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罗非鱼片的超临界CO₂干燥特性研究

作　者: 张常松
导　师: 刘书成
学　校: 广东海洋大学
专　业: 水产品加工及贮藏工程
关键词: 超临界CO2干燥罗非鱼片干燥动力学传质品质
分类号: TS254.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 17次
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内容摘要

食品干燥的目的一方面是为了降低水分活度,防止其腐败变质,延长货架期;另一方面是为了降低产品的重量和体积,便于贮藏和运输。无论是传统干燥方法还是现代干燥方法,每一种方法都有各自的优缺点,没有任何一种干燥方法能够在各方面都是理想的。尽管联合干燥方法可以提高能源利用率,改善产品品质,缩短干燥时间,降低生产成本,但同时也期待新的、高效的、经济的干燥方法的出现。超临界CO₂干燥是基于超临界CO₂流体的特殊性质开发的一种新型干燥方法,它是超临界萃取技术和超临界干燥技术的结合。该技术在食品加工中的应用刚刚起步。本论文以湛江的优势水产品罗非鱼为材料,系统的研究了罗非鱼片的超临界CO₂干燥动力学;基于JMP7.0的神经网络平台优化了罗非鱼片的超临界CO₂干燥过程参数;基于matlab对罗非鱼片的超临界CO₂干燥传质过程进行了数值模拟;评价了超临界CO₂干燥的罗非鱼片干品的品质。研究结果表明:利用超临界CO₂干燥罗非鱼片是可行的,其干燥速率在一定程度上优于真空冷冻干燥和热风干燥;鱼片干燥之前对其进行短暂的加热处理有利于超临界CO₂干燥;超临界CO₂干燥体系中添加适量乙醇可以显著提高干燥速率,加快干燥进程;温度对超临界CO₂干燥过程有显著影响,而压力和CO₂流量对干燥过程的影响较小;建立了罗非鱼片的超临界CO₂干燥动力学数学模型: MR=exp[-exp（0.0233T-1.7165）*t^0.7688]验证试验结果表明该模型可以较好的描述罗非鱼片的超临界CO₂干燥过程。基于JMP7.0建立了罗非鱼片的超临界CO₂干燥神经网络模型,确定了选择干燥过程参数的原则:要使罗非鱼片的除水率达到90%以上,超临界CO₂干燥的最低温度应在46℃以上,干燥的最低压力应在13MPa以上,CO₂流量介于10L/h²5L/h之间,具体的干燥参数应根据这个原则和具体情况来进行选择;阐明了温度、压力和CO₂流量对超临界CO₂干燥过程的影响规律:温度和压力越高,干燥效果越好,但是温度对超临界CO₂干燥过程的影响程度大于压力的;CO₂流量在不同的干燥温度区域的影响情况不同,在高温区CO₂流量对干燥过程影响较小,而在低温区CO₂流量对干燥过程的影响较大。提出了一种超临界CO₂干燥效应模式:低温区域,萃取干燥效应>热干燥效应;在某一温度时,萃取干燥效应与热干燥效应相当;在高于某一温度时,热干燥效应>萃取干燥效应。基于微分床的质量守恒定律建立了罗非鱼片的超临界CO₂干燥传质数学模型,通过数值模拟获得了干燥室内超临界CO₂中的水分含量与干燥时间、干燥室高度的关系曲面图和罗非鱼片中的水分含量与干燥时间、干燥室高度的关系曲面图。结果表明,在罗非鱼片的超临界CO₂干燥过程中,水分传质主要以对流扩散为主,而以轴向扩散为辅。与热风干燥和真空冷冻干燥相比,超临界CO₂干燥在杀灭微生物方面有着显著的优势。超临界CO₂干燥的鱼片的外观、色泽、微观结构和质构等品质特征均与真空冷冻干燥的相当,而明显优于热风干燥。

全文目录

摘要 7-9Abstract 9-131 绪论 13-21 1.1 常见的水产品干燥方法 13-15 1.2 超临界流体干燥技术 15-19 1.2.1 超临界流体的概念和特性 15-16 1.2.2 超临界流体干燥的发展历程 16-17 1.2.3 超临界流体干燥的分类 17 1.2.4 超临界CO_2 干燥在食品工业中的应用 17-19 1.3 研究目的和意义 19-20 1.4 研究内容 20-212 罗非鱼片的超临界CO_2 干燥动力学 21-38 2.1 材料与方法 22-25 2.1.1 材料及预处理 22 2.1.2 试剂与仪器 22-23 2.1.3 试验方法 23-25 2.2 结果与分析 25-37 2.2.1 干燥方法对干燥动力学的影响 25 2.2.2 前处理条件对干燥动力学的影响 25-28 2.2.3 干燥参数对干燥动力学的影响 28-30 2.2.4 干燥动力学数学模型的建立 30-37 2.3 本章小结 37-383 神经网络优化超临界CO_2 干燥罗非鱼片的工艺 38-53 3.1 材料与方法 39-40 3.1.1 材料及前处理 39 3.1.2 仪器与设备 39 3.1.3 试验方法 39-40 3.2 结果与分析 40-52 3.2.1 试验方案的确定 40-41 3.2.2 神经网络模型基础 41-42 3.2.3 神经网络模型建立 42-45 3.2.4 神经网络模型的优化和分析 45-51 3.2.5 神经网络模型的检验 51-52 3.3 本章小结 52-534 超临界CO_2 干燥罗非鱼片的传质模型和数值模拟 53-63 4.1 超临界CO_2 干燥罗非鱼片的过程分析 54-55 4.2 超临界CO_2 干燥罗非鱼片的传质质量守恒模型 55-56 4.3 传质数学模型的假设和简化 56-57 4.4 数学模型的求解 57-61 4.4.1 模型需要输入的参数 57 4.4.2 参数的计算方法 57-59 4.4.3 数值模拟结果与分析 59-61 4.5 模型的验证及分析 61-62 4.6 本章小结 62 符号说明 62-635 超临界CO_2 干燥对罗非鱼片品质的影响 63-78 5.1 材料与方法 63-67 5.1.1 材料及预处理 63 5.1.2 仪器与试剂 63-64 5.1.3 试验方法 64-67 5.2 结果与分析 67-77 5.2.1 营养成分分析 67-69 5.2.2 微生物特征 69 5.2.3 感官特征 69-71 5.2.4 微观结构 71-73 5.2.5 收缩率 73-74 5.2.6 复水率 74-75 5.2.7 复原率 75-76 5.2.8 硬度和弹性 76-77 5.3 本章小结 77-786 结论与展望 78-80 6.1 总结论 78-79 6.2 展望 79-80参考文献 80-85致谢 85-86附录 86-87作者简介 87-88导师简介 88

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