铁棍山药片热风干燥过程中传热传质规律

[目的]探明热风干燥过程中铁棍山药片的传质情况,以及干燥空间和山药片的传热情况。[方法]选用7种薄层干燥数学模型对山药片热风干燥曲线进行拟合,找出最适传质动力学模型;测定不同温度下山药的导热系数和比热容,在此基础上利用ANSYS软件模拟热风干燥过程中干燥空间温度场变化和山药片温度变化。[结果]Modified Page模型能准确预测不同热风温度条件下山药片的水分变化情况(R2为0.998 96~0.999 86)。热风干燥过程中干燥室空间温度总体呈水平面上距进出风口近处温度高,远处温度稍低,竖直面上呈上高下低的状态,但温差均不大。热风干燥过程中山药片中心处温度最低,外表面温度最高,内外层温差逐渐缩小,前期温度变化较快而后期缓慢,实测值与模拟值间的温差最大达7.75℃,最小仅为0.07℃,说明模拟结果准确度较高。[结论]Modified Page模型和ANSYS软件能够准确模拟热风干燥过程中山药片的传热传质。

青椒热风干燥动力学与复水动力学研究

为探究青椒的干燥动力学与复水动力学特性,该实验在不同热风干燥温度(40、50、60℃)下将不同规格(10 mm×10 mm、20 mm×20 mm、30 mm×30 mm、40 mm×40 mm和50 mm×50 mm)的青椒切块干燥至安全含水率,用8种常见的薄层干燥数学模型对青椒干燥特性进行拟合分析;并利用Weibull分布函数数学模型对青椒干制品复水特性进行拟合分析。结果表明,热风干燥温度为60℃、规格为10 mm×10 mm的青椒切块干燥至安全含水率所需的时间最短,为7.5 h,平均干燥速率最大;热风干燥为40℃规格为50 mm×50 mm的青椒切块干燥完成时所需时间最长,为39.5 h,平均干燥速率最小;8种数学模型拟合结果表明,Page、Modified Page与Two term exponential是描述青椒干燥水分比变化情况的最佳数学模型;Weibull分布函数拟合的决定系数R2为0.9688~0.9960,χ^(2)为0.0205~0.2912,均方根误差为0.0041~0.0582,可以准确地模拟青椒干制品的复水过程;当温度为60℃,规格为40 mm×40 mm青椒皱缩率最大,为58.06%,温度为40℃,规格为10 mm×10 mm青椒皱缩率最小,为21.25%。

牛大力热风干燥工艺参数优化

热风干燥有利于提高鲜制牛大力干燥时的干燥速率和产品品质。为此,对新鲜的牛大力进行单因素热风干燥实验,结果表明:干燥过程中热风温度越高、切片厚度越薄时,牛大力的干燥速率越快;而热风温度过高时,牛大力切片表面会发生褐化和裂纹。结合响应面优化分析方法,建立各因素与指标值之间的回归分析模型。由响应面优化分析和实验结果可知:当热风温度为50~60℃、切片厚度为3~7 mm和热风风速为0.5~1.5 m/s时,牛大力热风干燥的最佳干燥参数为:热风温度60℃,切片厚度5 mm,热风风速1.116 m/s。

蒸汽烫漂与热风干燥箱流场优化设计及仿真

农产品的烫漂与干燥是农产品加工的关键技术。农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱是集烫漂与干燥一体的新型农产品绿色保质低碳智能干燥技术装备。农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱内部流场均匀性直接影响着农产品烫漂与干燥效果。为提高其内部速度均匀性与温湿度均匀性,同时减少冷凝现象发生,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法建立蒸汽烫漂与热风干燥箱模型,对其送风方式和送风口数量进行研究。结果表明:侧送侧回的送风方式在速度场以及温湿度场的均匀性总体优于上送下回,能量利用系数提高约18%,箱内壁面冷凝面积小于上送下回。仿真研究表明,当送风口数量为4个时,箱内的温度场和相对湿度场均匀性更好,能量利用系数最高。试验表明,蒸汽烫漂与热风干燥箱的试验值和仿真值最大温度偏差为2.3℃,相对湿度误差不超过1.3%,误差在合理范围内,仿真结果可靠,研究结果可为农产品低碳智能干燥新技术的研究提供参考。

