基于转换点调控的怀山药多相态微波干燥及品质特性

为解决冻干和冻干-微波真空联合干燥技术存在的耗时长、能耗高、设备成本高等问题,同时获得品质较好的干制品,以怀山药为对象开展多相态微波干燥(multiphase microwave drying,MMD)研究,通过不同微波功率加载方案实现转换点调控,探究转换点干基含水率(0.36、0.59、0.79 g/g)对怀山药干制品品质的影响。并以真空冷冻干燥、微波冷冻干燥和微波真空干燥为对照,研究不同干燥方式对怀山药干燥特性、能耗和品质特性(复水性、收缩率、色泽、硬度、脆度、微观结构)的影响。结果表明:随着微波功率水平的增加,怀山药MMD转换点干基含水率增大,产品复水性降低,收缩程度增大,硬度变大,细胞结构破损程度增加。MMD方案Ⅰ(转换点干基含水率0.36 g/g)干燥时间与微波冷冻干燥相比缩短31.3%,能耗相比真空冷冻干燥、微波冷冻干燥分别降低68%、34%,同时,所得怀山药干制品具有良好的品质和均匀的微观孔隙结构,其复水比(2.44±0.04)、收缩率(0.88±0.02)、色泽、硬度(4.95±0.45)N、脆度(2.48±0.51)N与微波冷冻干燥无明显差异(P>0.05)。微波真空干燥虽所需能耗低,但其产品复水性最差,收缩最为严重。综合考虑高效低能耗干燥与产品品质提升的需求,可通过转换点调控的多相态微波干燥实现高品质怀山药加工。

脉冲式连续微波干燥树莓果浆的控制系统和品质优化

为改善微波加热均匀性,提高连续式微波干燥树莓果浆干后品质,在自行研制脉冲式微波输出可编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)控制系统上,采用中心组合试验设计方法,分析微波占空比、脉冲周期、风速和干燥时间四个实验因素对树莓果浆的平均温度、温度离散值、含水率、水分含量离散值、花青素保留率和花青素保留率离散值指标的影响规律,获得脉冲式微波干燥树莓果浆的最佳工艺。对比脉冲式微波干燥与常用的反馈控温微波干燥、间歇微波干燥和连续式微波干燥工艺的果浆干后品质及均匀性指标,进而研制连续式微波干燥树莓果浆品质优化控制系统。结果表明,脉冲式微波干燥通过PLC控制系统,使磁控管以脉冲形式输出矩形波形式功率,间歇性地开启磁控管比连续微波加热更有效,并且采用脉冲式微波干燥树莓果浆具有更优产品品质和加热效率,对比反馈控温系统成本更低可靠性更好。脉冲式微波干燥树莓果浆的最佳工艺为:微波占空比0.6、脉冲周期17 s、风速1.9 m/s、干燥时间12.5 min。相比于连续式微波干燥,脉冲式微波干燥果浆品质最优,脉冲式干后果浆花青素保留率提高35.31%±0.55%,反馈控温下提高33.59%±0.23%,间歇微波下提高16.42%±0.18%。脉冲式微波干燥通过控制功率降低果浆干后温度,改善干后品质均匀性,为树莓干制品工业化生产提供依据。

超声预处理对荠菜微波干燥品质的影响

为提高荠菜的微波干燥品质,采用不同超声功率(4、6、8和10 W/g)对荠菜进行预处理,研究荠菜的传质特性、微观结构、水分分布、酶活性、微波干燥特性、色泽、复水性、营养成分和风味特性。结果表明:(1)相较于未超声对照组,超声预处理显著降低了荠菜中过氧化物酶(peroxidase,POD)和多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性(P<0.05),提高了干物质损失率;(2)超声预处理后,荠菜内部细胞间隙及直径增大,荠菜的水分自由度增大,当超声预处理功率为6 W/g时,细胞结构较为完整;(3)超声预处理促使荠菜微波干燥速率提高,超声预处理功率为6 W/g时,荠菜干燥速率较高,有效水分扩散系数为2.1531×10^(−6) m^(2)/s;(4)荠菜微波干燥动力学模型拟合结果显示,Page模型决定系数R^(2)(0.9891~0.9950)较高,均方根误差RMSE(0.0242~0.0351)及卡方值χ^(2)(0.0006~0.0012)较低,拟合效果最佳;(5)超声预处理功率为6 w/g时,微波干制荠菜的复水比较高,叶绿素、总黄酮和总酚含量分别为39.29、24.66、7.70 mg/g,这3种营养成分含量均显著高于未超声对照组(P<0.05);(6)相较于新鲜荠菜,超声预处理提高了微波荠菜干制品中的氮氧化合物、含硫化合物和芳香成分响应值及丰富度、咸味和酸味强度。综合分析,以6 W/g超声功率对荠菜进行预处理,荠菜微波干制品品质最佳。该研究可为荠菜精深加工提供一定的理论依据和技术参考。

