脱水蒜片干燥模型与节能生产技术研究

【摘要】： 中国是世界上最大的大蒜生产和消费国,大蒜产业在国际大蒜市场已具有举足轻重的地位,大蒜成为我国出口创汇额最大的单宗农产品。脱水蒜片作为大蒜的深加工产品,出口量正逐年上升。热风干燥是目前最常用的工业脱水生产技术,其生产工艺简单,对生产过程中能量消耗和产量的关系缺乏系统研究。对热风循环干燥过程的系统研究有助于设计、优化、控制生产过程,具有十分重要的现实意义。本研究以苍山蒲棵大蒜为原料,针对蒜片脱水的主要影响因素进行研究,使用二次正交旋转试验设计方法得到了恒温干燥条件下最小能耗的工艺参数,同时对常用的薄层干燥模型进行非线性回归拟合分析,建立了大蒜脱水的数学模型,并进行了工厂实际生产验证,提出了工厂生产线变温干燥的最佳生产工艺参数。 1.脱水特性的研究试验研究了介质温度、切片厚度、装料量对蒜片干燥特性的影响。随着介质温度的增高,干燥时间明显缩短,这种趋势在温度较低时更加明显;随着切片厚度、装料量的增加,干燥时间逐渐增加,但装料量对干燥时间的影响较切片厚度小。 2.恒温条件下工艺参数的确定选取干燥介质温度、切片厚度和装料量三个因素,运用二次正交旋转组合设计的方法,对热风循环法生产脱水蒜片的工艺参数进行优化,得到了生产条件与能量消耗及产量之间的数学关系,其最佳生产条件为干燥介质温度为62.3℃,切片厚度为2.38mm,装料量为2.69kg/m~2,预测理论最小能耗1.96kWh/kg。验证试验表明,实际生产能耗2.05kWh/kg,产量为4.11kg/h,与预测值吻合,所得方程式试验性较好。 3.干燥模型通过对四种常用的薄层干燥模型进行非线性回归拟合分析,得到了四种模型在不同温度下的拟和方程。对四个方程的F值、P值、r值的比较,显示Henderson Pabis和Two-term模型相对于Lewis和Page模型可以更好的预测蒜片脱水过程。同时通过回归分析,得到了Henderson Pabis和Two-term模型参数与干燥温度的数学关系。 4.验证试验及变温干燥研究根据工厂实际生产设备设计变温干燥试验,通过模型预测各段干燥时间,验证试验结果显示所得数学模型可以较好的预测脱水蒜片干燥过程。同时对脱水蒜片生产各阶段能量消耗进行研究,获得最佳节能干燥方式为:60℃(59.5min)-80℃(43.5min)-60℃(78.2min),此时总能耗最小为:1.729kWh//kg(不包含复烘阶段),产量为121kg/h。 5.恒温干燥与变温干燥比较与恒温干燥相比,适宜的变温干燥能耗更小,且由于含水率较低的干燥阶段温度较低,温度对褐变的影响也会相对较小,更有利于优质产品的生产。 【关键词】：脱水蒜片 能量消耗 热风循环干燥 干燥模型
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TS255
【目录】：

• 摘要7-9
• 英文摘要9-11
• 1 引言11-22
• 1.1 概述11-15
• 1.1.1 大蒜的品种11-12
• 1.1.2 大蒜的营养成分12
• 1.1.3 大蒜的保健作用12-14
• 1.1.4 蒜片脱水后的理化特性14-15
• 1.2 国内脱水蒜产业的现状15-18
• 1.2.1 大蒜干制品的应用15-16
• 1.2.2目前国内外常用的蒜片干燥技术16-17
• 1.2.3 能源现状17-18
• 1.3 脱水过程国内外研究现状18-20
• 1.3.1 常用的脱水模型19
• 1.3.2 薄层脱水模型研究方法19-20
• 1.4 本课题研究的目的、内容和意义20-22
• 1.4.1 研究目的20
• 1.4.2 研究内容20
• 1.4.3 研究意义20-22
• 2 材料与方法22-29
• 2.1 试验材料22
• 2.2 主要试剂22
• 2.3 试验设备22
• 2.4 试验方法22-29
• 2.4.1 工艺流程22
• 2.4.2 初始含水率的测量22
• 2.4.3 前处理对蒜片脱水的影响22-23
• 2.4.4 影响蒜片干燥的因素23
• 2.4.5 各因素对能耗的影响23-24
• 2.4.6 恒温干燥工艺参数的优化24-25
• 2.4.7 干燥模型研究25
• 2.4.8 工厂验证试验25-26
• 2.4.9 产品质量检验(GB 8861-88)26-29
• 3 结果与分析29-44
• 3.1 前处理蒜片干燥的影响29-30
• 3.1.1 去皮处理对蒜片干燥速度的影响29
• 3.1.2 漂洗对蒜片干燥的影响29-30
• 3.1.3 生产工艺30
• 3.2 影响蒜片脱水特性的因素30-32
• 3.2.1 介质温度对干燥特性的影响30-31
• 3.2.2 切片厚度对干燥特性的影响31
• 3.2.3 装料量对干燥特性的影响31-32
• 3.3 恒温干燥工艺参数研究32-36
• 3.3.1 影响干燥性能的因素32-34
• 3.3.2 最佳工艺参数研究34-36
• 3.4 干燥模型研究36-40
• 3.4.1 温度对干燥速率的影响36-38
• 3.4.2 不同温度对模型拟合度的影响38-40
• 3.5 工厂检验40-42
• 3.5.1 温度对初始褐变含水率的影响40-41
• 3.5.2 验证试验41-42
• 3.6 产品品质检验42
• 3.6.1 感官检验42
• 3.6.2 理化检验42
• 3.7 恒温干燥与变温干燥能耗比较42-44
• 4 讨论44-48
• 4.1 蒜片的前处理44
• 4.2 影响干燥的主要因素与能耗的关系44
• 4.3 干燥原理研究44-45
• 4.4 干燥模型研究45
• 4.5 恒温干燥与变温干燥的能耗比较45
• 4.6 研究结果实用性45-46
• 4.7 进一步的研究方向46-48
• 4.7.1 更完善的脱水模型46
• 4.7.2 变温干燥过程的进一步节能优化研究46
• 4.7.3 新型节能干燥设备的开发46
• 4.7.4 新产品开发46-48
• 5 结论48-49
• 参考文献49-56
• 致谢56-57
• 攻读学位期间发表论文目录57

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