真空冷冻与热风干燥对腐竹品质特性及微观结构的影响

针对腐竹干燥易褐变导致品质变差问题,以黑龙江东北特产九三黄大豆制作的鲜腐竹为研究对象,采用真空冷冻干燥(vacuum freezing drying,VFD)和热风干燥(hot air drying,HAD)对腐竹进行干制加工,获取两种干燥方法对腐竹品质特性及微观组织结构等参数的影响。结果表明,两种干燥工艺对腐竹中蛋白质含量的影响达到显著差异水平(P<0.05),对腐竹L^(*)、a^(*)和b^(*)值的差异性影响为极显著(P<0.01)。VFD制备腐竹的蛋白质含量和脂肪含量均较高,颜色鲜亮淡黄,表面有自然油质光泽,内部组织结构较为疏松,孔隙分布均匀,VFD腐竹复水1 min时复水比达到1.90 g·g^(-1),与HAD干燥制备的腐竹相比,VFD腐竹的硬度最低、咀嚼性最好,品质均一,感官评价得分最高。综上,真空冷冻干燥适用于蛋白质含量高的腐竹干制加工。

基于机器视觉的小白杏热风干燥控制系统设计

设计了一种基于机器视觉的小白杏热风干燥控制系统,该系统使用计算机视觉技术,对小白杏进行检测和分类,并自动控制热风干燥过程中的温度、风速。系统采用基于神经网络的目标检测算法,对小白杏进行检测和分割,利用图像处理技术提取小白杏的特征,并使用YOLOv7对小白杏进行分类。通过调整热风干燥的温度、风速和时间等参数,实现了对小白杏干燥过程中的品质保护,可保持小白杏品质和口感,提升杏干经济价值,该系统具有一定的应用前景。

穿刺协同乙醇预处理对胡萝卜片热风干燥特性的影响

干燥效率低导致的能耗高、品质劣变是果蔬热风干燥加工面临的严峻挑战。为改善胡萝卜热风干燥特性,该研究以横切和纵切方式获得的胡萝卜片为研究材料,对其进行穿刺(perforation pretreatment,PT)、乙醇浸渍(alcohol pretreatment,AT)和穿刺协同乙醇浸渍预处理(perforation synergistic alcohol pretreatment,PAT)。研究发现:同未预处理的胡萝卜片相比,PT、AT和PAT预处理技术的应用均显著提高了胡萝卜有效水分扩散系数及热风干燥速率,并将干燥时间缩短10.61%~50.00%,其中PAT样品干燥时间最短。相同预处理方式下,纵切的胡萝卜片相比于横切表现出较高的有效水分扩散系数、较快的干燥速率及较短的干燥时间。进一步,提出了PAT预处理具有较高干燥效率的“三重奏机制”:预脱水降低干燥负荷、毛细管流促进水分传质、细胞通透性的增强降低水分传质阻力。在品质方面,PAT预处理显著(P<0.05)改善了纵切胡萝卜片的体积收缩、复水性、色泽、总类胡萝卜素和抗坏血酸含量、抗氧化活性及风味等品质特性。因此,为高效获得品质相对较优的脱水胡萝卜,可在其纵向切片后进行PAT预处理。该研究为改善胡萝卜热风干燥提供了一种简单有效的预处理技术,同时也为其他果蔬提质、增效、节能干燥提供参考。

不同品种高油酸花生热风干燥特性及热力学性质研究

为探究高油酸花生干燥过程中的水分变化规律,本文研究了不同风温(35、40、45、50℃)、风速(0.5、0.8、1.1 m/s)对三种不同高油酸花生热风干燥特性的影响,并借助Weibull分布函数分析干燥过程。结果表明,高油酸花生干燥过程以降速干燥为主;风温、风速越高,高油酸花生有效水分扩散系数越大、干燥速率越快,干燥用时越短。其中,‘圣油3号’花生水分扩散速率最快、活化能最低,与Weibull分布函数拟合结果最佳;尺度参数α值随风温、风速的升高而降低,风温对α值影响极显著(P<0.01),风速对α值影响显著(P<0.05);干燥条件对形状参数β值无显著影响。另外,温度的升高促进了焓值和熵值的降低和吉布斯自由能的增加,表明干燥过程需要从干燥介质中吸收能量方能进行。Weibull分布函数可用于描述高油酸花生的热风干燥过程,为高油酸花生的工业化干燥提供技术依据,奠定理论基础。