微波干燥对月柿果片不同区域酚类含量及色泽的影响

以月柿为原料,进行区域划分后,探究新鲜和不同微波干燥时间(11、13、15 min)、功率(415、485、555 W)、装载量(2.15、2.35、2.55 kg/m^(2))下月柿果片六个区域(A1、A2、B1、B2、C1、C2)水分、色泽和不同酚类组成及含量的变化。结果表明:新鲜月柿果片A2区域水分、总酚、总类黄酮、总黄烷醇及柿单宁含量最高,分别为81.92%、125.68、38.58、12.77、111.29 mg/g;微波干燥使月柿果片不同区域水分和不同酚类含量总体均降低,色泽由黄色变为棕黑色;微波干燥过程中,B2区域变化特征最显著,水分含量最低,最先出现褐变,随后蔓延至其它区域。不同指标相关性分析表明:总酚和柿单宁含量与亮度值(L^(*))呈显著正相关(P<0.05),和总色差(ΔE)呈显著负相关(P<0.05)。微波干燥会造成月柿果片色泽劣变,不再具备新鲜月柿色泽。其色泽变化与酚类自氧化反应有关,类黄酮类和黄烷醇类化合物不是造成月柿果片色泽劣变的原因。研究结果为月柿干制利用提供参考,进一步从酚类角度研究调控月柿色泽变化的方法.

基于生物混凝剂的太湖蓝藻生物质气浮收获与微波干燥中试系统研究

文章提出一种基于生物混凝剂的蓝藻生物质混凝-气浮收获与微波干燥工艺,开发了处理量为20 m^(3)/h的中试系统。在太湖的连续运行结果表明:该系统对蓝藻生物质的收获效率高达95%,脱水后生物质的含水率可降低到85%以下;经微波连续干燥10 min后,生物质含水率可以降低到10%以内,且微波干燥对生物质中的蛋白质和糖类等主要营养物质的含量没有影响。经济性分析和成本敏感性分析结果表明,蓝藻生物质的收获与干燥总成本为4134.1元/t,其中生物混凝剂成本占50%以上,蓝藻生物质处理成本与生物混凝剂用量和成本以及微波干燥量密切相关。

微波干燥下鳀鱼滋味成分变化

探究微波处理对干燥鳀鱼滋味成分的影响。结合游离氨基酸、核苷酸、有机酸分析和电子舌技术对干制鳀鱼的特征滋味化合物进行分析。结果表明:微波干燥4、6、8 min样品(MD4、MD6、MD8)较对照组的整体滋味呈增加趋势,各组总游离氨基酸含量为820.28、908.33、985.98、858.72 mg/100 g,其中,MD4、MD6和MD8组鲜味氨基酸含量为77.49~79.64 mg/100 g,甜味氨基酸含量为337.23~384.09 mg/100 g;随着干燥时间的延长,有机酸含量成倍增加(4.98~14.09倍);相关性分析表明,有机酸与甜味和咸味之间具有较高的相关性。综上,微波干燥有利于特征滋味化合物含量的增加,对干制鳀鱼的整体滋味轮廓有较好的贡献。

水稻秸秆营养穴盘热风辅助微波干燥工艺参数优化

为研究水稻秸秆营养穴盘在不同条件下的热风辅助微波干燥最佳工艺,以水稻秸秆营养穴盘的干燥速率和干燥后的形变量为指标,利用响应面研究微波功率、加热温度和热风速度对水稻秸秆营养穴盘热风辅助微波干燥工艺的影响,建立二次多项式的回归模型,并进行干燥工艺优化。结果表明:回归模型拟合性较高,可以较好地描述水稻秸秆营养穴盘的干燥过程;水稻秸秆营养穴盘热风辅助微波干燥的最佳工艺参数,即微波功率为1600 W、加热温度为60℃、热风速度为15 m/s时,干燥速率最快为4.015%/min,形变量最小为1.522 cm。研究结果可为促进水稻秸秆营养穴盘推广与应用提供重要的理论支撑及技术支持。

