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【原】基于PTHICD的斜盘式气流冲击干燥装置的设计与试验

来源 : 互联网
作者 : 118期刊网
发布时间 : 2019-04-04 05:32:10

第一章绪论



1.1主题研究意义

中国是一个生产,加工和消费农产品的大国。 2011年,中国粮食产量达到5.7亿吨,水果产量超过1.3亿吨,蔬菜产量达到6.7亿吨(粮农组织,2014年)。然而,由于基本的设施,原始的方法和落后的技术,中国农产品的后期生产损失规模是惊人的。据统计,中国的粮食损失率超过8%,蔬菜流失率超过20%,仅年度粮食损失高达500亿斤(Li Ritter,2012),因此科学有效的减损非常重要,脱水的使用是解决这个问题的重要方法之一。干燥的产品可以确保长期储存,大大减少后期生产损失,延长保质期,丰富产品类型和口味,挖掘和扩大工业价值,改善工业发展瓶颈,为产品深加工提供基础,减少体积和重量,便于运输。因此具有非常重要的意义。根据农产品的分类,粮油,水果和蔬菜主要分类,干燥过程中脱水的难度也不同。高糖原料含有高浓度的糖和可溶性物质,使水果和蔬菜表面易于硬化;由于果皮的蜡状结构,表皮上具有蜡质层的材料将对材料的内部水分迁移有害。长期干燥会导致更严重的褐变;淀粉含量较高的材料经过干燥和凝胶化,形成坚固的不透凝胶层,不利于干燥过程。以上三种类型广泛存在于农产品中,这极大地影响了后续的加工和开发。以马铃薯为例,作为高淀粉原料的典型代表,2010年世界产量达到3亿吨,成为世界五大粮食作物之一(陆天健等,2011),新鲜马铃薯块的体积和含水量都很大。嘿,交通和长期C拥有是困难的。目前,最广泛使用的农产品干燥技术包括热风干燥,太阳能干燥,真空冷冻干燥,红外干燥,热蔬菜干燥和组合干燥技术(Xiao et al。,2010)。传统的热风干燥(Fang et al。,2009),虽然技术结构简单,温度易于控制,但由于材料内部淀粉糊化的影响,干燥极其困难,并且会造成数千个产品因干燥时间过长。外观质量下降,营养成分丧失,颜色变差。太阳能干燥(超过Limin等,2011)利用太阳的热能加热空气,环保,节能,安全和卫生,但对干燥设备有一定的要求,辅以额外的热源来补充阴雨天气和夜晚对太阳能的影响。同时,由于干燥时间长,颜色变差,形成凝胶化的外皮,质量不好。真空冷冻干燥(刘云红等,2011)技术可有效减少营养和风味的损失,干燥后的质量高,但设备投资大,干燥成本高,限制了其应用。

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1.2国内外研究现状

气体射流冲击干燥技术首先应用于需要快速冷却的国外部件和相应的加工技术以及高表面水材料的干燥,如尖端技术中的航空发动机叶片叶片的冷却,计算机高热负荷电子元件。在冷却,纸张和薄膜干燥的工业生产中,它逐渐发展成食品和农产品的烘烤,干燥和干燥的应用(肖宏伟,2010),并取得了良好的效果。 Lujan-Acosta等。 (1997),Moreira等。 (2001),Braud等。 (2001),和Caixeta等人。 (2002)应用气体喷射冲击技术分别对玉米片和马铃薯条进行干燥,发现该技术可以显着提高干燥速度。和质量。 Rajala等人。 (2004),Merino等。 (2008)和Yamsaengsung等。 (2010)分别研究了纸,芫荽籽和螺旋藻的气体喷射冲击干燥特性。在中国,气体喷射冲击技术在农产品干燥中的应用主要集中在中国农业大学高镇江研究组。它已被应用于甘薯和炸薯条的成熟(高

镇江等,2002),栗壳是红色的。服装和干燥(魏秀清等,2003),果蔬漂白酶和干燥(杜志龙,2007),海参脆皮和猪皮等膨化加工(高镇江和萧宏伟,2007a和b)和“北京烤鸭”烘焙加工(隋美等,2008)。高振江(2000)对气体射流冲击技术在气体射流撞击颗粒物的干燥机理和参数测试中的基本理论进行了系统分析,主要包括影响传热传质的基本结构因素。因素及其各自的变化范围等

