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树莓果浆连续式微波泡沫干燥工艺研究

树莓果浆连续式微波泡沫干燥工艺研究

作者：秦庆雨东北农业大学

学位级别：硕士

浆果富含维生素C和花青素,具有多种营养和保健功效。鲜浆果湿基含水率在90%左右,容易腐烂、保鲜期短,干燥加工是延长其贮藏期的可行处理方式。微波泡沫干燥法可以结合微波干燥和泡沫干燥的先进性,其干燥效率及干品品质均高于常规干燥法... 详细信息

浆果富含维生素C和花青素,具有多种营养和保健功效。鲜浆果湿基含水率在90%左右,容易腐烂、保鲜期短,干燥加工是延长其贮藏期的可行处理方式。微波泡沫干燥法可以结合微波干燥和泡沫干燥的先进性,其干燥效率及干品品质均高于常规干燥法,适用于高粘度、热敏性类物料干燥,但干燥过程可能会出现能量利用不均及微波能利用率低等问题,严重降低干燥效率及产品品质。为解决上述问题,本文以树莓浆果为试验原料,运用理论分析和单因素试验研究微波强度、物料厚度、循环干燥时间及表观风速对泡沫果浆干燥特性、干燥均匀性(温度均匀性及含水率均匀性)及微波能利用率的影响规律;利用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics构建料层电磁、热、质耦合模型,从电场、微波能吸收、温度及水分等目标量分布特征角度,解析不同表观风速下微波泡沫干燥过程能量吸收与利用规律;采用四因素五水平二次正交旋转中心组合试验,探究连续式微波干燥条件(微波功率、表观风速、循环干燥时间及物料质量)对泡沫果浆干燥均匀性、微波能利用率及活性成分含量影响,并以品质和能量利用率为目标优化出高品质高能效的连续式微波泡沫干燥工艺参数。本研究主要结果和结论如下:(1)在微波强度2～6 W/g、料层厚度3～7 mm、循环干燥时间2～6 min、表观风速0～2 m/s时,微波强度、表观风速与干燥均匀性呈显著正相关(P<0.05),料层厚度、循环干燥时间与干燥均匀性呈显著负相关(P<0.05);随微波强度、料层厚度、循环干燥时间及表观风速的增加,泡沫果浆微波能利用率均呈先升高后降低的变化趋势。(2)依据能量守恒方程和质量守恒方程,利用多物理场仿真软件从电磁场分布和物料吸收特性角度分析泡沫果浆干燥不均匀的本质原因,发现料层电场分布均匀性和物料吸收特性对温度及含水率分布均匀性影响显著;表观风速在料层边界热对流量及料层内的热传导量是表征气流、微波协同作用的主要指标,当料层边界热对流量与内部热传导量比值低于27.79时,泡沫果浆干燥处于外控状态,表观风速增加可及时带走料层蒸发出的水蒸气,降低物料表层湿空气压力,加速泡沫果浆气泡的产生和破裂,强化传热传质过程,产生正向效应,提高干燥均匀性及干燥速率;当料层边界热对流量与内部热传导量的比值高于27.79时,泡沫果浆干燥过程处于内控状态,表观风速增加带走料层干燥过程所需热量,产生负向效应,降低干燥速率。(3)在单因素试验的基础上,通过响应面优化得到连续式微波泡沫干燥最优工艺参数组合为:微波功率15 k W、风速1.66 m/s、循环干燥时间3.18 min、物料质量4.45 kg,在此条件下,温度和含水率均匀度分别为93.19%和93.39%,微波能利用率为61.57%,花青素含量为29.22 mg/100g。研究结果有助于理解微波泡沫干燥过程微波能吸收与利用规律,解决了品质与效率的问题,促进连续式微波泡沫干燥工艺的产业化推广。

关键词：树莓微波泡沫干燥通风均匀性能量利用

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禹城持续迸发创新活力 002

禹城持续迸发创新活力

德州日报

作者：杨德林白聪聪秦庆雨

本报讯（记者杨德林通讯员白聪聪秦庆雨）临近春节，山东禹王生态食业有限公司加班加点忙生产，公司新上市的素牛肉干产品市场需求不断增大。创新让大豆身价倍增，一斤大豆变身素牛肉干产品，价格由3元涨到40多元。素牛肉干仅仅是禹王... 详细信息

