石墨烯低温远红外辐射干燥稻谷干燥特性与品质研究

为研究稻谷的石墨烯低温远红外干燥特性及其对稻谷干燥品质的影响,以辐射温度、排粮流量和除湿风量为影响因素,以整精米率和应力裂纹指数增值为评价指标,用自制的循环式石墨烯低温远红外干燥机进行稻谷干燥试验,通过BBD(Box-Behnken设计)响应面法,分析了低温远红外干燥对稻谷干燥品质的影响以及工艺参数优化。结果表明:影响稻谷干燥特性和品质的最主要因素是辐射温度,其次是排粮流量和除湿风量。随着辐射温度的升高,稻谷干燥速率和应力裂纹指数增值逐步增大,整精米率则逐步降低。与同温度的热风干燥相比,石墨烯低温远红外干燥平均干燥速率和干燥品质均有显著提高。经优化后,稻谷最佳石墨烯低温远红外干燥工艺条件为:辐射温度43℃、排粮流量4 kg/min、除湿风量193 m^(3)/h,此时应力裂纹指数增值为9,整精米率为79.75%,稻谷干燥品质最佳。这说明利用石墨烯低温远红外干燥稻谷,可以明显提高干燥速率并改善稻谷干燥品质。

地黄真空红外辐射干燥模型

利用设计的真空红外辐射干燥箱,对中药材地黄进行了真空红外干燥研究。通过对试验值进行求对数并线性回归,确定了地黄的薄层真空红外干燥模型的形式为Modified Page方程,该模型与辐射板温度和干燥室压力有关,并得到了各参数的表达式和数值。试验值和模型预测值比较说明,该模型能很好地描述和预测地黄真空红外干燥的水分比变化规律。

地黄真空红外辐射干燥质热传递分析

以Fourier方程和Fick定律为基础,建立了地黄真空红外辐射干燥过程传热、传质的数学模型。通过理论推导和试验测定,确定了模型中有关参数的数值或方程。利用有限差分法进行了不同干燥条件下物料温度和含水率变化的数值模拟。结果表明:模拟值和试验值吻合较好,该模型可以较好地拟合地黄干燥过程中温度和含水率的变化,且能较好体现各干燥参数对干燥特性的影响情况。

响应面法优化金银花真空远红外辐射干燥工艺

以金银花为干燥对象,进行真空远红外辐射干燥试验。通过二次回归正交试验,建立干燥速率和物料中绿原酸含量与辐射板温度、干燥室压力和物料量之间的数学模型,并进行方差分析。通过响应面分析,研究各干燥参数对干燥速率和绿原酸含量的影响情况。结果表明:回归模型具有良好的拟合性;对干燥速率和绿原酸含量的影响显著性顺序均为辐射板温度>物料量>干燥室压力;干燥速率随着板温的升高、压力的下降和物料量的减少而上升,绿原酸含量随着压力的下降和物料量的减少而上升,随着板温的升高,绿原酸含量先缓慢上升后下降。

红外辐射干燥胡萝卜切片结构特性研究

在不同干燥条件下进行胡萝卜切片红外辐射干燥试验,对表观密度、孔隙率、体积比和体积收缩系数进行了研究。结果表明:表观密度与辐射距离、辐射功率成反比,孔隙率随着含水率的减小而增大,样本厚度与孔隙率成反比,辐射距离与孔隙率成正比,辐射功率在一定范围与孔隙率成正比,超过该范围成反比;为确定适合胡萝卜收缩率和干基含水率比的数学模型,分别基于二次多项式利用线性最小二乘法、指数方程利用非线性最小二乘法对试验数据进行了拟合,得出二次多项式模型拟合较优,能够更好地预测红外干燥过程中胡萝卜收缩率和干基含水率比之间的关系。

红枣红外辐射干燥数学模型

利用自行设计的红外辐射干燥箱,对红枣进行红外辐射干燥研究。通过对试验值进行回归分析,确定红枣红外辐射干燥模型的形式为Page模型。该模型与辐射温度和辐射距离有关,并得到各参数的表达式和数值。通过对实验值和模型预测值进行统计检验,说明该模型能较好的描述和预测红枣红外辐射干燥的水分比变化规律。

