山楂微波热风耦合干燥数学模型研究及干燥设备设计

发布时间：2016-10-28 20:36

  本文关键词：山楂微波热风耦合干燥数学模型研究及干燥设备设计，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2015年

山楂微波热风耦合干燥数学模型研究及干燥设备设计

于海明  

【摘要】：微波热风耦合干燥结合了微波干燥和热风干燥的原理，是微波和热风共同作用于干燥物料上的一种干燥方法，具有微波干燥和热风干燥的优点。山楂具有丰富的营养，是药食两用的水果，山楂干片是山楂制品后续加工的主要原材料，也是人们喜爱的一种食品，因此具有非常大的市场发展潜力。采用微波热风耦合干燥的山楂片，不仅营养成分的保存率高于传统的干燥方法，还能大大节省干燥时间，具有非常高的干燥效率。本文研究分析了微波热风耦合干燥的干燥特性，研究了山楂微波热风耦合干燥的干燥动力学模型和干燥工艺模型，，确定了适合于山楂微波热风耦合干燥的干燥动力学模型，优化了干燥工艺条件，并以能量消耗效率和干燥产品的品质为指标，和其它干燥方法进行了对比研究，通过详细的分析和设计，研制出一套适合蔬菜和水果干燥的微波热风耦合干燥设备。主要研究内容如下： 1.研究了微波热风耦合干燥的原理和干燥特性。在微波热风耦合干燥中，干燥物料中的水分是在温度差、浓度差和压力差的共同作用下迁移、扩散，并从物料的表面蒸发到空气中，从而达到干燥的目的。在这3个因素共同的作用下，使微波热风耦合干燥的干燥时间短、干燥速度快，从而达到提高生产效率的目的。 2.研究分析了微波功率密度、热风温度和热风速度对干燥水分比和干燥速率的影响规律，并得到微波热风耦合干燥山楂片的有效水分扩散系数值，其比热风干燥山楂的有效水分扩散系数值大3个数量级，从而也说明了微波热风耦合干燥比传统的干燥方法具有更快的干燥速率。 3.从经典的干燥动力学模型中选出12个常用的数学模型作为研究对象，并以R2、和RMSE作为判断准则，利用试验数据进行拟合，得到Weibull distribution模型具有最大的R2值、最小的和RMSE值。因此，在试验研究范围内，Weibull distribution模型被认为12个数学模型中是最好的模型，能够代表山楂微波热风耦合干燥的行为，能够对山楂的干燥水分比进行预测。 4.利用能量守恒定理，推导出微波热风耦合干燥动力学模型WHADK模型，并利用试验数据对其进行回归分析，以R2、和RMSE作为判断准则，得到相关系数R2的平均值为0.99，和RMSE的平均值分别为0.001127和0.030786，说明WHADK模型可以对干燥水分比进行预测。根据SR与SE的差值，对预测值和试验值相差较大的WHADK模型进行了修正，修正后的MR的试验值和预测值的曲线图吻合得比较好，则认为此时的数学模型是合理的，可以对干燥水分比进行全面预测。 5.在单因素分析的基础上，确定出微波功率密度、热风温度和热风速度的范围，根据二次正交旋转组合设计原理和方差分析，得到各因素与质量干燥速率和干燥品质的数学模型，并利用层次分析法，确定出质量干燥速率和各干燥品质指标的权重，得到综合评价数学模型，并确定出各个评价指标的最佳干燥工艺和综合干燥工艺。 6.利用BP神经网络对山楂微波热风耦合干燥的工艺进行了仿真及优化。通过将测试样本输入到训练好的模型当中，进行仿真检验，仿真结果和试验值的相对误差都在10%之内，说明该BP神经网络模型可以对实际的山楂微波热风耦合干燥工艺参数变化进行全面预测，并为山楂片微波热风耦合干燥实际生产进一步提供理论依据和指导。 7.在能量消耗效率和产品品质方面，对山楂片微波干燥、热风干燥和微波热风耦合干燥进行了对比研究。从能量消耗效率来看，微波热风耦合干燥和微波干燥的能量消耗效率远优于热风干燥，但微波热风耦合干燥的能量消耗效率稍逊于微波干燥的能量消耗效率。从干燥品质来看，微波热风耦合干燥的复水性优于热风干燥，但稍逊于微波干燥；微波热风耦合干燥的维生素C含量、有机酸含量和色差都明显优于微波干燥和热风干燥的维生素C含量、有机酸含量和色差。 8.根据山楂片微波热风耦合干燥优化工艺参数，设计了微波热风耦合干燥设备，并对干燥设备的性能进行了试验测试。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS255.36
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李作轩;辽宁省山楂产业优势区域发展规划[J];北方果树;2004年S1期

