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广西大学学报（自然科学版） 1995年第1期20卷 15-20页

作者：陈茂鑫柯涛韦文楼广西大学物理系激光研究室

选取药用部分不同的中草药２５种，分别用传统干燥方法和温室型太阳能远红外综合干燥装置干燥同种样品，研究样品的紫外吸收光谱。

关键词：中草药太阳能红外干燥紫外吸收光谱干燥

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锂电池石墨负极涂层红外干燥实验研究

锂电池石墨负极涂层红外干燥实验研究

作者：杨赛强燕山大学

学位级别：硕士

当下,锂电池正以其高容量密度、高循环次数、低衰减的优点被广泛应用和研究。极片是锂电池的核心组成部分,极片干燥是锂电池生产的重要环节。目前,极片主要采用热风冲击对流干燥,存在着传热热阻大、气流控制难等缺点;红外干燥技术有着... 详细信息

当下,锂电池正以其高容量密度、高循环次数、低衰减的优点被广泛应用和研究。极片是锂电池的核心组成部分,极片干燥是锂电池生产的重要环节。目前,极片主要采用热风冲击对流干燥,存在着传热热阻大、气流控制难等缺点;红外干燥技术有着能量传递直接、易于控制的优点,可以弥补对流干燥的不足。为提高极片的干燥速度、效率及质量,本文通过实验对锂电池负极极片在红外辐射条件下的干燥特性展开研究。自制了实验室极片涂敷装置,制定了完善可行的实验室浆料与涂敷工艺。以红外加热管、电子天平、热电偶、恒温烘箱等设备和器材搭建了实验平台,进行了实验研究。其中,在单一红外干燥实验中,实时测量极片重量、温度,进而绘制干燥曲线、干燥速率曲线和极片温度曲线,考察红外功率、辐射距离对不同厚度涂层干燥过程的影响规律。在热风红外联合干燥实验中,实时测定极片温度。以此为基础进行实验,探究了加热功率、辐射距离、极片涂层厚度、风温、风量等5个因素对干燥特性的影响。在实际干燥过程中,红外与热风对流作用是同时存在的,为探究实际生产中这两种干燥方式的相互影响,本课题也在此方面进行了实验探索。结合实际生产,设计并制作了可同时进行红外与热风对流干燥的实验台。通过分析极片在不同干燥条件下的干燥特性,明确了锂电池负极极片涂层的物料属性,确定了临界含水率与干燥前后厚度之间的关系,并以此提出了锂电池极片干燥过程中临界含水率的预测方法,可为实际烘箱系统的设计、生产条件的调节提供一定的参考。

关键词：锂电池极片红外干燥干燥特性干燥模型

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导光板红外干燥设备的设计与研究

导光板红外干燥设备的设计与研究

作者：杨波苏州大学

学位级别：硕士

导光板是一种光学组件,在液晶显示器和照明灯具中应用广泛。红外干燥具有干燥效率高、能耗低、设备投资小、干燥产品品质好等优点,基于此,本文研发一种导光板红外干燥设备,旨在干燥网板印刷导光板的油墨。本文的主要内容如下:在分析导... 详细信息

导光板是一种光学组件,在液晶显示器和照明灯具中应用广泛。红外干燥具有干燥效率高、能耗低、设备投资小、干燥产品品质好等优点,基于此,本文研发一种导光板红外干燥设备,旨在干燥网板印刷导光板的油墨。本文的主要内容如下:在分析导光板网板印刷制造工艺的基础上,确定了红外干燥设备的设计目标和整体结构。根据设备用户的使用情况,确定了导光板红外干燥设备的上料方式和输送系统;根据设计目标设定的生产效率,确定了输送系统的输送速度及红外干燥区的结构及长度,进行了红外加热灯管的选型及灯管布置方式的设计;针对导光板输送带可能跑偏的问题,设计了输送带纠偏机构;此外,为保证导光板的干燥品质,设备中还设计了除尘、风循环和冷却系统。导光板红外加热干燥区的温度及其温度分布情况是影响导光板产品品质的主要因素,针对导光板红外干燥区温度的非线性、时变性的特点,研究了基于温度自调整的模糊PID控制技术,该技术将常规PID控制与模糊控制理论相结合,较好的规避了常规PID控制系统过于简单、过于依赖精确数学模型、调整效率低、自适应能力差等不足。并且,通过MATLAB/Simulink仿真对比实验,验证了模糊PID控制具有控制速度快、超调量小、响应速度快和适应性能强等优点。本课题对所设计的导光板红外干燥设备的运行性能进行了实际生产性验证,验证结果表明:在80℃及最佳风量条件下,加热区内最大温差小于5℃,符合设计目标;在上述工作条件下,导光板在3.33分钟内通过加热区,其上网印油墨即可得到有效干燥,设备的生产效率达到每小时288块导光板,与传统的导光板干燥设备相比,具有高效、节能、干燥均匀及干燥品质高的优点。目前,本课题设计的导光板红外干燥设备已量产,获得了较好的经济和社会效益。

