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莴苣颗粒负压微波高效节能均匀干燥机理及工艺研究

作　者: 王玉川
导　师: 阿润·莫占达
学　校: 江南大学
专　业: 农产品加工与贮藏工程
关键词: 负压微波干燥喷动机理工艺均匀性莴苣颗粒
分类号: TS255.5
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

莴苣是营养价值较高的蔬菜之一，尤其莴苣茎营养更为丰富，富含K+，Na+，Ca+等多种离子。本文以莴苣茎颗粒作为果蔬原料的代表进行负压微波高效节能均匀干燥机理及工艺实验研究。为了分析莴苣颗粒介电特性与电特性变化，以及对负压微波干燥特性及品质影响的目的，进行热水漂烫（HWB）及微波漂烫（MWB）莴苣颗粒在冷却、冻结、解冻及冻干（FD）过程介电特性、电导率变化趋势研究，以及HWB与MWB莴苣颗粒微波冻干（MFD）干燥特性与品质研究。实验结果表明：漂烫处理可以明显地改变莴苣颗粒细胞中电解质区域化分布，MWB莴苣颗粒的电导率值在常温下是HWB电导率值的2倍，是未漂烫（NOB）电导率值的5倍；MWB导致莴苣颗粒介电常数的减小及介电损耗的增加；HWB与MWB莴苣颗粒的介电常数及介电损耗因子随着温度的降低而快速下降；在FD过程中，介电常数及介电损耗因子随着干燥时间先上升再下降； MWB莴苣颗粒MFD干燥时间（4.5h）比HWB缩短30%以上。为了从干燥机理上分析导致负压微波干燥低压气体放电原因的目的，进行了MFD机理研究。通过热水、微波两种漂烫方式对莴苣颗粒冻结点与融化点温度、未冻结水分布与流动性研究、以及结合上述对莴苣颗粒介电特性、电导率及MFD特性影响研究，发现莴苣颗粒在MFD过程中吸收的微波能量与莴苣的组织结构、未冻结水的含量及分布有直接的关系。基于冻结产品中未冻结水的数量及分布、介电特性、离子特性，以及有效地防止低压气体放电，根据热量的供应方式，MFD过程分成三个干燥阶段，即预升华阶段、微波升华阶段及解吸阶段。为了开发高效均匀负压微波干燥实验装置的目的，在介电特性、电导率及MFD机理研究的基础上，通过分析影响负压微波干燥均匀性的各种因素，提出了颗粒物料负压微波脉冲喷动干燥概念，并进行实验装置设计、研制。实验结果表明：负压微波脉冲喷动干燥装置设计合理，解决了低压气体放电现象，并且改善了微波干燥均匀性。为了验证负压微波脉冲喷动干燥装置性能的目的，进行了莴苣颗粒脉冲喷动微波真空干燥及冻干均匀性、干燥特性及品质的工艺实验研究。实验结果表明：与传统负压微波干燥装置相比，负压微波脉冲喷动干燥可以明显地提高莴苣颗粒负压微波干燥均匀度（90%以上）及复水后的弹性，缩短干燥周期50%（微波真空）及20%（微波冻干）以上，单位干燥产品的能耗比传统的真空干燥节能50%以上。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-10
术语注释表  10-11
第一章绪论  11-17
  1.1 农产品干燥加工现状  11-12
  1.2 负压微波干燥技术及装备研究现状  12-15
    1.2.1 介电干燥  12
    1.2.2 微波真空干燥技术及装置研究现状  12-13
    1.2.3 微波冻干技术及装置研究现状  13-14
    1.2.4 负压微波联合干燥技术及装备研究现状  14-15
  1.3 课题的提出及意义  15-16
  1.4 本论文主要研究内容  16-17
第二章莴苣介电特性及对负压微波干燥特性的影响研究  17-31
  2.1 前言  17
  2.2 材料与方法  17-22
    2.2.1 实验材料  17-18
    2.2.2 实验方案  18
    2.2.3 实验仪器  18
    2.2.4 速冻装置  18-19
    2.2.5 MFD 实验平台  19
    2.2.6 冻结过程  19-20
    2.2.7 MFD 及 FD 过程  20
    2.2.8 热水漂烫（HWB）  20
    2.2.9 微波漂烫（MWB）  20
    2.2.10 水分含量测量  20-21
    2.2.11 电导率测量  21
    2.2.12 介电特性测量  21-22
    2.2.13 组织结构测量  22
    2.2.14 质构测量  22
    2.2.15 收缩率测量  22
    2.2.16 数据分析  22
  2.3 结果与讨论  22-30
    2.3.1 漂烫方式对莴苣颗粒电导率的影响  22-24
    2.3.2 漂烫方式对莴苣颗粒介电特性的影响  24-26
    2.3.3 FD 过程介电特性的变化  26-27
    2.3.4 漂烫方式对 MFD 莴苣颗粒干燥特性的影响  27-28
    2.3.5 漂烫方式对产品组织结构的影响  28
    2.3.6 漂烫方式对产品质构的影响  28-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章莴苣颗粒负压微波干燥均匀性机理研究  31-42
  3.1 前言  31-32
  3.2 材料与方法  32-34
    3.2.1 实验材料  32
    3.2.2 实验方案  32
    3.2.3 实验仪器  32