2 纪影实;张晓丹;李红;杨世杰;;山楂叶总黄酮对脑缺血的保护作用[J];吉林大学学报(医学版);2005年06期

3 马先英;林艾光;牟晨晓;;用热风与微波组合干燥胡萝卜的工艺[J];大连水产学院学报;2007年02期

4 魏占民,陈亚新,史海滨,屈忠义;BP神经网络的春小麦作物水模型的初步研究[J];灌溉排水;2002年02期

5 祝圣远,王国恒;微波干燥原理及其应用[J];工业炉;2003年03期

6 方法林;尹立杰;张郴;;城市旅游综合竞争力评价模型建构与实证研究——以长三角地区16个城市为例[J];地域研究与开发;2013年01期

7 谢秋菊;苏中滨;刘佳荟;郑萍;马铁民;王雪;;基于L-M优化算法的猪舍氨气浓度预测模型研究[J];东北农业大学学报;2014年10期

8 高九思;王永志;黄蓓蓓;王红艳;王婕;;豫西地区山楂害螨种类鉴定及优势种发生规律研究[J];现代农业科技;2007年09期

9 薛海涛;崔春翔;李永艳;陈翠欣;;基于人工神经网络的点焊熔核直径预测[J];焊接;2007年05期

10 刘江;童智;张再超;翁宇静;叶希韵;;山楂叶总黄酮防治大鼠胰岛素抵抗及脂肪肝的实验研究[J];华东师范大学学报(自然科学版);2008年06期

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 李雨;典型冶金物料的微波及组合干燥应用研究[D];昆明理工大学;2011年

2 赵中华;基于林分状态特征的森林自然度评价研究[D];中国林业科学研究院;2009年

3 黄建立;银耳微波真空干燥机理及品质特性的研究[D];福建农林大学;2010年

4 刘成海;黑加仑果片微波真空膨化工艺及品质研究[D];东北农业大学;2010年

5 郭树国;人参真空冷冻干燥工艺参数试验研究[D];沈阳农业大学;2012年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 任向辉;王运兵;崔建新;李嘉;李松伟;;色板对葱蓟马诱捕量的BP神经网络模型预测[J];安徽农业科学;2009年31期

2 华常春;高桂枝;;京杭大运河扬州段水污染研究[J];安徽农业科学;2010年27期

3 王瑞梅;傅泽田;何有缘;;基于神经网络的模糊系统池塘淡水养殖溶解氧预测模型[J];安徽农业科学;2010年33期

4 贺艳辉;袁永明;张红燕;龚贇翀;王红卫;;BP人工神经网络在罗非鱼价格预测中的应用[J];安徽农业科学;2010年35期

5 袁健;陈丽侠;耿宝江;;基于BP神经网络的闽江上游洪水预报[J];安徽农业科学;2011年24期

6 李剑萍;耿秀华;韩颖娟;孟丹;王连喜;袁海燕;;宁夏马铃薯需水量的时空特征分析[J];安徽农业科学;2011年26期

7 杨群;张锴;;山楂叶颗粒剂的制备和质量控制[J];安徽农业科学;2012年12期

8 何琴,高建华,刘伟;广义回归神经网络在烤烟内在质量分析中的应用[J];安徽农业大学学报;2005年03期

9 储茂得;周松林;;基于小波分析与神经网络的风电场短期风速预测[J];安徽科技学院学报;2011年01期

10 袁力;蒋全兴;;射频吸波材料波导测试法装置转换接头的仿真分析[J];安全与电磁兼容;2007年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 朱德泉;蒋德云;王继先;周杰敏;;微波干燥对小麦品质的影响[A];食品安全的理论与实践——安徽食品安全博士科技论坛论文集[C];2005年

2 ;The Prediction of Rice Leaf's Nitrogen Content based on Leaf Spectrum on the Heading Stage[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