高水分小麦热风干燥后品质的变化

目的:研究干燥工艺对高水分小麦品质的影响。方法:从外观品质、营养品质、加工品质3个维度探究不同干燥工艺下小麦品质变化规律。选取色泽、湿面筋含量、干燥速率3个指标作为响应值,结合响应面分析方法预测高水分小麦的最佳干燥工艺。结果:干燥温度是主要的影响因素。随着干燥温度的升高,小麦色泽加深,粗蛋白含量和湿面筋含量下降,面团的吸水率、形成时间及稳定时间上升,弱化度下降,粉质指数上升,小麦表皮由凸起的小矩形变为凹陷的小坑状,内部淀粉颗粒由光滑的圆形或椭圆形变为粗糙的不规则状。高水分小麦的最佳干燥工艺条件为干燥温度45℃,风速0.94 m/s,缓苏时间30.4 min,此时色泽L*值为58.811、湿面筋含量为27.292%,干燥速率为8.146×10^(-2)%/min,综合评分为0.613。结论:热风干燥工艺的优化在保证干燥效率的基础上一定程度改善了小麦干燥后的品质。

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。

热风干燥对刺芹侧耳多糖-蛋白质复合物加工特性及抗氧化性的影响

对刺芹侧耳(Pleurotus eryngii)子实体进行热风干燥处理,检测其色差值、褐变指数、中间指数、紫外可见吸收光谱,分析其美拉德反应程度;提取刺芹侧耳多糖-蛋白质复合物,分析其基本成分、加工特性(溶解性、相对黏度、起泡性、乳化性、硬度、内聚性、弹性、咀嚼性和凝胶强度)和抗氧化性。结果表明:新鲜刺芹侧耳的色差值最高,干制24 h的最低;新鲜刺芹侧耳的褐变指数与中间指数最低,干燥24 h的褐变指数与中间指数最高。新鲜刺芹侧耳多糖-蛋白质复合物溶解所需时间最长,干燥18、24 h的溶解时间较短;干燥24h的相对黏度最高,新鲜刺芹侧耳的最低;干燥24h的乳化性、起泡性均最好,干燥12、18、24h的乳化稳定性较好,干燥18 h的起泡稳定性较好;干燥24 h的硬度、内聚性、弹性、咀嚼性和凝胶强度均最高;干燥18、24h的对DPPH自由基清除率较高,干燥24h的对羟基自由基清除率最高,干燥24h的对超氧阴离子清除率较高,干燥18、24 h的对多酚氧化酶抑制率较高。研究结果可为刺芹侧耳的进一步开发利用提供参考。

切片厚度和护色处理对热风干燥雪花梨干品质的影响

采用热风干燥法制备雪花梨干。以色泽、硬度、弹性、咀嚼性、总酚、总黄酮、可溶性糖和感官评分为评价指标,考察切片厚度(3、4、5、6、7、8 mm)和护色处理(CaCl_(2)、NaCl、D-异抗坏血酸钠、柠檬酸溶液浸泡、热烫)对梨干品质的影响,并以Z-score(Z值)综合模型进行评价,优选出适宜的切片厚度和护色处理。结果表明:随着切片厚度的增加,梨干的颜色变深,硬度、弹性和咀嚼性增大,总酚和总黄酮含量降低,可溶性糖含量增加;Z-score综合模型评价结果显示,切片厚度为4 mm时,Z值总和最高。护色处理均能改善梨干色泽,提高总酚和总黄酮含量,但可溶性糖含量降低。D-异抗坏血酸钠处理组梨干的亮度值(L^(*))最高,红绿值(a^(*))和蓝黄值(b^(*))最低,色差值(ΔE)最小;CaCl_(2)处理提高了梨干的硬度;热烫处理降低了梨干的弹性和咀嚼性。Z-score综合模型评价结果显示,以0.8 g/100 mL D-异抗坏血酸钠溶液浸泡护色的Z值总和最高。综上,热风干燥制备雪花梨干的厚度和护色条件为:切片厚度4 mm、0.8 g/100 mL D-异抗坏血酸钠溶液浸泡10 min。

