黑加仑果浆微波辅助泡沫干燥系统研究

论文摘要

黑加仑是营养丰富、风味独特、市场认知度高的水果,其加工制品越来越受到国内外消费者的青睐。黑加仑经脱水干燥后制成的果粉,可以作为食品添加剂,或直接冲调饮用等。微波辅助泡沫干燥方法结合了泡沫干燥和微波干燥的优点,将此种干燥技术应用于黑加仑果浆脱水干燥可高效优质地加工出其果粉制品。当前国内外关于适用于黑加仑脱水干燥的配套设备研究报道较少,因此研究黑加仑果浆微波辅助泡沫干燥设备,实现黑加仑果浆干燥工业化生产具有一定的实践意义。本文研究旨在设计一套黑加仑果浆微波泡沫干燥系统,实现黑加仑果浆微波泡沫联合干燥流水线式生产,为黑加仑果粉的工业化生产提供技术依据。本研究工作取得了以下研究结果:1、设计并制造了黑加仑打浆起泡机,该机可为微波干燥提供预泡沫化物料。打浆起泡机包括料罐总成、搅拌装置、物料输送装置、挡板等主要结构。应用三维设计软件CATIA对机器进行建模、装配,并进行干涉检查;利用材料力学与有限元分析法对机器关键部件进行受力分析和强度校核,为机器的加工和运行提供可靠保障。2、根据黑加仑打浆起泡机机械运动要求,设计并制作了搅拌装置电机控制系统与物料输送装置控制系统。搅拌装置电动机通过变频调速,为搅拌装置提供动力,可满足搅拌装置对不同转速的要求。物料输送装置控制系统采用STC89C51单片机,对步进电机的运动进行控制,实现了工艺要求的步进电动机正反转控制,并且正转与反转过程中所转动的角度可控,电动机的转速可调,为黑加仑打浆起泡机物料输送的精准性提供了可靠保证。3、应用所设计的打浆起泡机与现有的微波干燥机,对黑加仑果浆进行了微波辅助泡沫干燥试验,以干燥产品的色泽褐变、花青素含量和含水量(干基)为指标,采用三因素三水平响应面试验设计,分别建立了初始微波强度、干燥时间、物料厚度对各指标的回归模型,并探讨其影响规律。结果表明,各因素对色泽褐变的影响程度由高到低依次为干燥时间、初始微波强度和物料厚度。各因素对含水量的影响程度由高到低依次为:初始微波强度、干燥时间和物料厚度。各因素对花青素含量影响程度由高到低依次为:初始微波强度、干燥时间和物料厚度。综合考虑各指标的优化参数,得到黑加仑果浆微波辅助泡沫干燥的合理工艺条件为:初始微波强度10 w/g、干燥时间8 min、料层厚度为6 mm。4、根据试验研究获得的合理干燥参数,设计了连续带式微波干燥机,本机由微波发生系统、微波干燥腔、输送带传动系统及风机等主要结构组成。将打浆起泡机与连续带式微波干燥机配套使用,可组成黑加仑果浆微波辅助泡沫干燥系统。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 1 引言
• 1.1 黑加仑概述
• 1.2 微波辅助泡沫干燥方法简介
• 1.2.1 微波干燥原理简介
• 1.2.2 泡沫干燥原理简介
• 1.2.3 微波辅助泡沫干燥特点
• 1.3 研究的目的及意义
• 1.4 国内外研究概况
• 1.4.1 微波干燥方法的应用
• 1.4.2 泡沫干燥方法的应用
• 1.4.3 连续式微波干燥设备研究现状
• 1.5 主要研究内容
• 1.6 研究方法
• 2 打浆起泡机设计
• 2.1 前言
• 2.2 设计思路
• 2.3 打浆起泡机总体结构与技术参数
• 2.3.1 总体结构
• 2.3.2 主要技术参数
• 2.4 主要部件设计
• 2.4.1 料罐总成
• 2.4.2 搅拌装置设计
• 2.4.3 物料输送装置设计
• 2.4.4 挡板设计
• 2.4.5 机架设计
• 2.5 样机制造
• 2.6 小结
• 3 控制系统设计
• 3.1 前言
• 3.2 搅拌装置控制系统设计
• 3.2.1 变频器的选择
• 3.2.2 电机控制系统
• 3.3 物料输送装置控制系统设计
• 3.3.1 控制系统简述
• 3.3.2 控制系统硬件设计
• 3.3.3 控制系统软件设计
• 3.4 小结
• 4 黑加仑果浆微波辅助泡沫干燥试验研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 试剂与仪器
• 4.2.3 样品预处理和试验方法
• 4.2.4 数据分析方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 各因素对色泽的影响
• 4.3.2 各因素对含水量的影响
• 4.3.3 各因素对花青素含量的影响
• 4.3.4 最优工艺参数的确定及优化
• 4.4 小结
• 5 连续带式微波干燥机设计
• 5.1 前言
• 5.2 总体结构
• 5.3 微波系统
• 5.3.1 微波功率源选型
• 5.3.2 波导
• 5.4 微波干燥腔设计
• 5.4.1 微波干燥腔尺寸设计
• 5.4.2 微波干燥腔材料选择
• 5.4.3 耦合口设计
• 5.4.4 排湿装置设计
• 5.4.5 观察窗设计
• 5.5 输送带传动系统设计
• 5.6 小结
• 6 结论
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究特色与创新
• 6.3 不足与完善
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文