不同干燥方式下海马干燥特性及其数学模型

采用热风干燥、真空干燥和冷风干燥对海马进行干燥,比较不同干燥工艺下海马的干燥特性、水分有效扩散系数以及活化能的区别,并建立海马的干燥动力学模型。获得了50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃、90 ℃及100 ℃条件下海马热风干燥特性曲线,50 ℃、60 ℃、70 ℃、80 ℃及90 ℃条件下海马真空干燥特性曲线,20 ℃、30 ℃及40 ℃条件下海马冷风干燥特性曲线。以R2、χ2和RMSE为评价指标,选用13种典型干燥模型对海马的干燥曲线进行拟合,结果表明Page模型和Midilli模型最适合描述海马热风干燥过程;Page模型和Weibull模型可以准确描述海马真空干燥过程;Page模型、Logarithmic模型和Weibull模型可以很好的描述海马冷风干燥过程。海马热风干燥、真空干燥及冷风干燥的有效水分扩散系数Deff分别在1.1714×10-10 m2/s~6.7873×10-10 m2/s、4.9252×10-10 m2/s~10.4920×10-10 m2/s和2.3510×10-10 m2/s~4.0174×10-10 m2/s区间内,活化能分别为37.05 kJ/mol、18.75 kJ/mol和20.55 kJ/mol。     

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。     

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。     

银耳过热蒸汽联合低温干燥特性及动力学模型分析

该研究采用过热蒸汽联合低温对银耳进行干燥,考察过热蒸汽温度（110、115、120、125、130 ℃）、转换时间（9、15、21、27、33 min）和低温温度（40、45、50、55、60 ℃）对银耳干燥特性的影响,分别采用6 种曲线模型对过热蒸汽阶段进行拟合和6 种常用干燥数学模型对低温干燥阶段进行拟合,建立银耳过热蒸汽联合低温干燥的动力学模型。结果表明,过热蒸汽温度和低温温度对银耳干燥过程均有影响,但低温温度对干燥过程影响较大,温度越高,干燥时间越短。银耳在联合干燥过程中经历升速、恒速和降速阶段,在过热蒸汽干燥过程,升速阶段非常短,主要经历恒速干燥阶段;在低温干燥过程全程为降速干燥阶段。在过热蒸汽干燥阶段,水分有效扩散系数随着过热蒸汽温度升高而增大,水分有效扩散系数介于4.966×10-8 m2/s ～8.836×10-8 m2/s,干燥活化能为35.625 kJ/mol;在低温干燥过程,水分有效扩散系数随着低温温度升高而增大,水分有效扩散系数介于3.213×10-8 m2/s ～6.718×10-8 m2/s,干燥活化能为34.836 kJ/mol。通过模型拟合发现,三次多项式模型可较好地描述银耳过热蒸汽干燥过程;Logeriyhmic 模型可以较好地预测银耳在低温阶段的干燥过程。     

桃渣真空干燥特性数学建模

为了探究干燥模型在真空干燥中的应用,试验以桃渣在不同真空干燥温度(55、65、75和85℃)下的干燥过程为研究对象,利用10种薄层干燥模型对其干燥特性曲线进行拟合分析,并计算其有效水分扩散系数和活化能。结果表明:干燥温度对桃渣干燥速率的影响较大,干燥时间随着干燥温度的升高而减少;桃渣干燥的主要阶段发生在降速干燥阶段。通过对文中10种薄层干燥模型的拟合结果进行对比可以发现,Wang and singh模型对桃渣干燥的拟合性较好(R20.99776),模型的预测值与试验值能较好吻合,适合描述桃渣在所有干燥条件下的干燥特性;根据费克第二定律获得桃渣真空干燥的有效水分扩散系数范围为8.0855×10-10~1.5340×10-9 m2/s,且随干燥温度的升高而增大;利用阿伦尼乌斯方程计算桃渣真空干燥的活化能为21.1 k J/mol。本研究为真空干燥技术应用于桃渣的干燥提供了理论基础。     

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。     

普鲁兰基多糖成膜溶液干燥动力学研究

研究普鲁兰及普鲁兰—聚乙二醇可食用成膜溶液的干燥动力学。结果表明:所有样品在干燥过程中分为加速、降速和平衡3个阶段。纯普鲁兰样品干燥过程符合Wang and singh模型,普鲁兰—聚乙二醇复合膜液则符合Modified Henderson and pabis模型。当干燥温度由40℃升高到70℃,普鲁兰膜液的有效水分扩散系数从0.019 6×10~(-11) m/s~2增至0.255 7×10~(-11) m/s~2,而普鲁兰—聚乙二醇复合样品从2.400×10~(-11) m/s~2增至11.388×10~(-11) m/s~2。可见随着干燥温度的升高,膜液的有效水分扩散系数值也随之变大;并且在相同干燥温度下,普鲁兰膜液的有效水分扩散系数值比普鲁兰—聚乙二醇复合样品要低。通过Arrhenius类型方程计算得到普鲁兰膜液的干燥活化能为9 114.8kJ/mol,而普鲁兰—聚乙二醇复合膜液干燥活化能为2 475.2kJ/mol。     

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。     

超声强化真空干燥全蛋液的干燥特性与动力学模型

为研究超声对真空干燥黏稠食品物料的强化效应,搭建了一套真空超声干燥设备。以全蛋液为研究对象, 进行超声强化真空干燥实验,探讨超声声能密度、超声作用时间、干燥温度对全蛋液干燥特性及微观结构的影响, 并建立动力学模型。结果表明：超声波作用可强化物料内部传质过程,提高干燥速率,且超声强化效应随着声能 密度的增大而增强。此外,超声处理时间不宜过长,当干燥温度为50 ℃,超声声能密度为2.0 W/g持续作用2.5 h之 后,进一步延长超声作用时间对全蛋液干燥过程的强化效果不明显。扫描电子显微镜结果发现,超声处理会使物料 组织间隙增大、连通性增强,同时形成更多的微细孔道,降低水分扩散阻力。对9 种薄层干燥数学模型进行实验数 据的非线性拟合分析,结果显示：Page模型的决定系数R2均大于0.99,均方根误差和残差平方和均小于0.01,拟合 效果最好。因此,Page模型可用来描述全蛋液超声真空干燥过程中水分比的变化规律。以Fick扩散定律为依据,确 定全蛋液干燥传热传质有效水分扩散系数（Deff）的变化范围为：1.645 6×10－9～6.549 7×10－9 m2/s,且随着温度及 超声声能密度的增大而增大。由Arrhenius方程建立有效水分扩散系数与温度的关系,得到全蛋液水分活化能（Ea） 为16.151 2 kJ/mol。实验结果可为全蛋液真空超声干燥工艺参数优化及生产控制提供理论依据。     

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。