超声辅助去糖处理对热风干燥及压差闪蒸干燥红枣脆片品质的影响

为探究不同去糖预处理方法对热风干燥及压差闪蒸干燥红枣脆片品质的影响,利用超声(US)、超声辅助酶法(US+EM)、超声辅助碱法(US+AM)、超声辅助热水法(US+WM)4种不同预处理方法处理红枣脆片,分析干燥后红枣脆片的色泽、质构、滋味和主要营养成分含量。结果显示,不同超声辅助去糖预处理方法对热风干燥及压差闪蒸干燥红枣脆片品质均有较大的影响,对比不同去糖预处理组,超声(US)和超声辅助酶法(US+EM)处理下红枣鲜样固形物减少率分别为2.53%和3.36%,显著低于超声辅助碱法(US+AM)和超声辅助热水法(US+WM)处理;超声辅助热水法(US+WM)处理下热风干燥及压差闪蒸干燥红枣脆片多糖含量最低,去除多糖效果最佳,其次是超声辅助酶法(US+EM)处理;超声辅助酶法(US+EM)去糖处理下压差闪蒸干燥红枣脆片黄酮保留量最高,VC损失量最小。电子舌结果显示超声辅助酶法处理下压差闪蒸干燥红枣脆片口感最佳。结果表明,超声辅助酶法处理在减少糖分的同时最大程度地保留了红枣脆片的风味和营养成分。

‘无核白’葡萄热风干燥特性及色泽研究

为探究干燥温度、装载密度和风速对‘无核白’葡萄干燥特性及色泽的影响,通过调查制干过程中葡萄重量变化,葡萄干含水量、色差,以及总酚、叶绿素、总糖、总酸含量等品质指标,计算出干率、绿品率、成干时间,分析不同处理对加工效率和葡萄干品质的影响。结果表明,干燥时间与物料温度和风速呈正相关,与装载量呈负相关,葡萄干总糖含量与果实的干燥工艺无相关性。当干燥温度为40℃时,‘无核白’葡萄会发生明显的褐变;而装载量超过15.62 kg·m^(-3)和风速超过2 m·s^(-1)时,褐变现象逐渐加重。综上,温度为35℃、风速1.0 m·s^(-1)、装载量7.81 kg·m^(-3)时,‘无核白’葡萄干燥时间为148 h,叶绿素、总酚含量分别为0.55、0.15 mg·g^(-1),与原材料色差为6.99,绿品率达到64%。葡萄干整体表现颗粒饱满,色泽良好。

热风干燥甘薯片的热质传递分析

为探究甘薯片在热风干燥过程中的温度和水分分布,建立数值模型来模拟不同恒定干燥温度(50,60,70,80℃)的传热、传质过程。由于物料在热风干燥过程中会发生较为明显的收缩效应,其有效水分扩散系数会发生改变,对模拟的精准度产生影响,因此对比了依赖温度、收缩相关扩散系数两种方式的传热、传质过程。结果表明,基于收缩相关的有效水分扩散系数能准确地描述甘薯片的热风干燥过程,其中依赖收缩的水分比以及温度的模拟值与试验值的决定系数(R~2)在0.976~0.994和0.961~0.981之间。为了分析不同热风温度对甘薯片干燥后质量的影响,从色差、复水率及感官评分方面分析,得出60℃为甘薯片热风干燥的最佳温度。模拟试验结果表明,有效水分扩散系数随热风温度的升高而上升,传热、传质系数对甘薯片温度变化以及干燥过程的影响十分显著。所开发的模型可为不同干燥温度下模拟研究其它农作物的干燥过程提供借鉴。