3 陈红意;赵满全;李萍;;农产品干燥技术进展研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

4 吕洋洋;冯斌;;保和丸加味汤治疗胃气失和型不寐的临床对照研究[A];中国中西医结合学会精神疾病专业委员会第十一届学术年会论文汇编[C];2012年

5 吕洋洋;冯斌;;保和丸加味汤剂治疗胃气失和型不寐的临床对照研究[A];庆祝浙江省中西医结合学会成立三十周年论文集粹2011[C];2011年

6 李留澜;李书琴;;构建社会主义和谐社会必须切实发挥法治的保障作用[A];科学发展观与中国特色社会主义——全国社会科学院系统邓小平理论研究中心第十一届年会暨学术研讨会论文集[C];2006年

7 简季;杨武年;马正龙;陈园园;;BP神经网络在土地分类中的应用研究——以汶川地区为例[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年

8 戴立新;胡洁;李美叶;;基于BP神经网络的农户小额信用贷款风险评价研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集（上册）[C];2008年

9 张翔;阮燕云;张永勇;夏军;张洪斌;;闸门对河道污染物影响的实验与模拟研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集（第一卷）[C];2009年

10 李红礼;高建华;卢红岩;;基于BP神经网络的河南省土地可持续利用评价研究[A];第十届中国科协年会“新时期河南土地供需态势与城乡统筹发展”论坛文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 朱松;随机回归神经网络的动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年

2 朱立才;植物多酚的高速逆流色谱分离及特性研究[D];华南理工大学;2010年

3 邝砾;基于接口和行为语义的Web服务发现与适配研究[D];浙江大学;2009年

4 李建军;广东湛江红树林生态系统空间结构优化研究[D];中南林业科技大学;2010年

5 纪芳;渤海和黄海北部沿岸海洋动力灾害研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2010年

6 陈进杰;城市轨道交通项目广义全寿命周期成本理论与应用研究[D];北京交通大学;2011年

7 赵鹏;离心泵振动故障诊断方法研究及系统实现[D];华北电力大学（北京）;2011年

8 刘怀广;浮法玻璃缺陷在线识别算法的研究及系统实现[D];华中科技大学;2011年

9 熊小刚;国家科技奖励制度运行绩效评价研究[D];华中科技大学;2011年

10 孙叙敏;复方阿胶浆协同化疗的减毒增效作用及其机制实验研究[D];北京中医药大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王永;消防单兵综合信息采集系统研究[D];山东科技大学;2010年

2 邢著荣;基于辐射传输模型和CHRIS数据反演春小麦LAI[D];山东科技大学;2010年

3 李鑫平;软件可靠性模型应用方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

4 兰杰;海底管道防腐状态检测关键技术研究[D];大连理工大学;2010年

5 赵林;雷达信号特征提取与识别[D];大连理工大学;2010年

6 闫寿江;Oja-Xu MCA跳步归一化算法的收敛性分析[D];大连理工大学;2010年

7 杨克强;LVQ神经网络在齿轮箱故障诊断中的研究[D];安徽农业大学;2010年

8 荆东星;人工神经网络在游戏寻路中的应用研究[D];长沙理工大学;2010年

9 周辉;基于神经网络的高分辨雷达目标检测研究[D];长沙理工大学;2010年

10 李天赞;神经网络在电力系统谐波分析中的应用研究[D];长沙理工大学;2009年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 华平,郑艺梅,刘海波;不同干燥方法对百合品质的影响[J];安徽农业科学;2004年02期