本报讯（记者杨德林通讯员白聪聪秦庆雨）临近春节，山东禹王生态食业有限公司加班加点忙生产，公司新上市的素牛肉干产品市场需求不断增大。创新让大豆身价倍增，一斤大豆变身素牛肉干产品，价格由3元涨到40多元。素牛肉干仅仅是禹王生态植物蛋白肉系列产品的一类，目前他们研

关键词：创新活力高新技术

来源： cnki报纸评论

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通风改善发芽糙米微波连续干燥均匀性

农业工程学报 2017年第13期33卷 280-286页

作者：郑先哲朱广浩卢淑雯徐浩刘成海秦庆雨孙井坤东北农业大学工程学院哈尔滨150030 黑龙江省农业科学院食品研究所哈尔滨150030

为了提高发芽糙米微波干燥的均匀性,采用台架试验、计算模拟和理论分析相结合的研究方法,分析微波干燥机内料层上微波能分布规律,研究微波干燥时风速对发芽糙米干燥均匀性影响。结果表明:在波导馈口平行的微波干燥机上,馈口间存在耗损... 详细信息

为了提高发芽糙米微波干燥的均匀性,采用台架试验、计算模拟和理论分析相结合的研究方法,分析微波干燥机内料层上微波能分布规律,研究微波干燥时风速对发芽糙米干燥均匀性影响。结果表明:在波导馈口平行的微波干燥机上,馈口间存在耗损和反射,微波能利用率降低;在微波干燥过程中,通入室温空气带走发芽糙米蒸发出的水蒸气:风速低携带水蒸气能力弱,而风速高会导致气流分布不均匀,合适风速在0.5~1.0 m/s。在微波干燥时引入通风方式,可提高微波干燥均匀性,从干燥工艺方面解决因电场分布引起干燥均匀性差的问题。研究结果为微波干燥机的干燥腔结构设计和干燥工艺优化提供依据。

关键词：微波干燥电场发芽糙米通风均匀性

气流改善泡沫树莓果浆微波干燥均匀性提高能量利用率

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农业工程学报 2019年第14期35卷 280-290页

作者：郑先哲秦庆雨王磊朱勇沈柳杨付晗宇东北农业大学工程学院

为满足浆果低能耗、高品质的生产过程的需要,采用理论分析、数值模拟与台架试验相结合的方法,研究气流与微波协同作用对泡沫果浆干燥均匀性和微波能利用率的影响规律。结果表明:在气流与微波协同干燥中由于物料的介电特性指标及表观导... 详细信息

为满足浆果低能耗、高品质的生产过程的需要,采用理论分析、数值模拟与台架试验相结合的方法,研究气流与微波协同作用对泡沫果浆干燥均匀性和微波能利用率的影响规律。结果表明:在气流与微波协同干燥中由于物料的介电特性指标及表观导热、气体渗流、气相导热、液相导热等系数变化,从而影响泡沫果浆料层中传热、传质过程。泡沫果浆传热及传质系数变化,影响泡沫果浆内部热传导及水分传递,温度及含水率直接影响泡沫果浆介电特性指标,进而影响物料微波能吸收。气流在料层边界热对流量及料层内的热传导量是表征气流、微波协同作用的主要指标,当料层边界热对流量与内部热传导量比值低于27.79时,气流与微波协同作用产生正向效应,提高微波能利用率;当料层边界热对流量与内部热传导量比值高于27.79时,此协同作用产生负向效应,降低微波能利用率;气流携带泡沫果浆中蒸发出的水蒸气,降低物料表层湿空气压力,导致泡沫果浆气泡的产生和破裂,强化传热传质过程,进而提高料层内温度及含水率分布均匀性。当气流速度小于1.5m/s时,气流速度与干燥均匀性呈显著正相关;当气流速度大于1.5m/s时,气流速度对物料干燥均匀性影响不显著;在气流速度为1.5m/s时,干燥时间短,微波能利用率最高,相比无通风时提高了17.57%,微波能吸收量、温度及含水率分布的均匀度分别提高了20%、19%及27%,符合低能耗、高品质的浆果干燥生产要求,研究结果为浆果微波泡沫干燥工艺优化提供依据。