基于红薯片多孔介质的间歇微波干燥数值分析

针对红薯薄片内部多孔介质子域和外部热空气自由流动子域,采用COMSOL Multiphysics软件分别在不同间歇比(PR=2,PR=3,PR=4,PR=5)条件下构建并求解多相流间歇微波联合对流干燥模型;在热风60℃,风速1.2 m/s的干燥工况下,与红薯薄片热风对流干燥特性进行对比。结果表明,间歇微波对流干燥的最优间歇比为3,干燥速率随间歇比的增加而减小。采用PR=3的间歇微波对流干燥薄片与采用热风对流干燥的薄片相比,前者干燥至相同的含水量时内部液态水和水蒸气通量分别高于后者0.37~2.28倍和0.67~1.9倍,核心温度提高了9.3~69.3℃,导致含水量降低到1.8 kg/kg时前者的干燥速率是后者2.63倍,前者的整体干燥时间比后者缩短68.6%。结合薄片NO.4内通量分布表明,水蒸气和液态水通量聚集于距离薄片表面0~0.01 m区间内,选用间歇微波可降低水分传输到外界的路径,实现了干燥优化。研究结果为红薯薄片间歇微波对流干燥工艺优化提供科学依据。

热风辅助微波干燥对苦瓜干燥品质和效率的影响

为研究热风辅助微波干燥因素对苦瓜干燥品质和效率影响,以苦瓜红度值a*、水分活度、叶绿素含量和干燥速率作为干燥品质和效率评价指标,通过单因素试验,分析微波功率、热风温度和热风速度等干燥因素对苦瓜品质和干燥效率影响规律,确定干燥因素范围。在此基础上,通过二次正交旋转组合试验,建立预测苦瓜品质和干燥效率二次多项式回归模型。结果表明,四项指标R2分别为0.9055、0.9170、0.8939、0.9805,均大于0.8900,表明回归模型拟合性较高,可较好预测苦瓜干燥品质和效率。利用响应面法确定影响苦瓜热风辅助微波干燥最佳干燥因素为:微波功率900W,热风温度60℃,热风速度20m·s^(-1)。研究可提高苦瓜干燥品质和干燥效率,为促进苦瓜干燥商业化发展提供一定理论指导及技术支持。

火龙果粉冷冻-真空微波干燥工艺优化及贮藏品质

为优化火龙果粉的冷冻干燥结合真空微波干燥工艺并研究其贮藏品质,以火龙果为原料,以复水比和维生素C保留率加权转化的综合评分为指标,通过单因素和响应面试验优化火龙果粉的工艺条件并分析其贮藏品质。结果表明,优化后的工艺条件为采用冷冻干燥将火龙果干燥到水分含量35%后,再采用真空度40 Pa、微波功率1 500 W的真空微波干燥继续将其干燥至水分含量3.5%。该条件下,产品实际综合评分为85.17,与理论预测值基本吻合。联合干燥技术的产品在25℃、相对湿度65%的条件下贮藏30 d时,火龙果粉中的VC保留率为(83.36±0.65)%,感官评分65.6,VC的保留率和感官评分均较高,具有较好的贮藏品质。

腐竹微波干燥工艺优化及其动力学研究

为保证腐竹品质、提高干燥效率,采用微波技术干制鲜腐竹。通过响应面法优化腐竹微波干燥工艺,并建立干燥动力学模型。结果表明:腐竹微波干燥过程包含升速、恒速和降速3个阶段,恒速干燥是鲜腐竹中水分蒸发的主要阶段,此阶段持续时间越长,腐竹品质越好;在微波功率700 W、载样量1100 g、间歇时间1.2 min的最佳工艺条件下,腐竹复水比为2.75±0.21,色差为4.32±0.27,单位能耗为0.156 kJ/g±0.0795 kJ/g。腐竹微波干燥过程的有效水分扩散系数范围为(0.771~1.540)10^(-10)m^(2)/s,属于较快的食品水分蒸发速率。与5种经典干燥模型拟合分析发现,Page模型与试验数据拟合度最高。

