以静态称重法研究粳稻谷水分吸附速率

在5种温度(10~35℃)、3个湿度(65%、86%、100%)环境中以静态称重法测定了初始低水分(4.62%~5.84%)、正常水分(13.57%~14.05%)、高水分(21.23%~22.82%)两个粳稻品种"龙洋"和"香稻"含水率随时间的变化,并采用提出的扩散方程描述水分吸附/解吸速率变化规律。在RH 65%~100%范围内,粳稻谷初始含水率越低,10~35℃条件的水分吸附速率越大。温度较高,吸附速率则较大。同样初始含水率条件,相对湿度越高,粳稻谷的水分吸附/解吸速率越大。正常水分的龙洋在RH 65%条件下,20~35℃水分解吸速率均在36~48h内快速减少,之后变化平缓,10℃水分吸附速率则在48h内缓慢减少;在RH 86%或RH 100%条件下,龙洋在10~35℃水分吸附速率均在48h内快速减少。正常水分的香稻在RH 65%条件下,10℃水分吸附速率、20~35℃水分解吸速率均在72h内快速减少,之后变化平缓;在RH 86%或RH 100%条件下,香稻在20~35℃水分吸附速率均在96h内快速减少,在10℃水分吸附速率则在144h内缓慢减少。     

黄玉米水分吸附速率研究

在5种温度(10~35℃)、3个相对湿度(RH 65%、RH 86%、RH 100%)环境中,测定初始低水分(3.85%~4.21%)、正常水分(9.50%~10.32%)、高水分(18.29%~18.65%)黄玉米样品含水率随时间的变化,并采用扩散方程描述其变化规律。在RH 65%~100%范围内,黄玉米初始含水率越低,在10~35℃下的水分吸附速率越大。温度较高,吸附速率或解吸速率则较大。对初始含水率低于4.21%的黄玉米样品,分别在RH 65%、RH 86%、RH 100%条件下,20~35℃的水分吸附速率在120~144 h内急剧减少,而10℃水分吸附速率在192~216 h内缓慢减少。正常水分的黄玉米在RH 65%条件下,20~35℃水分吸附速率均在72 h内快速减少,10℃水分吸附速率则在84 h内较快减少;在RH 86%或RH 100%条件下,20~35℃水分吸附速率均在96~120 h内快速减少,10℃水分吸附速率则在120~144 h内较快减少。初始水分高于18%的黄玉米在RH 65%、RH 86%解吸速率、RH 100%吸附速率在48~72 h内快速减少,之后变化缓慢。     

小麦水分吸附速率研究

在5种温度(10~35℃)、3个湿度(RH 65%、RH 86%、RH 100%)环境中测定了初始低水分(4.97%~6.08%)、正常水分(10.11%~11.04%)、高水分(20.7%~22.72%)小麦样品含水率随时间的变化,然后采用提出的扩散方程描述变化规律。随着温度和RH增加,小麦的水分吸附速率均增大。在RH 65%~86%范围内,小麦初始水分越低,20~35℃条件的水分吸附速率越大。在RH 65%,10℃小麦吸附速率随着初始水分减少而增大;在RH 86%,与低水分样品比较,正常水分小麦样品10℃起始吸附速率较大,但是快速降低。在RH 100%条件下,与低水分样品比较,正常水分小麦样品10~35℃吸附速率较大。对初始水分低于6.1%的小麦样品,分别在RH 65%、RH 86%、RH 100%条件下,20~35℃的水分吸附速率在48~72 h内急剧减少,而10℃水分吸附速率在108~120 h内缓慢减少,之后降低更慢。初始正常水分的小麦样品在RH65%、RH 86%或RH 100%条件下,10~35℃水分吸附速率在24~36 h内快速减少,之后变化平缓。初始水分高于20%的小麦样品在RH 65%、RH 86%解吸速率、RH 100%吸附速率对20~35℃在48 h内快速减少,之后变化缓慢;对10℃在96 h内快速减少,之后变化缓慢。     