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第二章是基于温湿度过程控制的斜盘式气流冲击干燥装置的设计。



2.1简介

气体射流冲击干燥技术是一种新的干燥技术,它使用喷嘴产生高速气流来冲击材料表面并使其快速脱水。它具有快速气流,短流程,气流和材料表面之间的非常薄的边界层,以及可控制的传热速率。与传统的热风干燥相比,它具有更高的对流换热系数和干燥速度(高振江,2000)。近年来,气体喷射冲击干燥技术已应用于甘薯墓葬(Xiao et al。,2009),肉糜碎片(Du You et al。,2010),Xing Zi(Xiao Hongwei et al。,2010),和栗子(娄正等,2010)。 Grape(Xiao et al。,2010; Bai et al。,2013),哈密瓜片(Zhang Wei et al。,2011; Zheng Xia et al。,2014),line chili(Zhang Wei et al。,2012),和西洋参片(Xiao et al。,2014)各种材料的干燥过程取得了一定的研究成果。然而,目前的垂直气体射流冲击干燥装置存在以下突出问题,限制了该技术的大规模推广应用:1)干燥室中只能铺设一层材料,并且每单位面积喷嘴组数量有限,装载量小; 2)喷嘴的位置和材料相对固定,托盘上不同位置的材料不均匀干燥; 3)加湿装置和湿度控制系统不足,材料易结皮。因此,研究和设计一种新型的气体喷射冲击干燥设备,解决上述突出问题,促进该技术的推广和应用势在必行。国内外研究人员发现,当气体射流冲击托盘上的材料时,随着射流方向与托盘平面之间的角度减小,每个点的传热系数的分布对称性和停滞点会发生变化。更均匀(Vipat等,2009)。温湿度过程控制干燥技术是近年来发展起来的一种新型干燥技术。它利用了干燥介质在相同温度下随着含水量的增加而增加的特性。根据材料的状态,干燥过程实时不同。该阶段的介质温度和水分含量,以及在整个干燥过程中介质的含水量降低的规律,使农业物料的干燥具有大的价值和高的传热效率,并避免温度对材料的质量。不良反应,获得更好的干燥品质(赵思明等,2003)。此外,研究表明,保持干燥介质的一定相对湿度可以减少材料干燥过程中的外壳,并促进干燥后材料的再水化(Dai等人,2014)。

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2.2整机的结构和工作原理

基于温湿度过程控制的斜盘式气体射流冲击干燥装置主要由控制系统,离心式风扇,空气分配室,托盘车,加热加湿系统组成(图2-1和图2-2)。控制系统主要由温湿度传感器12,控制箱17和变频器19等组成。加热加湿系统主要包括加热管1,喷嘴7,出水管8,以及water荠10.机架采用自动称重系统设计,实现材料重量和含水量变化的实时监控,并通过内置于材料中的温度探头掌握材料内部加热的规律曲线。当自动称重系统工作时,离心式风扇悬挂一段时间,以确保干燥室内流动的稳定性,从而降低对称重量传感器精度的干扰。由于笑

rt高速热风流与物料,机架,干燥室外侧,离心风机和加热装置之间的接触时间用绝热材料包裹,干燥室通过风扇进气口连接回风管路确保余热回收利用,降低能耗。湿度控制系统通过湿度传感探头实时监测干燥室中的介质状态参数。当湿度传感器检测到气流湿度低于设定值的下限时,控制系统启动高压隔膜以被喷嘴雾化和加湿,直到达到设定参数。当气流湿度超过设定值的上限时,正压区域的除湿电磁阀打开,高湿空气自动排出到干燥空间的外部,同时,在在大气压的作用下,等体积的低湿度新鲜空气位于负压。该区域的进水管被吸入加热装置,确保通风后加热,实现干燥装置的通风和湿度控制,为控制温湿度过程的干燥技术提供依据。 。

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第三章马铃薯片倾斜托盘式气流冲击.......... 29