小苏打微波干燥工艺研究

微波干燥作为一种新的干燥方式,具有操作简单、易于控制、无粉尘污染等优点,在食品、医药、公共事业等领域应用广泛。对使用微波技术进行小苏打干燥进行了相关研究,考察了微波干燥过程中温度变化以及不同微波功率对小苏打干燥过程水含量及总碱量的影响,为小苏打微波干燥技术的应用提供了一定的理论基础。

微波干燥法快速测定烟叶含水率的研究

为快速准确测定烟叶含水率,降低能耗,提高测定效率,试验采用普通家用微波炉为微波干燥仪器,探索优化试验条件,完成烟样含水率的快速测定。结果表明:在使用中高火、间歇加热4次、每次加热90 s的条件下测得的烟叶含水率与烟草行业标准方法(烘箱干燥法)所测得的烟样含水率间无显著性差异。但相对于传统的烘箱干燥法,微波干燥法可明显地降低能耗,提升工作效率。对于测定单个样本来说,微波干燥法仅需30 min即可完成单个样本水分测定过程,而烘箱干燥法需耗时100 min;另外,微波干燥法仅需消耗0.12 kWh的能量,而烘箱干燥法需耗费2.67 kWh的能量。综上所述,使用微波干燥法测定烟叶水分可获得与烘箱干燥法无显著性差异的结果,但相比于传统烘箱干燥法,微波干燥法具有耗时少、耗能低等优点。

微波干燥条件对杏脯干燥特性与品质的影响

目的:提高杏脯的干燥效率及产品品质。方法:分别用转盘式微波炉(RMD)和微波对流耦合干燥机(MCD)干燥杏脯,考察微波功率、微波发射方式、切分程度及物料是否转动对杏脯干燥特性、焦化率、色值、感官品质及复水特性的影响,并与传统热风干燥(HD)进行比较。结果:与HD的1040 min(16块)和840 min(48块)相比,微波干燥显著缩短干燥时间,不同微波干燥条件下所需的干燥时间为40~400 min;脉冲比越大或功率越高或物料尺寸越大,干燥所用时间越短,在MCD中控温微波干燥耗时最长。无论是在RMD还是不控温MCD中静态干燥,杏脯均出现严重的烧焦现象,焦化率为17%~100%,物料转动时焦化率高于静态干燥的,而在MCD中控温静态干燥避免了物料的烧焦现象,且MCD中控温静态干燥的杏脯色值和感官评价最接近HD的,复水比与HD仅相差3.45%~5.17%,获得最高的感官评价分(87.2分)。结论:MCD中控温静态干燥可以作为杏脯的高效干燥方法。

滤膜过滤 微波干燥法快速测定水中悬浮物

采用滤膜过滤微波干燥技术,建立了水中悬浮物的快速测定方法。以0.45μm硝酸乙酸纤维素(CN-CA)滤膜为过滤介质,采用变功率连续加热模式,空白湿滤膜在10 min内恒重(900 W/5 min+500 W/5 min),附有悬浮物的湿滤膜在13 min内恒重(900 W/8 min+500 W/5 min)。选择不同质量浓度的高岭土标准样品和不同类别的实际样品进行方法性能测试,结果表明,该方法检出限为5 mg/L,相对标准偏差(RSD)为2.7%~7.1%,相对误差为2.0%~5.0%,采用该方法与采用标准方法《水质悬浮物的测定重量法》(GB 11901—89)测定实际样品的结果吻合。该方法显著缩短了水中悬浮物测定的分析时间,精密度和准确度能够满足分析要求,可用于地表水及一般工业排放废水中悬浮物质量浓度的快速测定。

多层盘式秧盘热风辅助微波干燥机优化设计与性能试验

针对现有水稻秸秆营养穴盘(简称秧盘)热风辅助微波干燥机静态干燥时存在气流场和电磁场分布不均匀、干燥效率低和干燥品质差等问题,设计了多层盘式热风辅助微波干燥机,并主要对干燥机的微波谐振腔和气流均布室进行了优化设计。利用ANSYS Electronics软件对微波谐振腔馈口不同排列方式进行仿真,根据电磁场强度均匀性及S参数的影响,确定馈口的排列方式及高度;利用ANSYS Fluent软件对气流均布室的导流腔高度、气流均布腔高度及导流体底边直径进行优化;以秧盘为试验材料对该机性能和加热均匀性进行试验验证。结果表明,优化后气流均布室出口处气体流速的均匀性指数与优化前相比提高21.26%;微波谐振腔三馈口V-L-L排列方式下电磁场强度均匀性最好且S参数最小;馈口高度为160 mm时反射功率最低,比馈口高度为70 mm时降低78.13%;相较于热风干燥和微波干燥,秧盘在热风辅助微波干燥方式下干燥速率分别提高291.31%和86.48%,且干燥均匀性更好。该研究可为热风辅助微波干燥机的结构优化提供参考。

