基于含水率变化的气体射流冲击干燥过程温度自适应控制系统

为了给变温干燥工艺提供新的技术支持,实现基于含水率变化的干燥温度自适应控制,该研究设计了具有物料含水率在线检测功能的温度自适应控制系统。采用卷积神经网络建立了以质量检测值、气流冲击速度、称重传感器弹性基体温度、气流冲击距离为输入,物料真实质量为输出的含水率在线检测模型。进行了含水率在线检测模型验证试验。结果表明,该模型满足变温干燥工艺中含水率在线检测的精度要求,5组含水率在线检测模型验证试验的决定系数R2和均方根误差RMSE依次为0.993 4和1.20%。该文设计了改进神经网络-PID(improved neural network-PID,INN-PID)控制器来实现变温干燥工艺中的温度控制。在MATLAB软件中以单位阶跃信号为输入对PID、神经网络-PID(neural network-PID,NN-PID)和INN-PID控制器的动态性能进行仿真。对3种控制器分别进行了50~55℃的干燥温度控制试验。结果表明,在仿真试验中,INN-PID控制器的控制稳定性和调节时间均显著优于另外两种控制器;干燥温度控制试验结果与仿真结果存在近似相同的规律,INN-PID控制器的峰值时间是208.00 s,调节时间是120.59 s,最大超调量是4.87%,满足变温干燥过程中温度控制的要求。该研究在气体射流冲击干燥机中搭建了温度自适应控制系统,进行了基于含水率变化的温度自适应控制试验。结果表明,该系统可以对基于含水率变化的变温干燥工艺中的干燥温度进行快速且有效的调节。该研究对提高干燥设备的自动化水平以及开发新的变温干燥工艺具有重要意义,对其他领域的多信息融合检测和控制策略研究提供参考。

山药片红外联合热风干燥热质传递收缩模拟与品质

为了准确揭示山药片红外联合热风干燥传热传质机理,在考虑山药片收缩变形特性的基础上,通过有限元软件COMSOL6.1建立了“温度场-湿度场”多场耦合的山药片红外联合热风干燥传热传质模型。模拟研究基于山药片在不同温度(50、60、70℃)下收缩变形的传热传质,并通过试验进行验证。分析不同温度对山药片品质(色差、复水比、多糖和尿囊素含量)的影响。结果表明:(1)山药片体积比随干燥温度的升高而增加,在干燥温度分别为50、60、70℃时,其值分别为34.55%、37.23%、39.04%。(2)在干燥温度为50、60、70℃时,红外联合热风干燥收缩模型可准确预测山药片干燥过程中干燥温度和含水率,其决定系数R^(2)分别为0.973、0.976、0.981和0.983、0.984、0.974。(3)山药片外部温度升高,表面水分开始蒸发,形成水分梯度。随着干燥的继续,红外热量在山药片内部不断积累,导致内部温度升高,水分向外扩散,进而减小了内外水分梯度。随着干燥温度的升高,增加了山药片温度和湿度梯度,促进了热量和质量的传递,提高了水分迁移的速率。(4)在60℃时,干燥品质最优,其色差为7.49、复水比为2.65 kg/kg、多糖含量为24.17 mg/g、尿囊素含量为2.66μg/g。该模型为其他物料在红外联合热风干燥技术的模拟研究提供有益借鉴。

超声预处理哈密瓜片红外干燥工艺优化

目的:优化哈密瓜片红外干燥工艺,提质增效。方法:利用超声处理作为预处理方式,研究干燥温度、切片厚度和超声处理时间对干燥时间、色差值、维生素C含量的影响,并对其产品与未经超声处理产品的干燥时间、品质和微观结构进行对比分析。结果:超声预处理哈密瓜片红外干燥的最佳工艺参数为干燥温度61℃、切片厚度6 mm、超声处理时间15 min,此条件下干燥时间为115 min、色差值为13.79、维生素C含量为112.1 mg/100 g。相较于未经处理的产品,干燥时间缩短了45.24%,色差减小了13.38%,维生素C含量提高了16.71%。微观结构显示超声波引起哈密瓜片内部组织膨胀和收缩,呈多孔道结构。结论:超声处理可作为改善哈密瓜片红外干燥的预处理方式,实现干燥过程的提质增效。