3.1简介.......... 29

3.2材料和方法.......... 30

3.2.1试验方法.......... 30

3.3结果与分析.......... 31

3.4本章摘要.......... 55

第4章温度和湿度过程控制马铃薯片的气流..... 57

4.1简介.......... 57

4.2材料和方法.......... 57

4.3试验方法.......... 59

4.4本章摘要.......... 73

第5章基于温度和湿度过程控制的气流冲击的薯片..... 75

5.1简介.......... 75

5.2材料和方法.......... 75

5.3干燥模型的数学计算.......... 75

5.4结果与分析.......... 77

5.5本章摘要.......... 79



第五章基于马铃薯片温湿度过程控制的斜盘气流冲击干燥模型研究



5.1简介

干燥模型是材料干燥过程的数学抽象。较高的水平用于揭示具有干燥论文发表参数的材料的干燥过程的规律。干燥模型的研究通常是干燥研究的经典问题。该模型的建立可为材料干燥过程的描述,预测,分析和控制以及干燥过程的优化提供理论和技术依据。根据求解过程分类,主要包括理论模型,半理论模型和经验模型。目前,一些经验或半经验模型已被广泛用于干燥过程的描述,如Lewis,Page,Modified Page,Wang和Singh,Logarithmic,二阶实验模型和二阶指数模型。虽然这些模型可以非常好地模拟干燥动态曲线,但精度相当高,但模型中参数的含义尚不清楚。模型参数与材料的干燥状态和干燥条件之间的关系尚未阐明。干燥过程的描述仍处于“黑箱”阶段(Corzo等,2008)。它不能与干燥方法,工艺,效率和传热传质紧密结合,极大地限制了其使用价值和研究意义。由于其良好的适用性和兼容性,威布尔模型已广泛应用于生物灭菌,药理学,热力学和食品工程。 Boekel(2002)研究了使用Weibull模型描述微生物的细胞热灭活特性; Gemma等人。 (2009)用威布尔分布函数描述了鲜切西瓜抗氧化动力学的变化;陆荣荣等(2010)建立了威布尔模型。超高压灭菌条件下的孢子致死曲线;齐志强等(2011)用Weibull模型模拟了微波灭活发霉玉米过程中寄生曲霉的失活机理。近年来,研究人员将威布尔模型应用于农产品干燥特性的研究并取得了一些进展。 Cunha等人。 (2001)使用Weibull模型研究了渗透脱水的干燥动力学; Corzo等人。 (2008)研究了Weibull模型拟合芒果切片热风干燥的动力学曲线,并且Miranda等人。 (2010)使用了Weibull函数。描述声音的干燥动力学;白旭文等(2013)使用Weibull dis

分配功能来描述葡萄的干燥动态。然而,一般而言,威布尔分布函数在干燥领域的研究时间较短。基于马铃薯片温湿度过程控制的气流冲击干燥模型的研究尚未见报道。


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结论



针对气流冲击小,干燥速度快,容易引起材料结皮等问题,本文设计开发了一种基于温湿度过程控制的斜盘式气流冲击干燥装置,以马铃薯为原料的高淀粉原料。典型代表,主要研究参数包括不同的托盘倾角e(0°,10°,20°和30°),从喷嘴到喷嘴H的距离(0,36,72,108和144 mm)和喷嘴排列间距。已知(36,54和72mm),工艺参数包括干燥温度(50,60,70和80°C),风速(5,10,15和20 m / s),漂移时间(0,30,气流)在45,60,75和90 s)和切片厚度(5,10和15 mm)的马铃薯片的冲击干燥动力学确保了设备材料的显着增加,具有更高的传热效率和更好的干燥均匀性因子负载能力,并且在更好的结构和工艺参数(托盘倾斜10°,托盘与喷嘴之间的距离为72毫米,喷嘴排列为36毫米; 10毫米厚的马铃薯片为90°C,持续60秒,干燥温度温度和湿度过程控制干燥试验在6°C,风速15 m / s)随着恒定湿度参数,不同的预润湿时间和温度,不同的中期湿度控制时间,材料的内部温度和干燥特性发生变化含水量和质量指标等比较和分析颜色和收缩率,并使用Weibull分布。该函数模拟干燥动力学并探索不同湿度参数对威布尔分布函数中参数的影响。

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参考文献(略)


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