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微波真空干燥过程的特性及应用研究

作　者: 王喜鹏
导　师: 徐成海
学　校: 东北大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 微波真空干燥传热传质干燥特性回归分析胡萝卜龙眼
分类号: TB79
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

微波真空干燥是一种较新的干燥方式，在这种干燥方式中，置于交变电场中的物料的水分子被极化后运动越加剧烈，水分子之间的摩擦也越加强烈。摩擦生热后使物料表面水分蒸发，物料内外部形成了温度梯度和湿度梯度，从而加速水分从物料内向外迁移，最终达到干燥目的。但由于干燥过程中，微波功率、真空度、干燥时间、物料性质等参数对干燥产品质量影响巨大，因此对微波真空干燥有个理性的认识就十分重要。本课题研究意在开发微波真空干燥技术，对其进行传热传质分析，建立传热传质的数学模型，并以龙眼和胡萝卜为研究物料，分析干燥过程中干燥参数对干燥特性的影响，并应用于食品的干燥。本文研究的课题来源于广东省农业机械研究所干燥设备中心，旨在减少干燥时间，提高产品的干燥质量，提高干燥效率。论文首先介绍了试验用的微波真空干燥设备，该设备主要特点为被干燥物料能在谐振腔内随转盘转动，避免了微波加热的不均匀性，微波功率可以调节，并能实时观察物料的干燥情况。论文研究了微波真空干燥的工艺过程。以龙眼和胡萝卜为研究物料，考察了微波真空干燥的基本过程，得到了这两种物料干燥的工艺曲线。为了考察干燥过程参数(微波功率、装载量)对干燥过程的影响，得到比较理想的工艺条件，采用三因素三水平的正交试验方案进行试验，根据所得的数据用SPSS进行回归分析，得到了较优的工艺条件。通过实验，拟合实验数据，发现物料水分比(物料水分与物料初始水分的比值)在干燥位置的分布呈二次方程分布，及在这两种物料的干燥过程中，微波功率的影响最为显著。在前期试验的基础上，为了确定在干燥过程中，微波功率对干燥进程的影响程度，设计了在干燥过程中，前期和后期分别使用不同的微波功率的均匀设计试验方案，通过不同的实验参数拟合出不同的实验常数，然后用回归的方法得出前期干燥功率和后期干燥功率以及干燥时间的相互关系。研究了微波真空干燥、热风、热泵以及真空冷冻干燥等干燥方式的干燥机理，进行条件接近的各种试验，从而对各种干燥后的胡萝卜片的营养成分和颜色进行了对比，通过对比，最终得出结论，微波真空干燥的综合性能是其中最好的。

全文目录

独创性声明  3
学位论文版权使用授权书  3-4
摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-22
  1.1 立题背景和意义及课题来源  11-12
  1.2 微波真空干燥的特点  12-17
    1.2.1 微波原理  12-13
    1.2.2 介电(微波)加热原理  13-15
    1.2.3 介电加热特点  15-16
    1.2.4 介电干燥的特点  16-17
  1.3 干燥技术与农产品和食品加工  17-19
    1.3.1 干燥在农产品加工中的应用  17-18
    1.3.2 国内和国外干燥发展现状  18
    1.3.3 微波真空干燥技术研究和应用前景  18-19
  1.4 微波真空干燥国内外的研究和发展现状  19-21
    1.4.1 微波真空干燥设备研究  19-20
    1.4.2 理论研究  20-21
  1.5 本课题研究内容与方法  21-22
    1.5.1 课题研究内容  21
    1.5.2 课题研究的技术路线  21-22
第二章实验用微波真空干燥设备特性研究  22-32
  2.1 干燥设备的结构组成  22-23
  2.2 矩形干燥箱  23-26
    2.2.1 干燥箱内部组成  23-24
    2.2.2 矩形干燥箱的尺寸  24-25
    2.2.3 模式数目计算  25-26
    2.2.3 干燥箱的密封  26
  2.3 矩形波导  26-30
    2.3.1 矩形波导的组成  26-27
    2.3.2 矩形波导中的电磁场分布  27-30
  2.4 温度传感器的配置  30
  2.5 真空系统  30-31
  2.6 本章小结  31-32
第三章微波真空干燥试验研究  32-47
  3.1 龙眼的试验研究  32-38
    3.1.1 试验设计  32-34
    3.1.2 结果与结论  34-38
  3.2 胡萝卜的试验研究  38-44
    3.2.1 正交试验设计  38-42
    3.2.2 均匀试验设计  42-44
  3.3 试验数据的测量  44-46
    3.3.1 水分的测量  44-45
    3.3.2 颜色测量  45
    3.3.3 营养成分测量  45-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章微波真空干燥工艺过程数学模拟  47-58
  4.1 微波真空干燥动力学数学模拟  47-51
    4.1.1 微波真空干燥动力学研究的意义和现状  47-48
    4.1.2 数学模型  48-49
    4.1.3 试验干燥曲线和理论干燥曲线的对比  49-51
  4.2 微波真空干燥薄片的内部温度分布和变化的数学模拟  51-57
    4.2.1 研究微波真空干燥过程中物料内部温度分布和变化的重要性  51-52
    4.2.2 微波真空干燥片状食品物料的过程中传质机理和传质的控制阻力  52
    4.2.3 数学模型  52-55
    4.2.4 干燥薄片物料时数学模型的简化  55-57
  4.3 本章小结  57-58
第五章微波真空干燥同其它干燥方式的比较  58-68
  5.1 干燥特性  58-62
    5.1.1 真空冷冻干燥  58-59
    5.1.2 热风干燥  59-61
    5.1.3 热泵干燥  61-62
    5.1.4 微波干燥  62
  5.2 营养含量  62-64
  5.3 颜色  64-66
    5.3.1 色彩的基本特性  64-65
    5.3.2 各种干燥物料颜色的比较  65-66
  5.4 小结  66-68
第六章结论和展望  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间发表的论文  74

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