2 郭东罡;上官铁梁;李喆;;中条山混沟地区的原始森林分布和物种多样性特征研究[J];安徽农业科学;2008年24期

3 侯彦喜;邢建华;;核桃山楂乳生产工艺研究[J];安徽农业科学;2008年31期

4 龚皓;万金庆;;猕猴桃果浆冻干工艺研究[J];安徽农业科学;2009年01期

5 杨媚;刘宝林;;红烧肉的冷冻干燥工艺研究[J];安徽农业科学;2010年26期

6 任丽平;;HPLC法测定山楂叶中绿原酸的含量[J];安徽农业科学;2010年32期

7 钱炳俊;程美蓉;邓云;;青鱼片真空冷冻干燥工艺研究[J];现代农业科技;2010年03期

8 王晓鹏;张晓虹;李孝良;陈正涛;宛传丹;;安徽皇甫山黄檀天然林群落特征研究[J];安徽技术师范学院学报;2005年06期

9 李作轩,张育明,周传生;山楂资源圃的建立与山楂种质资源研究概况[J];北方果树;2000年06期

10 宋钟伍,景新华;浅谈我国发展黑加仑生产的机遇和挑战[J];北方园艺;2002年04期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 商连弟;赵燕禹;俞杰;陈洪潮;刘毅;冯卓;马瑞;于媛媛;张雯;;干燥方法对纳米氧化铝性能的影响[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 高振江;气体射流冲击颗粒物料干燥机理与参数试验研究[D];中国农业大学;2000年

2 张国琛;扇贝柱微波真空干燥机理及品质研究[D];中国农业大学;2004年

3 崔政伟;微波真空干燥的数学模拟及其在食品加工中的应用[D];江南大学;2004年

4 陈孟林;瓶装物料的冷冻干燥机理与方法的研究[D];华南理工大学;1998年

5 胡庆国;毛豆热风与真空微波联合干燥过程研究[D];江南大学;2006年

6 陶菲;真空预冷处理延长白蘑菇贮藏期的研究[D];江南大学;2006年

7 黄铭;微波与颗粒物质相互作用的机理及应用研究[D];昆明理工大学;2006年

8 韩清华;微波真空干燥膨化苹果片的机理及品质研究和设备设计[D];中国农业机械化科学研究院;2007年

9 彭润玲;几种生物材料冻干过程传热传质特性的研究[D];东北大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 田红萍;胡萝卜渗透脱水和微波干燥组合试验研究[D];浙江大学;2003年

2 郭胜利;复合肥料的微波干燥研究[D];郑州大学;2003年

3 包申旭;超细高纯石英制备试验研究[D];武汉理工大学;2004年

4 温海骏;真空冷冻干燥加工工艺过程模拟分析及预测[D];山西农业大学;2004年

5 邓苗;广东林业生态省建设的森林生态基础与工程技术分析[D];南京林业大学;2005年

6 杨玉平;黑加仑原汁调节血脂的功效评价[D];新疆医科大学;2005年

7 张茜;GLZ-0.4型实验室用冻干机的性能研究[D];东北大学;2006年

8 王喜鹏;微波真空干燥过程的特性及应用研究[D];东北大学;2006年

9 梁静;莲子微波干燥特性及干燥工艺的研究[D];福建农林大学;2007年

10 燕晓辉;微波真空干燥人参工艺特性及装置的试验研究[D];中国农业机械化科学研究院;2007年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;襄樊、武汉卷烟厂用微波能进行烘烟丝试验[J];烟草科技通讯;1976年01期

2 ;微波能烘烟丝试验[J];烟草科技通讯;1977年03期

3 H.M.Kingston ,L.B.Jassie ,田松柏;在高温高压下对生物、植物样品进行酸分解的微波能体系[J];地质地球化学;1988年07期

4 吴瑞林,黄万兰;微波能分解法在岩石矿物分析中的应用[J];稀有金属材料与工程;1989年04期

5 胡汉泉;;应用微波能来改进传统技术贺中国真空电子行业协会成立[J];真空电子技术;1989年01期

6 吴瑞林;微波能在贵金属冶金与分析中的应用[J];黄金;1990年04期

7 吴瑞林;;微波能的新应用[J];贵金属;1990年02期

8 吴瑞林,丁曼蓉;微波能加热及其在化学分析中的应用[J];分析试验室;1991年02期

9 王述昌;微波能技术在食品工业中的应用[J];农机与食品机械;1995年04期

10 张洪庆;微波能技术在农副产品加工中的应用[J];农机与食品机械;1996年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 ;前言[A];第十二届全国微波能应用学术会议论文集[C];2005年

2 王绍林;;食品工业中微波能应用动态及发展对策[A];当代包装和食品机械——2000年全国包装和食品机械及相关技术发展研讨会论文集[C];1992年

3 张海波;杜建亮;桂建舟;刘实;孙兆林;;微波技术在催化中的应用进展[A];中国化学会全国微波化学学术研讨会论文摘要集[C];2005年

4 陈新生;;“微波能”在水产品加工技术中的应用[A];91'全国包装和食品机械与食品加工学术讨论会/包装和食品机械专业学会第二届学术年会论文集（第一册）[C];1991年