地黄真空红外辐射干燥过程中梓醇降解动力学研究

以地黄为真空红外辐射干燥试验的原料,在确定地黄中梓醇提取方法为超声+冷浸工艺的基础上,进行了干燥过程中梓醇降解动力学研究。结果表明:地黄真空红外辐射干燥中梓醇降解动力学不符合零级和一级反应动力学。通过对一级反应动力学方程引入一个与辐射板温度有关的参数gT,并假设降解速率参数k符合Arrhenius方程,建立了地黄中有效成分梓醇在真空红外辐射干燥过程中的降解动力学模型方程,验证结果表明,该方程模拟效果较好。

YHW806A型远红外辐射干燥箱

远红外辐射干燥是七十年代发展起来的先进技术,其原理是由远红外辐射器向被干燥物体发射出一定波长的电磁波。物质吸收了电磁波后引起内部分子振动,从而使内部温度升高,将大量水份或溶剂变成气态而扩散,达到干燥和灭菌的目的。目前,国内远红外辐射干燥设备因其有干燥时间短、经济成本低、节约用电、设备简单,并有杀灭细菌、提高药品质量、改善劳动条件等优点,因而引起医药行业的关注。YHW806A型远红外辐射干燥箱,由江西仪器厂生产。外型为长方柜式。柜内长140cm,宽70cm,高80cm。分上、中、下三层,每层均用铝板相隔。碳化硅棒每层上下均有四根。四周有保温层,顶部和后壁有通气孔。总功率18kw,有控温和定时装置,并增设了鼓风装置。采用装有鼓风机和未装鼓风机的远红外干燥箱,分别对药品进行干燥、灭菌。药品置铁制托盘内,厚约0.5～1cm,根据不同品种,分别选择60℃、

红外辐射干燥机的设计与应用

介绍了红外辐射干燥机的原理及技术特点,并根据某选厂的钼精矿处理能力,设计制作了该红外辐射干燥机。现场应用证明,红外辐射干燥机具有结构简单、可靠性高、环保和节能效果显著的特点。

红外辐射在农副产品加热和干燥中的应用

红外辐射加热干燥技术具有生产率高、产品质量优良、生产成本低、生产环境干净、设备操作简单及容易控制等优点,广泛应用于工业生产中,最近几年在农副产品加工中也得到了越来越多的应用。为此简单介绍了红外辐射的机理、红外辐射加热干燥的特点以及在农副产品干燥中的应用。

红外辐射对胡萝卜切片脱水作用机制研究

为揭示不同形态的水在胡萝卜干燥过程中的迁移机制,探明不同形态水在干燥过程中的相互作用和相互转化关系,利用低场核磁共振技术对自由水、不易流动水和结合水3种形态水的分布和迁移规律进行分析。研究表明,在干燥前期主要脱除的是自由水,在干燥后期主要脱除的是结合水;在干燥前期,有少量的自由水向结合水转变,说明在此期间有细胞生命活动参与;在干燥后期,结合水向自由水转变。对红外和热风两种干燥方式下的扫描电镜图像进行分析,发现经红外干燥的物料比面小、空隙尺寸大、空隙迂曲度低、结构松散、通透性好、渗流能力强,有利于水的迁移,说明在红外干燥过程中,物料中的空隙在不同方向上所受的应力均衡。透射电子显微镜图像显示,经红外干燥的物料,其细胞空间架构规则有序,细胞膜、液泡膜及各种细胞器膜均消失,细胞器所占区域变小。这是因为有机质中内嵌的结合水在获取红外辐射能量后从复合结构中分离出来,失去连接纽带的生物大分子裂解为小分子。由于红外辐射将胡萝卜中大的水分子团簇分解为小的水分子团簇,水的粘度降低、流动性增强、渗透能力增强、迁移能力增强,因此,红外干燥具有更高的干燥效率。