关键词：微波干燥模型泡沫均匀性通风能量利用

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树莓果浆微波泡沫干燥过程能量吸收与利用

食品科学 2020年第15期41卷 124-133页

作者：秦庆雨郑先哲王磊朱勇刘辉张友朋徐浩东北农业大学工程学院黑龙江哈尔滨150030

干燥均匀性及微波能利用率是评价物料微波能吸收与利用的重要指标,干燥均匀性、干燥过程微波能利用率分别是影响产品品质、加工成本的主要因素。为提高微波泡沫干燥均匀性及微波能利用率,以树莓浆果为实验原料,采用数值模拟分析料层电... 详细信息

干燥均匀性及微波能利用率是评价物料微波能吸收与利用的重要指标,干燥均匀性、干燥过程微波能利用率分别是影响产品品质、加工成本的主要因素。为提高微波泡沫干燥均匀性及微波能利用率,以树莓浆果为实验原料,采用数值模拟分析料层电场强度、温度及微波能吸收分布规律;运用理论分析和单因素试验研究微波强度、料层厚度及循环干燥时间对泡沫果浆干燥特性、干燥均匀性(温度均匀性及含水率均匀性)及微波能利用率的影响规律。结果表明:随微波强度增加,料层电场分布均匀性显著提高(P<0.05),料层电场均匀性及物料吸收特性对温度及含水率分布均匀性影响显著(P<0.05);在微波强度2~6 W/g、料层厚度3~7 mm、循环干燥时间2~6 min条件下,随微波强度增加,干燥均匀度呈逐渐上升的变化趋势,随料层厚度增加和循环干燥时间延长,干燥均匀度呈逐渐下降的变化趋势;随微波强度、料层厚度增加及循环干燥时间延长,泡沫果浆微波能利用率均呈先升高后降低趋势。研究结果可为高品质、高能效的微波干燥浆果果粉工艺研究提供理论参考。

关键词：树莓浆果微波泡沫干燥能量利用均匀性

不同干燥方式对叶蛋白-辣椒素微胶囊的性能影响研究

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农业机械学报 2021年

作者：秦庆雨李宇宇李文虎高冰韩鲁佳刘贤中国农业大学工学院

含有丰富蛋白资源的辣椒叶长期作为农业废弃物掩埋和焚烧造成了严重的环境污染与资源浪费，同时辣椒素作为优质的天然生物抗菌物质因强烈的刺激性气味限制了其开发与应用。故本文基于微胶囊技术方法以植物辣椒叶中提取的蛋白质为壁材，... 详细信息

含有丰富蛋白资源的辣椒叶长期作为农业废弃物掩埋和焚烧造成了严重的环境污染与资源浪费，同时辣椒素作为优质的天然生物抗菌物质因强烈的刺激性气味限制了其开发与应用。故本文基于微胶囊技术方法以植物辣椒叶中提取的蛋白质为壁材，辣椒素为芯材，采用喷雾干燥和真空冷冻干燥法制备了叶蛋白辣椒素微胶囊，并利用SEM、X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、热重分析仪、激光粒度仪及高效液相色谱技术对不同干燥方式下叶蛋白、辣椒素及其微胶囊的理化特性进行表征。结果表明：微胶囊在不同干燥方式下微观结构差异显著，喷雾干燥下微观结构呈球状，结构完整，而真空冷冻干燥下呈片状结构，形态不一；X射线衍射分析表明不同干燥方式得到的微胶囊均呈弥散衍射型特征峰，证明了辣椒素被完全装载到叶蛋白中，且在样品制备的过程中没有形成晶体；傅立叶变换红外光谱分析表明不同干燥方式下辣椒素包埋过程均没有产生新的化学键，其未与叶蛋白发生化学反应；热重分析表明，不同干燥方式得到的微胶囊热稳定性均有所提高，且叶蛋白的热稳定性低于辣椒素，保证了辣椒素的成功释放；粒径分析表明喷雾干燥法所制备的微胶囊粉末D;为70.2 μm，明显小于真空冷冻干燥方式下的微胶囊粒径，更易于包埋物的释放；微胶囊包埋率在喷雾和真空冷冻干燥条件下分别为90.38%和85.43%，表明喷雾干燥法对制备叶蛋白辣椒素微胶囊具有优异性。综上所述，采用叶蛋白与辣椒素制备微胶囊不仅能够提升废弃辣椒叶的开发利用，还可促进辣椒素在天然生物抑菌保鲜剂方面的应用，故本文可为辣椒种植产业的全生物量利用提供理论依据和技术支撑。

