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(jì)，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(jì)

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(diǎn)。山楂具有豐富的營(yíng)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(ài)的一種食品，因此具有非常大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿�。采用微波熱風(fēng)耦合干燥的山楂片，不僅營(yíng)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(jìn)行了對(duì)比研究，通過(guò)詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，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?jī)?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(kuò)散，并從物料的表面蒸發(fā)到空氣中，從而達(dá)到干燥的目的。在這3個(gè)因素共同的作用下，使微波熱風(fēng)耦合干燥的干燥時(shí)間短、干燥速度快，從而達(dá)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(duì)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?jǐn)U散系數(shù)值，其比熱風(fēng)干燥山楂的有效水分?jǐn)U散系數(shù)值大3個(gè)數(shù)量級(jí)，從而也說(shuō)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(dòng)力學(xué)模型中選出12個(gè)常用的數(shù)學(xué)模型作為研究對(duì)象，并以R2、和RMSE作為判斷準(zhǔn)則，利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(yàn)研究范圍內(nèi)，Weibull distribution模型被認(rèn)為12個(gè)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(jìn)行預(yù)測(cè)。 4.利用能量守恒定理，推導(dǎo)出微波熱風(fēng)耦合干燥動(dòng)力學(xué)模型WHADK模型，并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)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(shuō)明WHADK模型可以對(duì)干燥水分比進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)SR與SE的差值，對(duì)預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值相差較大的WHADK模型進(jìn)行了修正，修正后的MR的試驗(yàn)值和預(yù)測(cè)值的曲線圖吻合得比較好，則認(rèn)為此時(shí)的數(shù)學(xué)模型是合理的，可以對(duì)干燥水分比進(jìn)行全面預(yù)測(cè)。 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(jì)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(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，并確定出各個(gè)評(píng)價(jià)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(duì)山楂微波熱風(fēng)耦合干燥的工藝進(jìn)行了仿真及優(yōu)化。通過(guò)將測(cè)試樣本輸入到訓(xùn)練好的模型當(dāng)中，進(jìn)行仿真檢驗(yàn)，仿真結(jié)果和試驗(yàn)值的相對(duì)誤差都在10%之內(nèi)，說(shuō)明該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以對(duì)實(shí)際的山楂微波熱風(fēng)耦合干燥工藝參數(shù)變化進(jìn)行全面預(yù)測(cè)，并為山楂片微波熱風(fēng)耦合干燥實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)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(duì)山楂片微波干燥、熱風(fēng)干燥和微波熱風(fēng)耦合干燥進(jìn)行了對(duì)比研究。從能量消耗效率來(lái)看，微波熱風(fēng)耦合干燥和微波干燥的能量消耗效率遠(yuǎn)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(lái)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(jī)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(jī)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(jì)了微波熱風(fēng)耦合干燥設(shè)備，并對(duì)干燥設(shè)備的性能進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試。

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

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6 楊玉平;黑加侖原汁調(diào)節(jié)血脂的功效評(píng)價(jià)[D];新疆醫(yī)科大學(xué);2005年

7 張茜;GLZ-0.4型實(shí)驗(yàn)室用凍干機(jī)的性能研究[D];東北大學(xué);2006年

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【相似文獻(xiàn)】

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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(guó)微波能應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

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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

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9 苗葳　黃永強(qiáng) 本報(bào)記者 田建海;[N];中國(guó)信息報(bào);2011年

10 志鵬 白杉;[N];中國(guó)紡織報(bào);2003年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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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(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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