数学模型(青果:R2avg=0.97,RMSEavg=0.023;烟果:R2avg=0.98,RMSEavg=0.025);65℃~85℃热风干燥条件下的干燥模型可表述为:MR青果=(2×10~(-4)T2-0.037T+2.54)exp-(3×10~(-5)T3-0.0064T2+0.51T-13.06)t;MR烟果=(3×10~(-4)T2-0.062T+3.67)exp-(-4×10~(-4)T2+0.061T-2.027)t,可为其干燥工艺的控制提供技术依据。     

稻谷薄层热风干燥工艺优化及数学模型拟合

对稻谷进行薄层热风干燥,采用正交试验方法研究稻谷在不同热风温度、初始含水率和热风风速条件下的热风干燥特性,比较10种数学模型在稻谷热风干燥中的适用性。结果表明:稻谷在热风干燥过程中没有出现明显的恒速干燥阶段,且干燥主要发生在降速干燥阶段;热风温度是影响稻谷热风干燥的最主要因素,其次是初始含水率;取初始含水率20%、热风温度50℃、热风风速1.4 m/s的方案为稻谷的最优热风干燥工艺,此时的最佳数学模型为Page模型;缓苏可有效抑制稻谷的爆腰率,缓苏温度越高,缓苏时间越长,缓苏效果越好;当初始含水率24%、热风温度40℃时,实验值和模型值的相对平均误差分别为1.563%和1.474%,表明模型预测的干燥曲线和实验所得的干燥曲线一致性较好;随着热风温度的升高,稻谷的有效水分扩散系数变大,经热风温度从40℃升高到60℃,其有效水分扩散系数由9.69×10~(-10) m~2/s增加到10.77×10~(-10) m~2/s,稻谷的干燥活化能为47.1 k J/mol。     

草鱼鱼片的微波干燥特性

为完善草鱼等淡水鱼的深度加工工艺和干燥工艺,对草鱼鱼片的微波干燥和热风干燥特性进行了研究,并确定最佳干燥模型。结果表明:当微波功率从200 W上升到800 W时,有效水分扩散系数从0.995 4×10~(-9)m2/s上升到2.344 3×10~(-9)m~2/s;当热风干燥温度由60℃上升到80℃时,有效水分扩散系数从4.001 4×10-10m~2/s上升到7.291 2×10-10m~2/s,但值仍低于微波干燥时的水分扩散系数值。采用常见的食品薄层干燥模型对实验数据进行拟合,通过比较相关系数R2、残基平方和RSS和卡方χ2得出,Page模型对草鱼鱼片的微波干燥拟合度最高,Two term模型对草鱼鱼片的热风干燥过程拟合度最高。     

干制温度和切片厚度对山楂切片热风干制动力学的影响

在本研究中,为了探讨热风温度和切片厚度对山楂热风干制动力学的影响,将厚度为2 mm和4 mm的山楂切片置于50~90℃的热风干燥箱内进行干制处理,并采用5种常见食品薄层干燥模型对实验数据进行非线性拟合,通过比较评价决定系数(R~2)、卡方(χ~2)和均方根误差(RMSE)等统计数据确定山楂切片薄层热风干燥过程的最优模型。结果表明:山楂切片薄层热风干燥是内部水分扩散控制的降速干燥过程。Page模型是描述山楂切片薄层热风干燥过程的最优模型。不同干燥条件下有效水分扩散系数Deff和活化能Ea的求解结果表明,有效水分扩散系数Deff随热风温度和切片厚度的增加而增加,在干制温度范围内有效扩散系数的值在2.69×10~(-11)~16.12×10~(-11)m~2/s之间变化。对于切片厚度为2 mm和4 mm的山楂切片,活化能Ea分别为20.43、26.25 k J/mol。     

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。     

不同热风干燥温度对枸杞干燥特性的影响

为了研究枸杞在不同热风干燥温度下的干燥特性,改善其干制品质,以宁夏枸杞为原料,对其进行不同温度的热风干燥处理,分析它的干燥特性和品质变化,结果表明:枸杞干制过程由升速、降速和恒速3个阶段组成,以降速阶段为主要过程;枸杞热风干燥水分有效扩散系数在0.76×10~(-10)m~2/s和1.98×10~(-10)m~2/s之间,且温度越高系数越大,枸杞干燥活化能为61.36 k J/mol;通过试验得出风速为0.2 m/s、湿度为30%、物料厚度1层(8 mm)恒定不变,温度为55℃热风干燥时制得的枸杞品质最好;此外,由枸杞的感官品质分析结果得出:色泽、口感和质地对枸杞的品质有重要的影响。     

鲐鱼热风干燥动力学及品质变化研究

为探究鲐鱼热风干燥特性,研究不同热风干燥温度(70,80,90℃)下的干燥动力学,以质构特性、色泽、TBA值和水分分布状态为指标,研究不同干燥温度对鱼肉干品质的影响。结果表明,鲐鱼热风干燥主要经历降速干燥阶段,有效水分扩散系数范围为(4.856 7～9.411 1)×10^-10 m²/s,扩散活化能为33.587 7 kJ/mol;通过比较4种干燥模型的拟合结果,得到Page和Logarithmic模型适用于描述鲐鱼热风干燥过程;随着干燥温度的升高,鲐鱼肉干的硬度和咀嚼性显著增大,TBA值、a*和b*值显著升高;不易流动水是鲐鱼肉干中含量最多的水分,当干燥温度从70℃升至90℃时,其含量由93.06%降至90.25%。研究结果可为热风干燥生产鲐鱼肉干提供理论参考。     

皱皮木瓜热风干燥特性及其动力学模型的研究

为促进皱皮木瓜的综合开发利用,探讨了其干燥加工过程中的水分变化,在不同温度对不同厚度的木瓜片进行热风干燥,得到干燥曲线、干燥速率曲线,分析其干燥特性,拟合建立不同干燥条件下的失水动力模型,结果表明:降速阶段为皱皮木瓜热风干燥的主要阶段,Page模型对干燥过程的拟合性较好,模型的预测值与实验值吻合性好,在40~60℃内,皱皮木瓜干燥过程中的有效扩散系数为4.55945×10-9~6.38323×10-9 m2/s,且随着温度的升高而增大,平均活化能Ea为14.15 KJ/mol。该研究结果对皱皮木瓜采后生产具有一定的指导意义。     

哈密瓜切片热风干燥特性及数学模型

目的:提高规模化生产的哈密瓜品质,缩短干燥周期。方法:以不同漂烫时间(0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 min)、浸渍液(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%柠檬酸溶液)预处理哈密瓜切片,并分别研究不同热风温度(35,45,55,65,75℃)、热风速度(0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 m/s)和切片厚度(2,4,6,8,10 mm)条件下的哈密瓜切片热风干燥特性和水分扩散系数,拟合不同薄层干燥数学模型。结果:0.4%柠檬酸预处理后得到品质最优的干制产品,热风温度和切片厚度对切片干燥影响较为显著,哈密瓜切片无恒速干燥阶段,有效水分扩散系数为1.1348×10^-7~4.9080×10^-7 m²/s,活化能为28.15 kJ/mol。结论:哈密瓜切片的最佳热风干燥工艺为热风温度55℃、热风速度2.0 m/s、切片厚度6 mm,Page模型具有最高的R²值和最小的均方根误差,更适于评估和预测哈密瓜热风干燥的水分去除规律。