微波干燥自发凝固成型氧化铝湿坯

为了解决常规干燥(控温控湿)过程中坯体出现水分梯度问题,利用微波干燥法来干燥湿坯。通过对比常规干燥(温度:40℃;湿度:60%)和微波干燥的方式,研究了湿坯的重量损失、线性收缩、表面温度和水分分布。与常规干燥相比,采用微波干燥(功率250 W)时,干燥结束时间和停止收缩时间分别缩短至1/6.8和1/6。在微波干燥过程中,样品表面温度随时间延长先升高后降低,与体内水分密切相关。而在常规干燥过程中,温度保持恒定在40℃。采用低场核磁共振(NMR)成像技术表征湿坯内部的水分分布情况发现:在微波干燥过程中,水分分布更均匀,表明微波干燥时湿坯的干燥应力更低。在1550℃下烧结6 h后,微波干燥制备得到的氧化铝陶瓷具有更高的抗弯强度,且标准差更小。

微波干燥多孔硅酸钙干燥动力学及微观结构演化

探究微波功率和样品负载量对多孔硅酸钙微波干燥动力学和特性的影响.结果表明,Midilli模型是微波干燥多孔硅酸钙的最佳模型.多孔硅酸钙水分有效扩散系数(Deff)随着样品负载量的降低和微波功率的增加呈上升趋势,样品负载量为4~30 g时,对应的Deff=4.265×10^(-9)~1.967×10^(-9)m^(2)/s,微波功率为100~350 W时,对应的Deff=3.222×10^(-9)~25.224×10^(-9)m^(2)/s,微波功率密度相同时,微波功率愈大Deff越高.增加多孔硅酸钙负载量和增加微波功率都能提升微波干燥效率,样品负载量为4~30 g时,对应的微波干燥效率为6.04%~21.52%,微波功率为100~350 W,对应的干燥效率为11.57%~28.69%.通过扫描电子显微镜和傅立叶变换红外光谱对材料进行表征,微波干燥后的多孔硅酸钙与传统方法干燥后的相比,脱除了部分化学结合水,颗粒的团聚减少,颗粒分散性明显提高.

微波干燥温度分布对胡萝卜干燥特性与品质的影响

为提升胡萝卜的干燥品质,减少局部过热和过分干燥问题,采用多物理场仿真与微波干燥试验,研究胡萝卜微波干燥中旋转运动与不同微波缓苏时间对温度分布、干燥特性、品质(色差、复水比、VC含量、感官评价)的影响。结果表明:水分比的模拟值与试验值的RMSE<5%,模型有效模拟了胡萝卜微波干燥热质传递的过程。旋转样品的温度均匀度指标λ较不旋转减至0.092,干制品品质及其均匀性显著提高,其中色差值标准差减到0.18。R1/4(旋转条件下加热20 s缓苏60 s)条件下胡萝卜样品温度分布区间为65~75℃,色差、VC含量均为最优。采用旋转与1/4的缓苏时间的干燥条件较优。本研究成果为胡萝卜微波干燥应用提供理论参考依据。

冷冻干燥联合微波干燥对枇杷花茶品质的影响

为研究冷冻干燥联合微波干燥对枇杷花茶品质的影响,采用真空冷冻干燥(VFD)、微波干燥(MVD)和真空冷冻联合微波干燥(VFMVD)对枇杷花进行干燥,测定不同干燥工艺下枇杷花茶的复水比、总黄酮含量、总三萜含量和感官品质。结果表明:采用VFMVD干燥的产品,其复水比高于MVD,低于VFD;VFMVD干燥后总黄酮、总三萜含量高于MVD,低于VFD,但感官评价得分高于VFD。该研究表明,VFMVD是一种有效结合MVD和VFD优点的干燥技术,在枇杷花干燥上具有较好的应用前景。