论文题目: 毛竹笋真空冷冻与热风联合干燥研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 食品科学
作者: 徐艳阳
导师: 张慜
关键词: 毛竹笋,真空冷冻,热风,联合干燥,传热传质模型,等温吸附,平衡含水率
文献来源: 江南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 真空冷冻干燥技术能够最大限度地保持果蔬的色、香、味、形和生理活性成分,被国内外公认为是生产优质脱水果蔬的最佳脱水方式。然而,真空冷冻干燥的高能耗、高成本等缺陷,制约了这一技术在果蔬等农产品加工领域中的广泛应用。为了降低冻干能耗,改善热风干燥产品质量,本论文以江南脱水企业广泛采用的品种毛竹笋为试验材料,较系统地研究了真空冷冻与热风分阶段联合干燥对脱水笋片品质和过程能耗的影响,探讨了联合干燥过程中的传热传质模型,并对脱水笋片的贮藏稳定性进行了研究。为了获得冻干笋片的工艺条件,研究了冻干过程参数对脱水笋片品质和能耗的影响。通过三因素五水平的优化试验,研究了冻干温度、物料装载量以及干燥时间对含水率、复水比和单位能耗的影响,确定了脱水笋片真空冷冻干燥的优化工艺条件。为了获得干燥理论分析中所需的基础数据,对毛竹笋的热物性参数进行了测定。应用差示扫描量热法测定了毛竹笋的结晶温度、融点温度,探讨了添加不同溶质对物料结晶温度和融点温度的影响;应用差示扫描量热法测定了毛竹笋的比热容,探讨比热容与水分质量分数和温度的关系;应用平板稳态导热法测定了毛竹笋的导热系数,探讨了导热系数与温度之间的关系。为了解决冻干技术生产中存在的高能耗问题,系统研究了真空冷冻与热风联合干燥技术,确定了联合干燥的方式和转换点。在单因素试验的基础上,以转换含水率、热风温度以及热风风速为自变量,以含水率、复水比和单位能耗为因变量,通过三因素五水平的响应面分析,研究了联合干燥参数对试验指标的影响,确定了脱水笋片联合干燥的优化工艺,即转换含水率为20% (w.b.)、热风温度为55℃-65℃以及热风风速为1.5m/s-2.0m/s。通过试验测定和扫描电镜观察,研究了不同干燥方式对脱水笋片的外观、营养成分、微观结构和能耗的影响。结果表明联合干燥的笋片在品质上接近冻干笋片,同时,能耗比冻干笋片降低了约41%。根据质量衡算和能量衡算,建立了毛竹笋真空冷冻干燥与热风联合干燥过程的数学模型。在第一阶段,物料的水分分布和温度分布遵循真空冷冻干燥热质传递规律,并对干燥过程中物料的水分分布和温度分布进行了模拟预测;在第二阶段遵循热风干燥热质传递规律,并确定了模型系数,结果表明试验值与预测值拟合良好。为了研究易吸潮脱水笋片的贮藏稳定性,对四个温度条件下脱水笋片的吸附平衡含水率进行了测定和模拟研究;并以GAB模型为基础,进一步研究了联合干燥笋片的吸附特性,确定了其单分子层水分含量和吸附能值。通过贮藏稳定性研究,分析了6个月内脱水笋片在不同贮藏温度条件下含水率、水分活度和色泽的变化。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 果蔬脱水贮藏
1.2 联合干燥
1.2.1 果蔬联合干燥
1.2.2 真空冷冻与热风联合干燥的技术特点
1.3 国内外果蔬分阶段联合干燥的研究进展
1.3.1 果蔬分阶段联合干燥的国外研究现状
1.3.2 果蔬分阶段联合干燥的国内研究现状
1.3.3 分阶段联合干燥传热传质机理的研究
1.3.4 分阶段联合干燥技术应用中的问题和前景
1.4 与真空冷冻干燥、热风干燥相关的干燥技术研究进展
1.4.1 真空冷冻干燥技术的研究进展
1.4.2 热风干燥技术的研究进展
1.4.3 真空冷冻与热风分阶段联合干燥的研究现状
1.5 脱水果蔬贮藏的研究进展
1.6 立题背景和意义
1.7 本论文的主要研究内容
参考文献
第二章 毛竹笋真空冷冻干燥工艺研究
2.1 前言
2.2 试验材料与仪器
2.3 试验方法