基于BP神经网络的旁热式辐射与对流粮食干燥过程模型

针对旁热式辐射与对流粮食干燥机的干燥特点,建立了一种粮食干燥机干燥过程的BP神经网络预测模型。该模型采用了3层神经网络结构(8-10-1),模型输入为粮食干燥机的8个变量,模型输出为出口粮食水分比或干燥速率。通过编写Matlab建模程序,基于实际干燥实验的样本数据训练与测试网络,实现了红外辐射与对流联合干燥的动力学模型,并给出了相应的模型数学表达式,模型预测的出口水分比与干燥速率的R2分别为0.998 9和0.998 0,均方根误差分别为0.009和0.004 1,预测结果与实际测量数据拟合较好;另外,结合实验干燥条件对模型干燥性能的预测结果进行了分析与总结,并依据同样方法建立了顺逆流粮食干燥过程的出口粮食水分比预测模型,对比了2种干燥方式的干燥性能。仿真预测表明用BP神经网络方法建模简单,具有自适应性、灵活性和自学习性等特点,相比于其他粮食干燥的经验数学模型,能综合考虑多种影响因素,可为红外辐射与对流联合干燥过程提供一种新的建模方法。

干燥方式对百香果皮理化、功能及抗氧化特性的影响

目的:探讨干燥方式对百香果皮的影响。方法:分别采用微波真空冷冻干燥、真空冷冻干燥、热泵干燥和远红外辐射干燥处理百香果皮,并分别测定其干燥特性、复水比、色差、膳食纤维、功能特性、微观结构、总酚含量、总黄酮含量及抗氧化性等指标。结果:热泵干燥百香果皮复水比、功能特性等较差;与远红外辐射干燥相比,微波真空冷冻干燥缩短了53%的干燥时间,且微波真空冷冻干燥处理的百香果皮具有较高的复水比(7.45)、总酚含量(13.45 mg GAE/g DW)和抗氧化活性(DPPH自由基清除率为38.53%,FRAP为1.14 mmol/L);真空冷冻干燥处理的百香果皮获得了较高的持水力[(21.64±0.21)g/g]、持油力[(6.09±0.71)g/g]、溶胀性[(25.00±1.00)g/g],以及更高的总黄酮含量(7.84 mg RT/g DW);经不同方式干燥后果皮的复水比、膳食纤维、功能特性、总酚含量、总黄酮含量、抗氧化活性等存在显著性差异(P<0.05)。结论:干燥方式对百香果皮品质具有显著影响,其中微波真空冷冻干燥是较佳干燥方式。

基于LF-NMR及不同干燥方法的哈密瓜片含水率预测模型

为建立稳健、适用范围更广的哈密瓜片含水率预测模型,采用不同干燥方法(热风干燥(Hot Air drying,HA)和红外辐射干燥(Infrared drying,IR)),在相同温度水平下(50、60、70℃)对哈密瓜片进行干燥,采用低场核磁共振技术(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance,LF-NMR)对比分析干燥过程的水分迁移规律及2种干燥方法间的差异,并结合化学计量学方法建立含水率预测模型。结果表明:无论HA还是IR,一定温度范围内高温有利于提高干燥速率,缩短干燥时间;且IR与HA相比干燥时间缩短20.0%~37.5%。经LF-NMR分析,在HA和IR过程中,自由水峰面积逐渐降低,不易流动水峰面积及结合水峰面积呈波动变化;自由水峰顶横向弛豫时间不断降低,不易流动水峰顶横向弛豫时间因干燥方式和干燥温度的差异呈不同的变化趋势;与HA过程中结合水峰顶横向弛豫时间逐渐降低不同,其在IR干燥初期短暂上升,后呈下降趋势。基于HA、IR数据集结合化学计量学方法建立的哈密瓜片含水率预测模型中,偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)模型具有更好的性能,模型预测决定系数R_(P)^(2) 大于0.99,表明PLSR结合LF-NMR可实现哈密瓜片含水率的快速检测,且不受干燥方法不同引起水分状态差异的影响。研究结果为基于LF-NMR和多加工手段的果蔬含水率预测模型的建立提供参考。

红外加热技术在农业物料加工中的应用

介绍了生物材料红外吸收光谱的原理和特点,总结了红外加热技术的优点,列举了几种农业生物材料干燥数学模型以及合理选择干燥模型的标准。通过大量的实例阐述了红外辐射技术在谷物干燥、果蔬脱水以及农产品消毒杀菌方面的应用和研究。在此基础上提出了红外干燥技术在生物材料加工中的进一步研究方向。

荔枝干燥技术装备开发研究

分析荔枝干燥的特点 ,提出发展荔枝干燥必须解决的关键应用基础理论问题 ,指出要从研究荔枝质量保护与干燥过程强化机理入手 ,开发荔枝红外辐射干燥新技术的基本思路 。