关键词：导光板网板印刷油墨红外干燥模糊PID控制

锂电池极片红外干燥三维温度场模拟与实验研究

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锂电池极片红外干燥三维温度场模拟与实验研究

作者：张明智太原科技大学

学位级别：硕士

近年来由于能源危机和环境污染等问题日益严重,各国都在积极发展节能环保的新能源汽车。车用锂离子电池作为其核心部件,目前主要存在续航能力差、循环寿命短和性能不稳定等问题,严重阻碍了新能源汽车产业的快速发展。电池极片的制造生... 详细信息

近年来由于能源危机和环境污染等问题日益严重,各国都在积极发展节能环保的新能源汽车。车用锂离子电池作为其核心部件,目前主要存在续航能力差、循环寿命短和性能不稳定等问题,严重阻碍了新能源汽车产业的快速发展。电池极片的制造生产水平决定了电池的安全和性能,极片干燥是极片生产过程中的关键环节,干燥箱是主要的干燥设备,其内部的结构和温度场对极片的干燥质量和干燥速率影响很大。本文主要研究内容如下:(1)对锂电池极片红外热风联合干燥箱进行了参数化建模,基于CFD技术,采用数值模拟的方法,通过FLUENT软件建立了干燥箱温度场数值模型并进行温度场分析。(2)对比研究热风温度、热源功率和辐射距离等不同工况参数对干燥箱内部温度分布的影响规律,研究极片在不同工况干燥过程中的温度变化规律。结果表明:热风温度对箱内温度分布情况和极片干燥过程的影响不太明显,干燥效率并不会随着热风温度的增加而一直增加,是存在一定范围的;热源功率和辐射距离对干燥箱内部温度的分布和数值影响很大,功率越大、辐射距离越小,箱内平均温度就越高,但温度分布的均匀性也越差,应该在保证干燥质量的前提下适当增加热源功率并减小辐射距离。(3)选择对称度与均匀度作为评价干燥箱内部温度场均匀性的量化指标,探究了风速、风温、热源功率、辐射距离等不同因素对温度场均匀性的影响规律,结果表明:关键截面温度的对称度和均匀度随进风口风速的升高都有所下降;在一定范围内,随着热风温度的增加,干燥箱内温度场的均匀度随之减少,但对称度变化不太明显,一直在93%附近波动;随着热源功率的升高,关键截面温度的对称度和均匀度都快速下降;辐射距离越小,箱内温度场的对称度和均匀度也越低。综合考虑温度场均匀性等因素,选择较优的工作参数为:进风口风速0.1 m/s,热风温度52℃,热源功率190W,辐射距离145mm。本文对红外热风联合干燥箱内部温度场进行研究,分析不同工况参数对温度场均匀性的影响规律,综合比较后选出较优参数,为后续锂电池极片干燥箱的优化设计提供参考。

关键词：锂电池极片红外干燥温度场模拟 FLUENT 均匀性

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枸杞红外干燥工艺研究

枸杞红外干燥工艺研究

作者：陈凯天津科技大学

学位级别：硕士

枸杞是我国一种药食同源的特色农产品,具有较高的保健和经济价值,在我国宁夏,新疆等地有较大种植规模。新鲜枸杞含水率高达80%,不易贮藏;干燥是枸杞加工贮藏的一种重要方法。传统的枸杞干燥采用人工自然晾晒,占地面积大、干燥时间长,易... 详细信息