2.3.1 试验指标的测定方法
2.3.2 工艺流程
2.3.3 毛竹笋真空冷冻干燥单因素试验研究
2.3.4 毛竹笋真空冷冻干燥优化试验研究
2.4 结果与分析
2.4.1 真空冷冻干燥笋片单因素试验分析
2.4.1.1 两种冷冻处理条件对笋片品质和微观结构的影响
2.4.1.2 物料装载量对笋片含水率和干燥时间的影响
2.4.1.3 加热板温度对笋片含水率和干燥时间的影响
2.4.2 真空冷冻干燥笋片优化工艺条件的确定
2.4.2.1 响应面法优化真空冷冻干燥试验结果
2.4.2.2 模型的建立
2.4.2.3 模型的检验
2.4.2.4 回归方程的优化
2.4.2.5 真空冷冻干燥笋片优化工艺条件的确定
2.5 本章小结
参考文献
第三章 毛竹笋真空冷冻干燥传热传质模型研究
3.1 前言
3.2 毛竹笋热物性参数的测定
3.2.1 结晶温度和融点温度的测定
3.2.2 比热容的测定
3.2.3 导热系数的测定
3.3 毛竹笋真空冷冻干燥传热传质模型研究
3.3.1 试验材料与仪器
3.3.2 试验方法
3.3.2.1 含水率的测定
3.3.2.2 真空冷冻干燥过程中笋片含水率的测定步骤
3.3.2.3 真空冷冻干燥过程中笋片表面温度的测定步骤
3.3.2.4 真空冷冻干燥过程中笋片中心温度的测定步骤
3.3.3 结果与分析
3.3.3.1 真空冷冻干燥传热传质模型的建立
3.3.3.2 模型的求解
3.3.3.3 模拟结果
3.4 本章小结
参考文献
第四章 毛竹笋真空冷冻与热风联合干燥工艺研究
4.1 前言
4.2 试验材料与仪器
4.3 试验方法
4.3.1 真空冷冻与热风联合干燥顺序和转换点的试验研究
4.3.2 热风干燥条件对笋片含水率影响的试验研究
4.3.3 真空冷冻与热风联合干燥笋片优化试验研究
4.3.4 不同干燥方式的脱水笋片品质和能耗指标的测定
4.3.5 测试指标及方法
4.4 结果与分析
4.4.1 真空冷冻与热风联合干燥顺序和转换点的确定
4.4.2 热风干燥条件的确定
4.4.3 先真空冷冻后热风联合干燥(FAD)笋片优化工艺条件的确定
4.4.4 不同干燥方式对脱水笋片品质、微观结构和能耗的影响
4.5 本章小结
参考文献
第五章 毛竹笋真空冷冻与热风联合干燥模型研究
5.1 前言
5.2 试验材料与仪器
5.3 试验方法
5.3.1 含水率的测定
5.3.2 联合干燥过程中笋片含水率的测定步骤
5.3.3 联合干燥过程中笋片表面温度的测定步骤
5.3.4 联合干燥过程中笋片中心温度的测定步骤
5.3.5 水分比的计算
5.4 结果与分析
5.4.1 联合干燥前期真空冷冻干燥段传热传质模型的建立
5.4.2 模拟结果
5.4.2.1 联合干燥前期真空冷冻干燥过程中笋片含水率的变化
5.4.2.2 联合干燥前期真空冷冻干燥过程中笋片的温度分布
5.4.3 联合干燥后期热风干燥数学模型的确定
5.4.3.1 后续热风干燥过程中笋片含水率的变化
5.4.3.2 后续热风干燥过程中笋片的温度分布
5.5 本章小结
参考文献
第六章 联合干燥脱水笋片贮藏稳定性的研究
6.1 前言
6.2 脱水笋片等温吸附规律的研究
6.2.1 试验材料与仪器
6.2.2 试验方法
6.2.3 结果与分析
6.2.3.1 温度和相对湿度对脱水笋片吸附平衡含水率的影响
6.2.3.2 脱水笋片的吸附平衡含水率模型分析
6.3 脱水笋片贮藏期品质的研究
6.3.1 试验材料与仪器
6.3.2 试验方法
6.3.3 结果与分析
6.3.3.1 包装材料对脱水笋片含水率的影响
6.3.3.2 贮藏温度对脱水笋片含水率、水分活度的影响
6.3.3.3 贮藏温度对脱水笋片色泽的影响
6.4 本章小结
参考文献
主要结论
论文创新点
附录
攻读博士期间发表的论文
致谢
发布时间: 2006-07-20
参考文献
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