细菌型豆豉热风干燥特性及干燥模型

目的:提高细菌型豆豉热风干燥加工效率和控制干燥过程。方法:研究干燥风温、风速和铺放厚度对细菌型豆豉干燥特性的影响,选用8种经典干燥模型对实验数据进行非线性拟合,以决定系数(R^(2))、卡方(χ^(2))、均方根误差(RMSE)为评价指标筛选得到最适干燥模型,并对模型参数进行回归分析,得到最适干燥模型拟合方程。结果:细菌型豆豉热风干燥过程属于降速干燥;相比于风温和风速,铺放厚度对豆豉的有效水分扩散系数影响最大;干燥活化能为20.588 kJ/mol,较易于干燥。Logarithmic模型为该豆豉热风干燥的最适模型,此模型拟合方程能较准确反应豆豉干燥过程中水分比变化情况。结论:研究结果为工业生产细菌型干豆豉提供科学依据。

热风干燥和冷冻干燥对西洋参外观、显微特征和人参皂苷含量影响的比较研究

目的:比较热风干燥的西洋参和冷冻干燥的西洋参之间的差异,并提供改进西洋参质量的更好干燥方法。方法:在本研究中,我们使用CR-410色差计和扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)比较了热风干燥的西洋参和冷冻干燥的西洋参的外观特征。此外,使用UPLC-QE-Orbitrap-MS/MS和高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)对热风干燥的西洋参和冷冻干燥的西洋参中的人参皂苷进行定性和定量测定。结果:研究结果表明,与热风干燥方法相比,冷冻干燥不仅在外观上具有明显优势,而且具有更高的生物活性成分。结论:冷冻干燥有利于保留西洋参中的人参皂苷,并有助于保持这种功能性食品的生物活性效果。

芒果切片热风干燥特性及模型

目的:为对芒果热风干燥过程进行预测与控制。方法:以新鲜金煌芒为试验材料,研究热风温度(60,65,70℃)和芒果切片厚度(0.8,1.0,1.2 cm)对芒果热风干燥曲线、干燥特性曲线、水分有效扩散系数等的影响,并选取常用的适用于果蔬的6种干燥模型进行拟合、分析及验证,选出最适合芒果热风干燥的模型。结果:随温度的升高,切片厚度的减小,加快了芒果片的干燥速率,所需的干燥时间越短。水分有效扩散系数随温度和厚度的增大而增大,为1.40139×10^(-10)~3.65546×10^(-10)m^(2)/s。Logarithmic模型的R^(2)最大、X^(2)和RMSE最小,分别为0.99887,0.000124779,0.00137。结论:Logarithmic模型预测值与试验值验证基本吻合,可以较好反映芒果片在干燥过程中水分含量的变化规律。

基于指纹图谱评价不同产地真空冷冻干燥、热风干燥铁皮石斛质量

目的建立不同产地真空冷冻干燥、热风干燥铁皮石斛指纹图谱,并评价其质量。方法收集不同产地铁皮石斛共16批,HPLC法建立指纹图谱,采用相似度软件建立共有模式,确定共有峰,SPSS 23.0、SIMCA14.1软件进行统计学分析。结果真空冷冻干燥、热风干燥饮片相似度大于0.8。2种干燥方式饮片基本能各自聚类。正交最小二乘-判别分析可区分2种干燥方式之间的差异,峰1~9、23(石斛酚)可能是质量差异关键性成分。结论指纹图谱能有效区分真空冷冻干燥、热风干燥铁皮石斛,为饮片质量控制提供参考。

热风干燥温度对山楂粉品质的影响

为了研究不同热风干燥温度对山楂干燥产品品质的影响。以鲜山楂为原料,设置不同的温度梯度,以干燥时间、干燥速率、休止角、堆积密度、分散性、持水性、总酚含量、总黄酮含量及抗氧化活性为指标,考察不同温度下得到的山楂粉品质。结果表明:在干燥温度为70、80、90、100、110℃时,山楂粉到达干燥终点的时间分别为200、160、140、120、80 min,干燥温度越高,所需时间越短。随干燥温度的升高,休止角逐渐增大,堆积密度先降低后升高,持水性逐渐降低。80℃下得到的山楂粉总酚含量最高,为5.415 mg/g,且其对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基和2,2-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(2,2’-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)阳离子自由基有较高的清除率,总还原能力与其他组相比较高。综合结果可知,热风干燥温度为80℃得到的山楂粉中总酚及总酮的保存率较高,且品质最好。