热风微波耦合干燥特性研究

论文摘要

本课题主要研究了热风微波耦合干燥技术的特性,探讨了热风与微波同时干燥物料设备和技术的可行性,研究了各个因素对干燥产品品质的影响,对干燥工艺参数进行了优化,并对热风微波耦合干燥过程进行了数学模拟。本文以胡萝卜片为原材料,利用自行研制的热风微波耦合干燥设备,在不同的组合工艺下干燥胡萝卜片,研究了热风温度、微波功率等几个因素对片状物料耦合干燥的影响,评价了干燥产品的品质。实验结果表明:1)热风微波耦合干燥能够极大地提高干燥速率,耦合干燥速度高于微波干燥,更是远远高于热风干燥速度。2)耦合干燥产品品质得到较大的提高,感官品质好、胡萝卜素保留率高、复水性良好。3)利用正交表可以在所涉及到的条件范围内得到较好的工艺参数组合。通过对干燥胡萝卜片实验数据的多元线性与非线性回归,得到了经验数学模型的特征参数。数学模型和实验数据都表明热风微波耦合干燥过程中,干燥速率主要受微波功率密度和热风温度的影响,干燥速率受热风风速的影响很小。功率密度越大,干燥速率越快;热风温度越高,干燥速率越快。对鲜枣的热风微波耦合干燥工艺进行了研究,并选取微波功率、热风温度、载重三个因素对干燥速率和感官评价两个指标进行响应面分析。试验结果表明:热风微波耦合干燥相比微波干燥和热风干燥,可以获得干燥速率快、维生素C保留率高、复水性能良好的产品。响应面分析表明:耦合干燥各因素之间的关系为简单的线性关系。利用极差分析各因素对干燥速度、复水比和维生素C的影响,得出三个因素的影响顺序为:微波功率的影响>载重的影响>热风温度的影响。通过对鲜枣实验数据的多元线性与非线性回归,得到了经验数学模型的特征参数,研究了鲜枣耦合干燥过程中温度分布和变化规律,通过公式的推断建立了温度数学模型。试验结果表明:热风微波耦合干燥物料时,干燥过程中温度分布和变化规律与物料的厚度(物料直径)密切相关。热风微波耦合干燥过程中温度变化可以看做有2个阶段,即升温阶段和变速干燥阶段。升温阶段阶段温度的变化主要取决于微波密度和干燥时间;变速干燥阶段温度的变化主要取决于微波密度、热风温度和干燥时间。研究表明:热风微波耦合干燥具有干燥速度快,干燥产品质量好的特点,在农产品和食品中具有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 微波干燥技术
• 1.1.1 微波干燥技术的原理
• 1.1.2 微波干燥技术的特性
• 1.1.3 微波干燥技术的国内外研究现状
• 1.2 热风微波耦合干燥技术
• 1.2.1 基本概念
• 1.2.2 热风微波耦合干燥的技术特点
• 1.3 课题研究的背景和意义
• 1.3.1 热风微波耦合干燥技术的研究意义
• 1.3.2 热风微波耦合干燥技术的研究现状
• 1.4 本课题的研究内容
• 第二章 实验设备的设计制造
• 2.1 干燥设备的发展
• 2.2 微波干燥设备简介
• 2.3 微波干燥设备的研究现状
• 2.4 实验设备的设计
• 2.4.1 实验设备的组成
• 2.4.2 实验设备的优化
• 第三章 热风微波耦合干燥胡萝卜片
• 3.1 前言
• 3.2 热风微波耦合干燥胡萝卜片参数的研究
• 3.2.1 材料和仪器
• 3.2.2 干燥试验工艺
• 3.2.3 测定方法
• 3.2.4 分析与讨论
• 3.3 本章小结
• 第四章 热风微波耦合干燥鲜枣的研究
• 4.1 前言
• 4.2 鲜枣的干制
• 4.3 材料和仪器
• 4.3.1 试验材料和试剂
• 4.3.2 试验仪器
• 4.4 测定方法
• 4.5 干燥工艺与讨论
• 4.5.1 热风微波耦合干燥
• 4.5.2 响应面分析
• 4.5.3 各因素对干燥产品维生素C 含量的影响
• 4.5.4 各参数对干燥产品复水性的影响
• 4.5.5 各参数对干燥产品质量影响程度的大小
• 4.6 本章小结
• 第五章 热风微波干燥动力学研究
• 5.1 热风微波干燥动力学模型研究意义
• 5.2 国内外热风微波干燥动力学模型研究成果
• 5.3 热风微波耦合干燥片状物料（胡萝卜片）的动力学模型
• 5.3.1 片状物料干燥模型
• 5.3.2 片状物料动力学模型的拟合
• 5.3.3 片状物料动力学模型验证
• 5.4 热风微波耦合干燥颗粒状物料（鲜枣）的动力学研究
• 5.4.1 颗粒状物料干燥模型
• 5.4.2 颗粒状物料干燥模型的拟合
• 5.5 本章小结
• 第六章 热风微波耦合干燥鲜枣的温度数学模型研究
• 6.1 前言
• 6.1.1 研究的意义
• 6.1.2 热风微波耦合干燥温度数学模型国内外研究现状
• 6.2 物料不同部位的温度分布和变化
• 6.3 数学模型
• 6.3.1 建立温度数学模型的假设
• 6.3.2 导热微分方程
• 6.4 材料和设备
• 6.4.1 实验材料
• 6.4.2 实验仪器
• 6.5 实验方法
• 6.6 结果与讨论
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 本课题的创新点
• 7.3 展望与设想
• 致谢
• 参考文献
• 附录： 作者在攻读硕士学位期间发表的论文