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  本文關(guān)鍵詞：山楂微波熱風(fēng)耦合干燥數(shù)學(xué)模型研究及干燥設(shè)備設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學(xué)》 2015年

山楂微波熱風(fēng)耦合干燥數(shù)學(xué)模型研究及干燥設(shè)備設(shè)計

于海明  

【摘要】：微波熱風(fēng)耦合干燥結(jié)合了微波干燥和熱風(fēng)干燥的原理，是微波和熱風(fēng)共同作用于干燥物料上的一種干燥方法，具有微波干燥和熱風(fēng)干燥的優(yōu)點。山楂具有豐富的營養(yǎng)，是藥食兩用的水果，山楂干片是山楂制品后續(xù)加工的主要原材料，也是人們喜愛的一種食品，因此具有非常大的市場發(fā)展?jié)摿�。采用微波熱風(fēng)耦合干燥的山楂片，不僅營養(yǎng)成分的保存率高于傳統(tǒng)的干燥方法，還能大大節(jié)省干燥時間，具有非常高的干燥效率。本文研究分析了微波熱風(fēng)耦合干燥的干燥特性，研究了山楂微波熱風(fēng)耦合干燥的干燥動力學(xué)模型和干燥工藝模型，，確定了適合于山楂微波熱風(fēng)耦合干燥的干燥動力學(xué)模型，優(yōu)化了干燥工藝條件，并以能量消耗效率和干燥產(chǎn)品的品質(zhì)為指標(biāo)，和其它干燥方法進行了對比研究，通過詳細的分析和設(shè)計，研制出一套適合蔬菜和水果干燥的微波熱風(fēng)耦合干燥設(shè)備。主要研究內(nèi)容如下： 1.研究了微波熱風(fēng)耦合干燥的原理和干燥特性。在微波熱風(fēng)耦合干燥中，干燥物料中的水分是在溫度差、濃度差和壓力差的共同作用下遷移、擴散，并從物料的表面蒸發(fā)到空氣中，從而達到干燥的目的。在這3個因素共同的作用下，使微波熱風(fēng)耦合干燥的干燥時間短、干燥速度快，從而達到提高生產(chǎn)效率的目的。 2.研究分析了微波功率密度、熱風(fēng)溫度和熱風(fēng)速度對干燥水分比和干燥速率的影響規(guī)律，并得到微波熱風(fēng)耦合干燥山楂片的有效水分擴散系數(shù)值，其比熱風(fēng)干燥山楂的有效水分擴散系數(shù)值大3個數(shù)量級，從而也說明了微波熱風(fēng)耦合干燥比傳統(tǒng)的干燥方法具有更快的干燥速率。 3.從經(jīng)典的干燥動力學(xué)模型中選出12個常用的數(shù)學(xué)模型作為研究對象，并以R2、和RMSE作為判斷準(zhǔn)則，利用試驗數(shù)據(jù)進行擬合，得到Weibull distribution模型具有最大的R2值、最小的和RMSE值。因此，在試驗研究范圍內(nèi)，Weibull distribution模型被認為12個數(shù)學(xué)模型中是最好的模型，能夠代表山楂微波熱風(fēng)耦合干燥的行為，能夠?qū)ι介母稍锼直冗M行預(yù)測。 4.利用能量守恒定理，推導(dǎo)出微波熱風(fēng)耦合干燥動力學(xué)模型WHADK模型，并利用試驗數(shù)據(jù)對其進行回歸分析，以R2、和RMSE作為判斷準(zhǔn)則，得到相關(guān)系數(shù)R2的平均值為0.99，和RMSE的平均值分別為0.001127和0.030786，說明WHADK模型可以對干燥水分比進行預(yù)測。根據(jù)SR與SE的差值，對預(yù)測值和試驗值相差較大的WHADK模型進行了修正，修正后的MR的試驗值和預(yù)測值的曲線圖吻合得比較好，則認為此時的數(shù)學(xué)模型是合理的，可以對干燥水分比進行全面預(yù)測。 5.在單因素分析的基礎(chǔ)上，確定出微波功率密度、熱風(fēng)溫度和熱風(fēng)速度的范圍，根據(jù)二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計原理和方差分析，得到各因素與質(zhì)量干燥速率和干燥品質(zhì)的數(shù)學(xué)模型，并利用層次分析法，確定出質(zhì)量干燥速率和各干燥品質(zhì)指標(biāo)的權(quán)重，得到綜合評價數(shù)學(xué)模型，并確定出各個評價指標(biāo)的最佳干燥工藝和綜合干燥工藝。 6.利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對山楂微波熱風(fēng)耦合干燥的工藝進行了仿真及優(yōu)化。通過將測試樣本輸入到訓(xùn)練好的模型當(dāng)中，進行仿真檢驗，仿真結(jié)果和試驗值的相對誤差都在10%之內(nèi)，說明該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以對實際的山楂微波熱風(fēng)耦合干燥工藝參數(shù)變化進行全面預(yù)測，并為山楂片微波熱風(fēng)耦合干燥實際生產(chǎn)進一步提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。 7.在能量消耗效率和產(chǎn)品品質(zhì)方面，對山楂片微波干燥、熱風(fēng)干燥和微波熱風(fēng)耦合干燥進行了對比研究。從能量消耗效率來看，微波熱風(fēng)耦合干燥和微波干燥的能量消耗效率遠優(yōu)于熱風(fēng)干燥，但微波熱風(fēng)耦合干燥的能量消耗效率稍遜于微波干燥的能量消耗效率。從干燥品質(zhì)來看，微波熱風(fēng)耦合干燥的復(fù)水性優(yōu)于熱風(fēng)干燥，但稍遜于微波干燥；微波熱風(fēng)耦合干燥的維生素C含量、有機酸含量和色差都明顯優(yōu)于微波干燥和熱風(fēng)干燥的維生素C含量、有機酸含量和色差。 8.根據(jù)山楂片微波熱風(fēng)耦合干燥優(yōu)化工藝參數(shù)，設(shè)計了微波熱風(fēng)耦合干燥設(shè)備，并對干燥設(shè)備的性能進行了試驗測試。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TS255.36
【目錄】：