5 郭振库;卜玉兰;;微波萃取中微波非热效应的初步探讨[A];中国化学会全国微波化学学术研讨会论文摘要集[C];2005年

6 赵长通;孙茂鑫;;微波能水处理技术[A];全国小城镇污水处理技术（设备）交流与工程咨询研讨会论文集（续集）[C];2003年

7 季天仁;;从产业化角度看微波能应用技术的发展前景[A];第十二届全国微波能应用学术会议论文集[C];2005年

8 张峰;张之才;时玉香;杨惠云;;天津中亚ZW-100微波愈合机维修二例[A];山东医学会医疗器械专业委员会第八次学术年会论文集[C];2000年

9 何士华;刘昌龄;;微波在化学实验中的应用研究[A];第四届全国中学化学教学研讨会论文集（三）[C];2004年

10 张苏闽;丁义江;沈嵘;房留琴;丁曙晴;谭妍妍;王业皇;傅亚平;;微波结合中药治疗直肠子宫内膜异位症临床应用研究[A];中医药现代化与科技创新高层论坛暨第二届金陵名医论坛论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 赵福欣;方贵文;吉发敏;[N];中国化工报;2002年

2 小扬战;[N];广东科技报;2000年

3 本报记者 刘伊婷;[N];中国质量报;2009年

4 解放军第260医院理疗科 陈瑞文;[N];河北科技报(农村版);2000年

5 侯 娜 赵慧辉;[N];中国中医药报;2004年

6 本报记者 姚远方;[N];中国食品质量报;2002年

7 孙茂鑫;[N];中国水利报;2003年

8 本报记者 班健;[N];中国环境报;2003年

9 苗葳　黄永强 本报记者 田建海;[N];中国信息报;2011年

10 志鹏 白杉;[N];中国纺织报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 汪子明;微波辅助提取中草药、调料和化妆品中化学成分的研究[D];吉林大学;2007年

2 汤建伟;微波电磁场对磷矿酸解液固反应影响的研究[D];四川大学;2003年

3 颜伟强;颗粒状切割块茎类蔬菜微波喷动均匀干燥特性及模型研究[D];江南大学;2011年

4 刘希涛;典型有机污染物的活性炭吸附/微波再生方法与特性[D];大连理工大学;2004年

5 李楠;微波强化处理二甲亚砜生产废水工艺及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

6 曹晓强;活性炭吸附—微波解吸—催化燃烧处理含甲苯废气研究[D];西安建筑科技大学;2008年

7 王琳;低维ZnO材料的外场制备、结构与性能研究[D];武汉理工大学;2006年

8 于海明;山楂微波热风耦合干燥数学模型研究及干燥设备设计[D];吉林大学;2015年

9 安可婧;生姜不同前处理联合热风间歇微波耦合干燥的研究[D];中国农业大学;2014年

10 李新明;微波固态合成低聚糖及其对小鼠抗氧化和免疫活性研究[D];江南大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 侯翔燕;微波辅助样品处理技术在芦荟成分分析中的应用研究[D];北京化工大学;2004年

2 张洋;微波强化破乳系统设计及实验研究[D];北京化工大学;2012年

3 赵欣;微波吸收介质在微波快速提取法中的应用[D];吉林大学;2013年

4 李倩倩;界面对几种化合物的微波辅助合成影响研究[D];重庆大学;2012年

5 刘亚敏;微波改性活性炭及微波解吸二硫化碳工艺研究[D];南昌大学;2007年

6 王克亮;微波解吸柠檬酸盐溶液中二氧化硫实验研究[D];西安建筑科技大学;2006年

7 何欣;ZrO_2陶瓷的微波连接[D];天津大学;2008年

8 马莹;微波无极紫外碘灯降解二硫化碳和硫化氢的研究[D];沈阳建筑大学;2011年

9 王峰;微波催化酯化反应在脂肪酸分析中的应用研究[D];北京化工大学;2001年

10 曾小锋;微波法制备AlN材料的研究[D];湖南大学;2006年

  本文关键词：山楂微波热风耦合干燥数学模型研究及干燥设备设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：157062