枸杞是我国一种药食同源的特色农产品,具有较高的保健和经济价值,在我国宁夏,新疆等地有较大种植规模。新鲜枸杞含水率高达80%,不易贮藏;干燥是枸杞加工贮藏的一种重要方法。传统的枸杞干燥采用人工自然晾晒,占地面积大、干燥时间长,易受天气、风沙和鸟虫影响、卫生条件差。随着枸杞生产规模扩大,采用机械化干燥枸杞需求越来越大。课题组对各种枸杞机械化干燥方法包括热风烘房、微波、红外和冷冻干燥进行研究,但本论文主要着重于枸杞红外干燥。课题目的是通过实验手段,研究枸杞红外干燥特性,以及红外干燥工艺参数对干枸杞品质的影响;同时研究枸杞红外与其他机械干燥方法的联合干燥工艺,为开发枸杞机械干燥设备奠定理论基础。本论文的主要研究内容和研究结论如下:(1)色泽是一项干枸杞产品重要指标,好的色泽可引起顾客购买欲。课题研究了一种应用图像技术对枸杞色泽进行定量表征的新方法,并应用于枸杞干燥过程色泽变化规律的研究。实验发现,枸杞R值的变化趋势总体和枸杞的湿基含水率成正相关性,干产品的R值稳定在20-30之间,R值越大枸杞产品色泽就越红亮。红外干燥过程中,枸杞的色泽R值变化速率最快的区域为湿基湿含量0.73-0.74之间。(2)红外干燥工艺优化。实验测得枸杞峰值吸收的红外波长为2.927μm,9.780μm。根据枸杞红外吸收峰,设计了中短波红外干燥单元并进行工艺实验研究。实验发现,红外干燥温度越高,干燥速率越快。体积收缩率、多糖含量先增大后减小,并在60℃时达到最大值。枸杞色度R、复水性随温度升高而降低,在50℃为最优。温度达到65℃时,枸杞表面易形成微小的气泡,对枸杞的色泽、多糖含量、复水也有不利的影响。综合来看,红外60℃恒温干燥效果较优。(3)热风-红外联合干燥工艺。实验发现中短波红外干燥与热风干燥相结合,对枸杞的干燥速率,多糖含量,复水性,色泽都能产生良好的改善作用。4℃热风干燥6h—50℃热风干燥3h—60℃红外干燥至结束为优化的热风-红外联合干燥工艺。(4)红外和微波干燥工艺比较。实验发现,微波加热具有快速干燥,枸杞复水性好,多糖保留率高等优点,但是微波加热不均匀,枸杞容易爆裂。微波对枸杞色泽产生一定的负效应,低于热风红外干燥后的枸杞R值高,功率越高,干枸杞的R值越低。

关键词：枸杞热风干燥红外干燥微波干燥色泽

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甘薯片红外干燥特性、能耗分析及工艺优化

甘薯片红外干燥特性、能耗分析及工艺优化

作者：杨卓然西南大学

学位级别：硕士

我国是甘薯种植大国,有较大的种植面积和年产量,分别占世界的65.4%、85.9%。随着人们对食品需求的不断提升,甘薯也因自身具备丰富的营养物质被人们重视。新鲜甘薯含水量高,在贮藏和运输的过程中容易因为环境因素的影响而腐烂变质,对甘... 详细信息