关键词：叶蛋白辣椒素微胶囊喷雾干燥冷冻干燥

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微波泡沫干燥树莓果浆活性成分降解过程模拟

东北农业大学学报 2018年第12期49卷 79-89页

作者：孙宇朱勇秦庆雨郑先哲王文君东北农业大学工程学院哈尔滨150030 哈尔滨学院食品工程学院哈尔滨150086

为揭示微波泡沫干燥过程中树莓活性成分降解机理,研究不同微波功率下(600～1 000 W)果浆干燥特性与活性成分降解规律,以果浆对微波能吸收和转化为基础,建立果浆活性物质随温度和含水率变化降解模型,利用计算机仿真软件作模型求解,实现... 详细信息

为揭示微波泡沫干燥过程中树莓活性成分降解机理,研究不同微波功率下(600～1 000 W)果浆干燥特性与活性成分降解规律,以果浆对微波能吸收和转化为基础,建立果浆活性物质随温度和含水率变化降解模型,利用计算机仿真软件作模型求解,实现参数变化可视化,模拟结果与试验值误差小于5%。活性物质降解模型可为提高实际生产效率、有效控制微波泡沫干燥产品品质提供理论依据。

关键词：微波泡沫干燥树莓活性成分降解过程模拟

响应面法和遗传算法-神经网络模型优化微波萃取蓝莓中花青素工艺

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食品科学 2018年第16期39卷 280-288页

作者：薛宏坤刘成海刘钗徐浩秦庆雨沈柳杨郑先哲东北农业大学工程学院黑龙江哈尔滨150030

采用单因素和Box-Behnken试验,考察微波强度、萃取时间、乙醇体积分数和料液比对蓝莓中花青素萃取率的影响,并分析花青素萃取特性。采用响应面法和遗传算法-神经网络模型2种方式对微波辅助萃取蓝莓中花青素的工艺条件进行优化。结果表明... 详细信息

采用单因素和Box-Behnken试验,考察微波强度、萃取时间、乙醇体积分数和料液比对蓝莓中花青素萃取率的影响,并分析花青素萃取特性。采用响应面法和遗传算法-神经网络模型2种方式对微波辅助萃取蓝莓中花青素的工艺条件进行优化。结果表明:各因素对花青素萃取率影响均呈现先增加后降低的趋势。响应面法和遗传算法-神经网络模型法相对误差、决定系数R2值分别为2.71%、0.877 3和1.43%、0.904 4,说明遗传算法-神经网络模型比响应面法具有更强的预测和优化能力。最终采用遗传算法-神经网络优化获得微波萃取蓝莓中花青素最佳工艺条件:微波强度155 W/g、萃取时间53 s、乙醇体积分数56%、料液比1∶30(g/mL)。在此条件下,花青素萃取率为85.12%,并且高于响应面优化值83.32%。本研究结果可为食品加工过程中工艺参数优化提供一种有效方法。

关键词：微波萃取蓝莓花青素响应面神经网络优化

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单侧眼球突出的CT诊断

中外医用放射技术 2000年第11期19卷 91-92页

作者：刘亚群秦庆雨山东省医科大学附属医院放射科