干燥过程中玉米籽粒水分扩散系数及热特性研究

在45~75℃干燥箱中,分析了初始水分27.1%~34.5%的五个玉米品种含水率随时间的变化,并以修正的扩散方程(MPage)描述水分解吸速率,对平板状玉米粒采用斜率法计算水分扩散系数。MPage很好地拟合了干燥过程水分比率(MR)随时间的变化曲线(R~20.94,MRE6.23%)。在75℃干燥,玉米解吸速率高达250×10~(-5)~350×10~(-5)min~(-1),在150 min内降低到最低;在45℃干燥,解吸速率则高达75×10~(-5)~100×10~(-5)min~(-1),在250 min内缓慢降低到最小值。在45~55℃干燥,龙江品种解吸速率曲线最低,郑单、先玉、唐抗、中糯四个品种的解吸速率曲线相似;在65~75℃干燥,唐抗品种解吸速率曲线最低,其他四个品种的解吸速率曲线相似。随着干燥温度的增加,玉米粒水分有效扩散系数增加;45~55℃水分有效扩散系数较接近,65~75℃水分有效扩散系数是45℃的2~3倍。龙江品种玉米在75℃干燥140 min和65℃干燥170 min,玉米裂纹破碎率明显增加。干燥温度和干燥时间不影响玉米的糊化温度起点、峰值、终点和峰值宽度,但是75℃干燥明显提高焓变和热流功率。     

以Hailwood-Horrobin平衡水分模型分析聚葡萄糖吸潮机理

为解释聚葡萄糖的吸潮性能,改进包装材料,在20~35 ℃和平衡相对湿度（ERH）10%~90%范围内,测定了初始含水率（IMC）1.01%~4.89%的5个国产样品（a1~a5）的水分吸附与解吸等温线。吸附和解吸等温线均是S型曲线,在ERH小于80%时,解吸等温线与吸附等温线之间存在滞后现象,样品初始含水率越低,滞后现象越显著。由于聚葡萄糖是无定形相态的粉末,我们假定聚葡萄糖水分吸附过程是蒸汽相态、液体相态（多分子层吸附）及固体溶液（单分子层吸附）之间存在的平衡,按照Hailwood-Horrobin（HH）模型把S型吸附等温线去卷积为单分子层（Mh）和多分子层成分（Md）,吸附和解吸多分子层水含量随ERH增加呈现S型曲线增加,解吸单分子层含水率随ERH增加保持不变,而吸附单分子层含水率随ERH增加对a1~a4样品（IMC 4.87%~2.35%）缓慢增加,对a5样品（IMC 1.01%）几乎线性减少。随着样品初始含水率降低,吸附位点聚合物分子量对a1样品最大,对a5样品最小。尽管红外光谱扫描显示a5样品羟基（3 416 cm–1）和无定形结构官能团（1 027 cm–1）的强度最小,但是a5样品的吸潮率最大。说明不同工艺加工的聚葡萄糖样品含水率越低,吸附单分子层水含量随ERH增加几乎线性减少,但是吸附多分子层含水量随ERH增加是S型增加,吸潮率和吸湿量增大。     

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。     

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。     

马铃薯全粉平衡水分吸附等温线与吸附等热研究

采用静态称重法在温度10～35℃、相对湿度11%～96%范围内测定了五种马铃薯全粉的平衡水分/平衡相对湿度(EMC/ERH)数据,确定了多项式方程、修正3参数Guggenheim-Anderson-de Boer(MGAB)、修正Halsey(MHAE)、修正Oswin(MOE)为适合的等温线拟合方程,采用多项式EMC方程分析马铃薯全粉的安全储运最大允许的含水率,在25℃、RH60%条件下,绝对安全水分是10.05%;在25℃、RH 70%条件,相对安全水分是12.64%。采用MHAE分析马铃薯全粉水分吸附等热,随着含水率增加到17.5%,马铃薯全粉水分吸附等热则以抛物线形式快速地减少,之后随着含水率增加,水分吸附等热则减少缓慢。在含水率22%,马铃薯全粉水分吸附等热接近纯水的吸附等热。     

储藏条件下糙米水分扩散规律研究

为探讨储藏条件下糙米籽粒的水分扩散规律,以环境温度和相对湿度为影响因素,采用全因素组合试验方法设计试验,应用静态称重法对糙米籽粒进行了不同温度和相对湿度条件下的吸附与解吸试验,推导出储藏条件下糙米籽粒的水分扩散系数求解方程,求出不同储藏温湿度以及不同原始含水率条件下糙米籽粒的水分扩散系数,应用SAS软件拟合出关于储藏条件下糙米水分扩散系数的二次回归方程。结果表明:储藏环境温湿度及含水率显著地影响糙米水分扩散规律,研究结果可以为探讨糙米水分分布及传递机理提供理论参考。     

大米和大豆CAE方程及平衡绝对曲线图研究

在RH 11%～96%和不同温度(10、20、25、30和35℃)下采用静态称重法测定了11个大米品种和10个大豆品种的水分吸着等温线,并采用CAE方程进行拟合。对大米样品,决定系数(R2)>0.991 1,平均相对百分率误差(MRE)<5.048%;对大豆样品R2>0.977 7,MRE<10.778%。CAE方程参数在大米品种之间或大豆品种之间差异不明显。吸附方程参数与解吸方程参数之间差异大,表明存在吸着滞后现象。推导的大米和大豆CAE解吸、吸附方程用于绘制平衡绝对湿度曲线图。应根据不同粮食种类,通风操作中使用不同CAE方程,但不必考虑同一种类粮食的不同品种的影响;根据不同通风目的分开使用解吸CAE方程和吸附CAE方程。通过曲线图或软件查阅粮堆和大气的平衡绝对湿度值和露点温度,可以快速确定储粮是否应该进行通风操作。     