我国是甘薯种植大国,有较大的种植面积和年产量,分别占世界的65.4%、85.9%。随着人们对食品需求的不断提升,甘薯也因自身具备丰富的营养物质被人们重视。新鲜甘薯含水量高,在贮藏和运输的过程中容易因为环境因素的影响而腐烂变质,对甘薯进行脱水处理不仅能延长贮藏期,还便于运输。同时,人们对甘薯干燥产品的重视便要求科学合理地运用干燥技术,使干燥后的产品能够最大程度地保留其营养物质。我国甘薯干燥加工产业目前仍以传统加工为主,加工方式也以传统热风干燥居多,而热风干燥效率低、干燥时间长,从而造成干燥后得到的产品品质不佳。红外干燥与热风干燥相比具有加热效率高、受热均匀、节约能源等优点。本文通过自制红外干燥装置对甘薯片的红外干燥特性进行了研究,研究了不同干燥温度、切片厚度、蒸制时间对甘薯片红外干燥过程的影响。通过正交试验,以总色差、单位能耗、干燥时间为评价指标,得到了甘薯片红外干燥的最优干燥工艺方案,并确定了适合描述甘薯片红外干燥过程中水分变化情况的数学模型。在此基础上改变供热方式,采用分段变温干燥进行深入研究,探讨分段变温干燥与恒温干燥对甘薯片红外干燥的不同影响。主要研究结论如下:(1)甘薯片红外干燥为降速干燥过程,没有出现恒速干燥阶段。在不同干燥温度(60、65、70、75℃),切片厚度(3、5、7、9mm),蒸制时间(4、6、8、10min)条件下,有效水分扩散系数随着干燥温度的增大,切片厚度的减小而增加。随着蒸制时间的增加,有效水分扩散系数呈现出先增加再减小的趋势。(2)正交试验结果表明,各干燥因素对综合评价的影响主次顺序依次为切片厚度、干燥温度、蒸制时间,综合考虑总色差、单位能耗和干燥时间3个评价指标,确定甘薯片最佳红外干燥工艺方案为干燥温度70℃,切片厚度3mm,蒸制时间6min,该干燥条件下对应的总色差为17.773、单位能耗为113.659kJ/g、干燥时间为75.748min。Midilli and Kucuk模型为适合描述甘薯片红外干燥特性的数学模型。(3)红外分段变温干燥第一阶段的干燥温度对干燥速率影响显著,而第二阶段的干燥温度则对其没有明显的影响。降温模式的红外干燥单位能耗更优,而升温模式的红外干燥在甘薯片干制品的色泽上更优。综合考虑总色差和单位能耗指标,确定甘薯片红外分段变温干燥最佳工艺方案为70℃(75min)-65℃(结束),该干燥条件下的单位能耗为75.905kJ/g,比红外恒温最佳干燥工艺方案的单位能耗减小了33.2%。与红外恒温干燥相比,分段变温在干燥过程后期降低干燥温度能够加快甘薯片的干燥速率,能够有效减小干燥耗能。

关键词：甘薯红外干燥变温干燥工艺优化能耗分析

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天麻红外干燥特性及品质变化研究

天麻红外干燥特性及品质变化研究

作者：陈衍男山东农业大学

学位级别：硕士

天麻为兰科多年生草本植物天麻Gastrodia elata Bl.的块茎,为我国名贵中药材,也是常用的保健食品原料。现代药理及临床研究表明,天麻对失眠、偏头痛、高血压、心脑血管疾病、糖尿病及神经病变等有较好的治疗效果。鲜天麻的含水量高达80... 详细信息

天麻为兰科多年生草本植物天麻Gastrodia elata Bl.的块茎,为我国名贵中药材,也是常用的保健食品原料。现代药理及临床研究表明,天麻对失眠、偏头痛、高血压、心脑血管疾病、糖尿病及神经病变等有较好的治疗效果。鲜天麻的含水量高达80%左右,其采后干燥加工是保证药材品质的关键环节。为了利于干燥及其品质的保证,天麻通常要蒸制后烘干。研究表明蒸制会改变天麻的组织结构,蒸制后天麻的干燥失水过程与新鲜天麻不同,然而目前其干燥特性尚不明确。红外干燥作为一种现代干燥技术,干燥速率快、干燥产品外观品质好,且设备简单,已经在物料干燥过程中得到很好的应用,是一种较理想的干燥方式。在天麻加工中的应用尚未见报道。因此,研究天麻红外干燥过程对于保证天麻产品质量具有重要意义。本文以乌天麻为研究试材,采用红外干燥技术,研究天麻红外干燥特性,建立干燥动力学模型;利用低场核磁共振和成像技术,研究天麻干燥过程中水分分布状态及变化规律;建立天麻多指标化学成分含量的高效液相色谱方法,探讨不同干燥方法的差异,为天麻资源的综合开发利用提供理论依据和技术支撑。1.天麻红外干燥特性及动力学模型的建立天麻红外干燥过程中,干燥温度越高,天麻块半径越小,干燥速率越快,天麻干燥过程主要为降速过程。通过对6种模型拟合分析,得出Page模型为最优模型,其决定系数R值最大、卡方检验值χ和均方根误差RMSE值最小,分别为0.9991、7.633×10和0.0011。通过Fick第二定律计算出有效水分扩散系数,其范围在1.9251×10.0528×1088 m/s之间,天麻红外干燥活化能为17.1374 kJ/mol。2.基于低场核磁共振及成像技术研究天麻干燥过程中水分变化规律天麻样品中存在三种状态的水,分别为结合水(T),不易流动水(T)和自由水(T),蒸制后天麻水分状态和水分含量均发生变化。在不同温度干燥过程中,三种状态水的峰面积及弛豫时间均发生变化,温度越高,变化越快。线性回归分析表明,水分含量、L*、b*值、核磁参数之间有较强的相关性。PLSR预测模型的校正集和验证集的相关系数均大于0.9,能够较好的预测天麻中的水分含量。3.不同干燥方式对天麻品质的影响红外40℃、红外60℃和红外80℃烘干方式下断面L值(亮度)逐渐降低,冻干方式下L值最高;红外80℃烘干方式下a值(红度)最高;晒干和红外80℃烘干方式下b值(黄度)高于其他;晒干方式下复水率远低于其他方式下复水率;对于化学成分而言,冻干样品天麻素和巴利森苷类含量最高,晒干方式下天麻素和巴利森苷类含量最低;随着红外干燥温度的升高,天麻素、巴利森苷A的含量逐渐增加,对羟基苯甲醇、对羟基苯甲醛的含量逐渐降低;晒干方式下腺苷含量远高于其他组含量。综合考虑外观性状及活性成分含量的变化,天麻红外60℃烘干效果较好。