    3.2.4 漂烫处理  32-33
    3.2.5 冻结与冻干过程  33
    3.2.6 水分含量测量  33
    3.2.7 水的状态及分布测量  33
    3.2.8 冻结与融化点温度测量  33-34
    3.2.9 数据分析  34
  3.3 结果与讨论  34-41
    3.3.1 漂烫方式对莴苣颗粒冻结点与融化点温度的影响  34-35
    3.3.2 漂烫方式对莴苣颗粒水的状态、流动性及分布的影响  35-37
    3.3.3 干燥仓直径对 MFD 特性的影响  37-39
    3.3.4 微波冻干机理分析  39-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章两类负压微波高效均匀干燥一体化实验装备研制  42-55
  4.1 前言  42-43
  4.2 设计思路  43-45
    4.2.1 物料在负压条件下实现喷动的设计思路  43-44
    4.2.2 物料在管道式干燥仓内负压条件下的脉冲喷动机理  44-45
    4.2.3 干燥仓内微波电场强度的调节及控制思路  45
  4.3 设计方案  45-49
    4.3.1 微波干燥均匀性  45-46
    4.3.2 负压微波干燥低压气体放电  46-47
    4.3.3 负压微波干燥装置设计方案  47-49
  4.4 负压微波脉冲喷动干燥一体化装备主要构成  49-53
    4.4.1 微波腔体  50-51
    4.4.2 干燥仓  51-52
    4.4.3 微波控制系统  52
    4.4.4 脉冲喷动系统  52
    4.4.5 制冷及真空系统  52-53
  4.5 负压微波脉冲喷动干燥一体化实验装置的应用实例  53-54
    实施例 1、莴苣颗粒脉冲喷动微波真空干燥（PSMVD）  53
    实施例 2、莴苣茎颗粒脉冲喷动微波冻干(PSMFD)  53-54
    实施例 3、脱盐蛋清脉冲喷动微波冻干(PSMFD)  54
  4.6 本章小结  54-55
第五章莴苣颗粒脉冲喷动微波真空高效均匀干燥工艺研究  55-74
  5.1 前言  55
  5.2 材料与方法  55-61
    5.2.1 实验材料  55-56
    5.2.2 实验仪器  56
    5.2.3 PSMVD 实验装置  56
    5.2.4 RMVD 实验装置  56-57
    5.2.5 实验方案  57-58
    5.2.6 干燥过程  58-59
    5.2.7 干燥均匀度测量  59
    5.2.8 色泽测量  59
    5.2.9 收缩率及感观密度测量  59-60
    5.2.10 水分含量测量  60
    5.2.11 复水能力测量  60-61
    5.2.12 质构测量  61
    5.2.13 微结构测量  61
    5.2.14 能耗测量  61
    5.2.15 数据分析  61
  5.3 结果与讨论  61-73
    5.3.1 干燥曲线  61-62
    5.3.2 干燥均匀度  62-69
    5.3.3 微结构与相对感观密度  69-70
    5.3.4 复水能力与质构特性  70-71
    5.3.5 脉冲喷动微波真空干燥能耗的初步分析  71-73
  5.4 本章小结  73-74
第六章莴苣颗粒脉冲喷动微波冻干高效均匀工艺研究  74-91
  6.1 前言  74-75
  6.2 材料与方法  75-79
    6.2.1 实验原料  75
    6.2.2 实验方案  75
    6.2.3 实验仪器  75
    6.2.4 PSMFD 实验装置  75-77
    6.2.5 原料预处理  77
    6.2.6 冻结过程  77
    6.2.7 干燥过程  77-78
    6.2.8 干燥均匀度  78
    6.2.9 水分含量测量  78
    6.2.10 色差测量  78
    6.2.11 收缩率及感观密度测量  78
    6.2.12 复水能力测量  78
    6.2.13 质构测量  78-79
    6.2.14 微结构测量  79
    6.2.15 数据分析  79
  6.3 结果与讨论  79-89
    6.3.1 干燥曲线  79-80
    6.3.2 干燥均匀度  80-86
    6.3.3 微结构及感观密度  86-88
    6.3.4 复水能力与质构  88-89
  6.4 本章小结  89-91
第七章结论、创新点与建议  91-93
  7.1 论文主要结论  91-92
  7.2 论文主要创新点  92
  7.3 论文建议  92-93
参考文献  93-106
在攻读博士学位期间发表的与学位论文相关的研究成果清单  106-107
  一、发表的论文  106
  二、申请及授权专利  106-107
致谢  107-108
附录 1：本研究所用主要试验设备  108-109
附录 2：本研究所用主要检测仪器  109

莴苣颗粒负压微波高效节能均匀干燥机理及工艺研究

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