枸杞子贮藏中平衡含水率变化规律及等温吸附曲线研究

目的:研究不同初始含水率枸杞子在相对湿度35%~85%,温度分别为5、15、25、35℃条件下吸附平衡含水率变化规律,得到等温吸附曲线模型,通过模型可对枸杞子贮藏中的安全水分起预测作用。方法:采用静态吸附原理,根据目前在食品吸附中运用较多的6种模型对枸杞子实验吸附数据进行模拟分析比较。结果:枸杞子的平衡含水率随水分活度的增加呈上升趋势,其等温吸附曲线属于"J"型,而描述这一吸附特性的最佳数学模型为Halsey模型,并由模型方程计算得到枸杞子的绝对安全水分和相对安全水分。结论:该实验中的Halsey模型可作为枸杞子贮藏中平衡含水率的预测模型,为枸杞子安全水分的控制及科学贮藏提供参考。     

储藏条件对大豆籽粒力学特性的影响

选取黑龙江大豆,使其储藏60、90、120、150 d,储藏温度分别为20、25、30℃,储藏籽粒的含水率分别为12.0%、13.5%、15.0%,使用Brookfield质构仪测定了不同储藏温度、不同含水率、不同储藏时间的大豆籽粒的最大破坏力、最大破坏力能、最大破坏应变。试验结果表明:储藏60 d,储藏温度为20~30℃,储藏籽粒的含水率为12.0%~15.0%,大豆籽粒压缩最大破坏力、最大破坏能、最大破坏应变的变化范围分别为:106.85~90.19 N、160.80~108.92 mJ、0.356~0.412;储藏150 d,储藏温度为20~30℃,储藏籽粒的含水率为12.0%~15.0%,大豆籽粒压缩最大破坏力、最大破坏能、最大破坏应变的变化范围分别为:99.19~81.50N、113.01~90.52 mJ、0.439~0.472;在相同的储藏温度、储藏时间条件下,大豆籽粒的压缩最大破坏力、最大破坏能随着含水率的增加而减小,最大破坏应变随着含水率的增加而增加;在相同的含水率、储藏时间条件下,大豆籽粒的压缩最大破坏力、最大破坏能随着储藏温度的增加而减小,最大破坏应变随着储藏温度的增加而增加;在相同的储藏温度、含水率条件下,大豆籽粒的压缩最大破坏力、最大破坏能随着储藏时间的增加而减小,最大破坏应变随着储藏时间的增加而增加。     

芝麻平衡水分及吸着等热研究

采用静态称重法测定了我国4个芝麻品种的平衡水分等温线,并采用CAE、修正Chung-Pfost(MCPE)、修正Halsey(MHAE)、修正Henderson(MHE)、修正Guggenheim-Anderson-deBoer(MGAB)、修正Oswin(MOE)及StrohmanYoerger(STYE)7个水分吸着方程进行拟合,指出MOE最适合描述芝麻平衡含水率(EMC)-平衡相对湿度(ERH)之间的关系,并用于计算芝麻吸着等热。在含水率7.5%湿基,芝麻吸着等热均随含水率增大而快速减少,同一温度下的解吸等热显著高于吸附等热。在含水率7.5%以上,芝麻吸着等热随含水率增大而变化平缓,同一温度下的解吸等热趋同于吸附等热。在含水率7.5%湿基条件下,较低温度下的芝麻吸附等热与解吸等热均高于较高温度。在含水率10%湿基的自由水点,芝麻的吸着等热(汽化热)接近纯水的潜热,约是2450kJ/kg。在测定温度10~35℃范围,黑芝麻吸着等热数值类似白芝麻吸着等热数值。计算的25℃芝麻储运绝对安全水分是6.46%,相对安全水分是6.94%。     

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。     

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。     

油菜籽平衡水分及吸着等热研究

采用静态称重法测定了我国8个油菜籽品种的平衡水分,指出修正3参数Guggenheim-Anderson-de Boer方程(MGAB)、修正Halsey(MHAE)、修正Oswin(MOE)等方程均适合描述油菜籽平衡含水量(EMC)—平衡相对湿度(ERH)之间的关系,并计算了油菜籽水分吸着(吸附／解吸)等热和安全水分值.在含水率＜12.5％湿基,油菜籽吸着等热均随含水率增加而快速减少,同一温度下的解吸等热显著高于吸附等热.在含水率12.5％以上,油菜籽吸着等热随含水率增加而变化平缓,同一温度下的解吸等热趋同于吸附等热.在含水率＜12.5％条件下,较低温度下的油菜籽吸附等热与解吸等热均高于较高温度.在含水率12.5％的自由水点,油菜籽的吸着等热接近纯水的潜在热.计算的20℃油菜籽储存绝对安全水分是8.09％,相对安全水分是8.98％.     