关键词：天麻红外干燥干燥动力学低场核磁共振技术化学成分

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胡萝卜切片红外干燥特性及数学模型

胡萝卜切片红外干燥特性及数学模型

作者：张海鹏山东理工大学

学位级别：硕士

远红外加热干燥技术具有高效、节能、环保的特点,因而在农副产品加工中应用广泛。但是红外干燥过程是一个较为复杂的非稳态传质传热过程,试验条件的变化对干燥速率,以及干制品的品质有着非常显著的影响。由于红外干燥过程中受到诸多因... 详细信息

远红外加热干燥技术具有高效、节能、环保的特点,因而在农副产品加工中应用广泛。但是红外干燥过程是一个较为复杂的非稳态传质传热过程,试验条件的变化对干燥速率,以及干制品的品质有着非常显著的影响。由于红外干燥过程中受到诸多因素的影响,本文选取了几个可控的试验条件对胡萝卜切片进行试验,分析其干燥特性。同时对胡萝卜切片红外干燥模型做了深入地研究,分析对比几种常见的干燥数学模型,建立了最适合用来描述胡萝卜切片红外干燥过程的数学模型,并对有效扩散系数进行推导分析,计算了在不同条件下的有效水分扩散系数,为胡萝卜的干燥加工提供指导。主要研究内容及结论如下：1.对胡萝卜切片的红外干燥特性进行研究。在自制的红外干燥试验台上,对胡萝卜切片的红外干燥过程的影响因素如：红外辐照距离、胡萝卜切片厚度和干燥温度等参数进行试验,分析在不同的试验条件下胡萝卜切片的水分变化及干燥速率,结果表明,干燥温度对干燥速率及特性的影响最大,切片厚度次之,而辐照距离对红外干燥的影响最小。通过对各个干燥条件下水分扩散系数的计算,得出其有效水分扩散系数为4.4632× 10-109.55459×10-10m2/s,这个结果与Madamba等报道的食品物料干燥过程中测得的有效扩散系数为10-9～10-10m2/s十分吻合。通过分析不同条件下,有效水分扩散系数的变化,得出干燥温度越高,切片厚度越大,辐照距离越低,有效水分扩散系数Deff越大,且干燥温度对水分的扩散影响最大。2.胡萝卜红外干燥数学模型的初步建立。通过对比单项扩散模型、指数模型及Page模型这三种常见的干燥数学模型的R2及RMSE值的大小,结果表明：Page模型的拟合度较好,其预测值与试验值的最大误差仅为6.53%,可以较好的用来描述胡萝卜切片的红外干燥过程。3.胡萝卜切片红外干燥数学模型的确定。对比8种不同的干燥模型,通过对比8种不同的数学模型的R2及RMSE值,结果表明：Midilli方程拟合的最好,R2值在0.9998～0.9999之间,RMSE值在0.001681--0.005021之间,更适合用来描述胡萝卜切片的红外干燥过程。