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4 陳新生;;“微波能”在水產(chǎn)品加工技術(shù)中的應(yīng)用[A];91'全國包裝和食品機械與食品加工學(xué)術(shù)討論會/包裝和食品機械專業(yè)學(xué)會第二屆學(xué)術(shù)年會論文集（第一冊）[C];1991年

5 郭振庫;卜玉蘭;;微波萃取中微波非熱效應(yīng)的初步探討[A];中國化學(xué)會全國微波化學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2005年

6 趙長通;孫茂鑫;;微波能水處理技術(shù)[A];全國小城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)（設(shè)備）交流與工程咨詢研討會論文集（續(xù)集）[C];2003年

7 季天仁;;從產(chǎn)業(yè)化角度看微波能應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展前景[A];第十二屆全國微波能應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

8 張峰;張之才;時玉香;楊惠云;;天津中亞ZW-100微波愈合機維修二例[A];山東醫(yī)學(xué)會醫(yī)療器械專業(yè)委員會第八次學(xué)術(shù)年會論文集[C];2000年

9 何士華;劉昌齡;;微波在化學(xué)實驗中的應(yīng)用研究[A];第四屆全國中學(xué)化學(xué)教學(xué)研討會論文集（三）[C];2004年

10 張?zhí)K閩;丁義江;沈嶸;房留琴;丁曙晴;譚妍妍;王業(yè)皇;傅亞平;;微波結(jié)合中藥治療直腸子宮內(nèi)膜異位癥臨床應(yīng)用研究[A];中醫(yī)藥現(xiàn)代化與科技創(chuàng)新高層論壇暨第二屆金陵名醫(yī)論壇論文集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙福欣;方貴文;吉發(fā)敏;[N];中國化工報;2002年

2 小揚戰(zhàn);[N];廣東科技報;2000年

3 本報記者 劉伊婷;[N];中國質(zhì)量報;2009年

4 解放軍第260醫(yī)院理療科 陳瑞文;[N];河北科技報(農(nóng)村版);2000年

5 侯 娜 趙慧輝;[N];中國中醫(yī)藥報;2004年

6 本報記者 姚遠方;[N];中國食品質(zhì)量報;2002年

7 孫茂鑫;[N];中國水利報;2003年

8 本報記者 班健;[N];中國環(huán)境報;2003年

9 苗葳　黃永強 本報記者 田建海;[N];中國信息報;2011年

10 志鵬 白杉;[N];中國紡織報;2003年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 汪子明;微波輔助提取中草藥、調(diào)料和化妝品中化學(xué)成分的研究[D];吉林大學(xué);2007年

2 湯建偉;微波電磁場對磷礦酸解液固反應(yīng)影響的研究[D];四川大學(xué);2003年

3 顏偉強;顆粒狀切割塊莖類蔬菜微波噴動均勻干燥特性及模型研究[D];江南大學(xué);2011年

4 劉希濤;典型有機污染物的活性炭吸附/微波再生方法與特性[D];大連理工大學(xué);2004年

5 李楠;微波強化處理二甲亞砜生產(chǎn)廢水工藝及機理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

6 曹曉強;活性炭吸附—微波解吸—催化燃燒處理含甲苯廢氣研究[D];西安建筑科技大學(xué);2008年

7 王琳;低維ZnO材料的外場制備、結(jié)構(gòu)與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2006年

8 于海明;山楂微波熱風(fēng)耦合干燥數(shù)學(xué)模型研究及干燥設(shè)備設(shè)計[D];吉林大學(xué);2015年

9 安可婧;生姜不同前處理聯(lián)合熱風(fēng)間歇微波耦合干燥的研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

10 李新明;微波固態(tài)合成低聚糖及其對小鼠抗氧化和免疫活性研究[D];江南大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 侯翔燕;微波輔助樣品處理技術(shù)在蘆薈成分分析中的應(yīng)用研究[D];北京化工大學(xué);2004年

2 張洋;微波強化破乳系統(tǒng)設(shè)計及實驗研究[D];北京化工大學(xué);2012年

3 趙欣;微波吸收介質(zhì)在微波快速提取法中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2013年

4 李倩倩;界面對幾種化合物的微波輔助合成影響研究[D];重慶大學(xué);2012年

5 劉亞敏;微波改性活性炭及微波解吸二硫化碳工藝研究[D];南昌大學(xué);2007年

6 王克亮;微波解吸檸檬酸鹽溶液中二氧化硫?qū)嶒炑芯縖D];西安建筑科技大學(xué);2006年

7 何欣;ZrO_2陶瓷的微波連接[D];天津大學(xué);2008年

8 馬瑩;微波無極紫外碘燈降解二硫化碳和硫化氫的研究[D];沈陽建筑大學(xué);2011年

9 王峰;微波催化酯化反應(yīng)在脂肪酸分析中的應(yīng)用研究[D];北京化工大學(xué);2001年

10 曾小鋒;微波法制備AlN材料的研究[D];湖南大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：山楂微波熱風(fēng)耦合干燥數(shù)學(xué)模型研究及干燥設(shè)備設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：157062