大豆的仓储保管常识

<正>为了保证长期安全储存,大豆的含水率通常要降到13%。才能入库储藏。用塔式干燥机干燥时,豆粒的受热温度不超过30~35℃,干燥介质温度为60~80℃,处理时间为40~45 min;采用双级干燥时,第一级干燥介质温度为90℃,豆温为25℃,第二级的干燥介质为80℃,豆温35℃。大豆一次干燥降水不低于3%~6%,降水速率约为3%/h。(1)干燥贮藏法:一是用日光暴晒;二是用设备烘干。(2)通风贮藏:大豆在贮藏过程中,要保持良好的通风条件,使干燥的低温空气不断地穿过大豆籽粒间,可以降低温度,减     

软化条件对大豆软化效果影响的研究

通过研究不同水分大豆在不同软化温度、软化时间下软化过程弹塑性的变化,建立大豆软化基础数据。研究表明:水分较低的大豆,在不同软化温度与软化时间条件下,弹塑性较差;水分在8.74%~13.16%的大豆,随着水分增加,最适宜软化温度(55~75℃)有下降趋势,最适宜软化时间(15~45 min)有缩短趋势;水分15.01%的大豆在软化温度35℃与较短软化时间条件下,弹塑性较好,随着软化温度的升高与软化时间的延长,弹塑性呈现明显下降趋势;软化温度为55~75℃,软化时间为25~35 min,大豆水分在10.12%~12.24%条件下,大豆弹塑性较好。通过正交实验获得的最佳大豆软化条件为:水分10.89%,软化温度65℃,软化时间25 min。在最佳条件下,大豆弹性值为0.942。     

大米安全水分和吸着等热计算

对静态称重法测定的5个大米样品吸着等温线数据,分别采用Brunauer-Emmett-Teller(BET)、CAE、修正Chung-Pfost(MCPE)、修正Guggenhein-Anderson-de Boer(MGAB)、修正Henderson、修正Oswin及Strohman-Yoerger 7个方程进行拟合,MCPE被判定为大米最佳吸着等温线方程。以M=f(hr,t)形式表达的平均解吸等温线方程MCPE的3个参数C1、C2及C3各是492.539、39.846及0.176,在RH 70%下,对应的101、5、202、5、303、5℃条件下大米样品平均解吸值,分别是15.88%、15.49%、15.13%、14.80%、14.50%及14.21%。3个粳米(方正香米、东北普通米、松花江米)在25℃的安全水分是14.92%～15.39%,低于15.5%;2个籼米(泰国香米和江苏米)安全水分则是13.88%～14.43%,低于14.5%,与GB 1354—2009大米限量水分一致。大米吸着等热在含水率<20%干基条件下,随着米粒含水率增加而快速减少,在高于20%干基含水率则随含水率增加而缓慢减少。在含水率<22.5%干基条件下,较低温度下的大米吸附等热与解吸等热均高于较高温度;大米解吸等热高于吸附等热,但是随着含水率增加则差异减少。     

稻谷低温低湿干燥特性与水分迁移分析

对初始含水率18.9%~29.6%的稻谷进行低温低湿薄层干燥,基于模型拟合、干燥时间和有效水分扩散系数的计算,研究稻谷初始含水率和温湿度因素对其表观水分扩散特性的影响,通过核磁共振技术探究前者内在水分动态。结果表明:在低温低湿条件下干燥温度越低,除湿对缩短稻谷干燥时间的效果越显著。Page模型拟合效果理想,参数k和n能较好地用实验变量所建立的回归方程描述。稻谷的有效水分扩散系数Deff在3.0697×10-10m2/s到5.0369×10-10m2/s范围内,MC0、T和RH对其有极显著的影响(p0.01)。同时,核磁数据反映出干燥过程中,稻谷内表征"结合水"的A21峰面积和束缚水的A22峰面积降低显著,自由水的A23峰面积变化较小,含水率降至14.5%~16.5%范围时束缚水的信号峰消失。连续称重法结合LF-NMR技术能够有效分析稻谷低温低湿干燥过程中水分扩散和状态转化的规律。