关键词：胡萝卜切片红外干燥干燥特性数学模型

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短流程缫丝红外干燥技术的研究

短流程缫丝红外干燥技术的研究

作者：戴冬冬浙江理工大学

学位级别：硕士

在现有制丝生产过程中，把缫丝与复摇合二为一，实现短流程缫丝;采用红外干燥技术代替原来的蒸汽管辐射加热方式干燥缫丝过程的大丝片。取消小丝片干燥、平衡、给湿及复摇大丝片干燥等加工环节，以期达到减少生丝加工工序、提高劳动生... 详细信息

在现有制丝生产过程中，把缫丝与复摇合二为一，实现短流程缫丝;采用红外干燥技术代替原来的蒸汽管辐射加热方式干燥缫丝过程的大丝片。取消小丝片干燥、平衡、给湿及复摇大丝片干燥等加工环节，以期达到减少生丝加工工序、提高劳动生产率、降低能耗的目的，为绞装生丝高效率、低能耗生产技术产业化奠定基础。首先，设计能实现短流程缫丝的大自动缫丝机样机，选用红外灯管加热干燥卷绕在缫丝大上的丝片，改变红外灯管功率、位置、辐射距离（灯管到丝片的距离）等参数，分析红外干燥装置对缫丝大丝片落丝回潮率的影响，根据实验结果优化红外干燥装置的技术参数。其次，对短流程缫丝红外干燥技术和常规制丝工艺制备的20/22D生丝，利用X射线衍射仪（XRD）、傅立叶红外（FTIR）、XL-2强力仪等测试手段对生丝的微观结构、理化性能等进行测试，分析短流程缫丝红外干燥技术对生丝结构、性能的影响。此外，对停时的缫丝大丝片进行长时间的连续红外辐射处理，从大丝片的力学性能、生丝结构等方面来分析短流程缫丝过程中连续红外辐射对生丝的结构和性能影响。最后，在样机试验成功的基础上改制自动缫丝机并进行实缫生产，对所缫生丝进行综合评价，研究短流程缫丝红外干燥技术在实际应用中的可行性。研究结果表明：在试制的大自动缫丝机样机上安装红外加热灯管可以实现短流程缫丝，红外加热灯管功率、灯管安装位置对缫丝大丝片的落丝回潮率有较明显的影响;试缫证明，在生产20/22D生丝时，大自动缫丝机样机的车厢温度为34~36℃，丝片成型良好，各项性能指标均与常规制丝工艺所缫生丝接近，说明在实际生产过程中短流程缫丝红外干燥技术替代常规制丝工艺是具有一定可行性的。批量实缫生产的结果表明短流程缫丝红外干燥技术可降低能耗60%左右，减少用工20%左右，所缫生丝质量与常规制丝工艺生产的一致，能满足实际生产要求。

关键词：缫丝短流程工艺红外干燥

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苦瓜片热风与红外干燥特性及品质评价

苦瓜片热风与红外干燥特性及品质评价

作者：杨亮西南大学

学位级别：硕士

苦瓜是葫芦科苦瓜属植物,既是经济价值高的农作物,也是药用价值出色的中药材,富含蛋白质、维生素、胡萝卜素等营养物质,还具有皂苷等活性物质。苦瓜主要分布在热带、亚热带、温带地区,在我国种植历史悠久,有着较大的种植面积和较高的产... 详细信息

苦瓜是葫芦科苦瓜属植物,既是经济价值高的农作物,也是药用价值出色的中药材,富含蛋白质、维生素、胡萝卜素等营养物质,还具有皂苷等活性物质。苦瓜主要分布在热带、亚热带、温带地区,在我国种植历史悠久,有着较大的种植面积和较高的产量。我国对农产品加工业一直非常重视,目前农产品加工领域,重点支持苦瓜等果蔬中营养功能成分的提取研究,开发药食同源、养生保健的加工食品。苦瓜产业发展前景广阔但起步较晚,苦瓜精深加工工艺研究较少。新鲜收获的苦瓜湿基含水率高达95%,在贮藏及运输过程中极易受到环境温湿度和其他因素的影响,发生腐坏变质,造成营养成分和活性物质严重流失,降低经济效益。所以苦瓜除鲜食外,一部分要在短期内得到干燥处理。传统的日晒干燥方式已经不能满足大规模的生产,需要机械化的干燥方式来投入生产。热风干燥是应用最广的干燥方法,红外干燥是一种比较新型、高效、清洁的干燥方法。本文研究了苦瓜片的热风与红外干燥特性,研究了苦瓜片在不同干燥条件下的有效水分扩散系数的变化规律,得到苦瓜片热风干燥和红外干燥的活化能。基于正交试验,以有效水分扩散系数、Vc保留率、总色差和总皂苷质量分数为评价指标,得到苦瓜片热风干燥和红外干燥的最优工艺,并简要对比苦瓜片热风干燥与红外干燥后的品质。同时,对苦瓜干燥基础理论进行深入研究,建立了苦瓜片热风与红外干燥的数学模型,并且基于人工神经网络建立苦瓜片热风干燥和红外干燥的水分比模型,实现了对苦瓜干燥过程中水分比的预测。主要研究结论如下:（1）苦瓜片热风干燥过程处于降速干燥阶段,没有明显的恒速干燥阶段,不同热风干燥条件下,苦瓜片有效水分扩散系数均随着干基含水率的降低先增大后降低。切片厚度是影响有效扩散系数的最主要因素,其次是热风温度和热风风速。Page模型是描述苦瓜片热风干燥特性的最佳数学模型。热风温度、切片厚度和热风风速对苦瓜片综合品质均有显著影响,影响的主次顺序为热风温度＞热风风速＞切片厚度,各因素置信度分别为99.6%、98.1%和96.5%,苦瓜片热风干燥最优工艺组合为热风温度55oC、切片厚度9mm、热风风速1.2m/s。热风风速0.9m/s、切片厚度为3mm、6mm和9mm对应的苦瓜片热风干燥活化能为22.651 kJ/mol、26.850 kJ/mol和29.964 kJ/mol。（2）苦瓜片红外干燥过程基本处于降速干燥阶段,没有明显的恒速干燥阶段,不同红外干燥条件下,苦瓜片有效水分扩散系数均随着干基含水率的降低先增大后降低。Modified Page模型最适宜描述苦瓜片红外干燥特性,对苦瓜片红外干燥具有较强的适用性。苦瓜片红外干燥中温度、切片厚度、辐射距离对苦瓜片综合品质均有显著影响,影响的主次顺序为温度＞切片厚度＞辐射距离,各因素置信度分别为99.2%、98.9%、98.8%,苦瓜片红外干燥最优工艺组合为温度55oC、辐射距离145mm、切片厚度3mm。辐射距离145mm,切片厚度为3mm、6mm和9mm对应的苦瓜片红外干燥活化能为39.421kJ/mol、38.244 kJ/mol和39.375 kJ/mol。（3）苦瓜片红外干燥后的总色差明显小于热风干燥后样品的总色差,苦瓜红外干燥后色泽更好;苦瓜片红外干燥后总皂苷等含量与热风干燥后样品较接近。苦瓜红外干燥后综合品质满足生产要求,苦瓜红外干燥方式的生产具有推广意义。（4）基于BP神经网络,建立了苦瓜片热风干燥和苦瓜片红外干燥的水分比预测模型。BP神经网络水分比模型能有效预测苦瓜片热风干燥和红外干燥过程中的水分比变化情况,具有良好的泛化能力。热风温度55oC,风速0.9m/s,切片厚度7mm的试验条件下,Page模型预测值与试验值间的决定系数为0.9448,平均相对误差为23.47%;而BP神经网络的预测值与试验值间的决定系数为0.9975,平均相对误差为7.73%,低于Page模型预测的平均相对误差。在温度55oC,辐射距离145mm,切片厚度7mm的试验条件下,Modified Page模型预测值与试验值间的决定系数为0.9746,平均相对误差为15.46%;而BP网络预测的决定系数为0.9988,平均相对误差为3.73%。苦瓜片热风干燥和红外干燥中,BP神经网络模型预测水分比的相关度高于传统数学模型,并且神经网络模型水分比预测的相对误差低于传统数学模型。基于BP神经网络的水分比模型在预测苦瓜片干燥过程中的水分变化更具优势。

关键词：苦瓜片热风干燥红外干燥品质评价数学模型