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青豆种子热泵干燥理论与试验研究

作　者: 朱恩龙
导　师: 杨昭
学　校: 天津大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 青豆种子热泵干燥等温线玻璃化转变缓苏能耗
分类号: S226.6
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 21次
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内容摘要

我国作为人口大国，粮食安全是实现可持续发展和国家战略的关键。干燥技术作为种子加工的重要环节是减少粮食损失、提高品质和农业收益的可靠技术保证。高能耗、高污染的传统干燥方法在节能减排和可持续发展的大环境下已日益受到限制，热泵干燥在节能降耗、提高干燥品质和操作可控性等方面技术优势突出，因此加强种子热泵干燥技术理论的研究已成为现代干燥技术发展的重要组成部分。本文结合多学科交叉理论，对青豆种子热泵低温脱水技术进行了系统研究，全文内容概括如下：（1）通过静态称重法测定了青豆种子在不同温度和水分活度下的等温线及类型，利用非线性回归方法确定了BET多分子层吸附理论模型的参数和等温线模型的拟合优度；研究了青豆种子吸附与解吸过程热量的变化规律，根据水分活度模型确定了热动力学参数净等量吸附与解吸热数值范围。（2）研究了含水率和升温速率对青豆种子玻璃化转变温度（Tg）的影响规律，采用差式扫描量热法（DSC）测试了青豆种子的玻璃化转变温度，通过外推法确定了数学模型。（3）利用干燥试验台进行了青豆种子干燥特性的研究，确定了有效扩散系数范围和适于描述干燥特性的模型，采用饱和D试验法分析了连续干燥和缓苏干燥工艺中干燥因素对种子发芽率的影响规律，得到了青豆种子发芽率同干燥因素之间的回归模型，采用降维法分析了干燥因素对发芽率的影响规律，利用麦夸特和通用全局优化法得到了青豆种子优化干燥工艺。分析了连续干燥过程的酶促保卫系统中酶活性的变化规律，对缓苏干燥过程的系统不同阶段的能耗进行了分析并得到了数值解。本文得到的相关结论，为青豆种子热泵干燥过程提供了基础理论依据。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-23
  1.1 课题的研究背景及意义  9-11
  1.2 农产品热泵干燥技术研究进展  11-14
    1.2.1 粮食与食品热泵干燥技术研究进展  11-13
    1.2.2 种子热泵干燥技术发展趋势  13-14
  1.3 干燥理论研究进展  14-20
    1.3.1 等温线的研究进展  14-17
    1.3.2 干燥动力学的研究现状  17
    1.3.3 玻璃化转变与种子干燥品质的研究进展  17-20
  1.4 研究内容及方法  20-22
    1.4.1 研究内容  20-21
    1.4.2 研究方法及试验手段  21-22
  1.5 本章小结  22-23
第二章青豆平衡含水及等温线模型的研究  23-37
  2.1 引言  23-25
  2.2 材料与方法  25-28
    2.2.1 材料与仪器  25
    2.2.2 试验方法  25-27
    2.2.3 数学模型  27
    2.2.4 统计分析  27-28
  2.3 结果与讨论  28-32
    2.3.1 青豆的等温线  28-30
    2.3.2 BET 多分子层吸附模型参数  30
    2.3.3 吸附与解吸模型拟合优度比较  30-32
  2.4 青豆净等量吸附与解吸热的研究  32-35
    2.4.1 水分活度法的净等量吸附热方程  33-34
    2.4.2 净等量吸附热的图形分析  34-35
  2.5 结论  35-36
  2.6 本章小结  36-37
第三章青豆种子玻璃化转变温度的研究  37-44
  3.1 引言  37-38
  3.2 青豆种子玻璃化转变温度的试验研究  38-43
    3.2.1 材料与方法  39-40
    3.2.2 结果与讨论  40-43
    3.2.3 结论  43
  3.3 本章小结  43-44
第四章青豆种子热泵干燥特性及连续干燥最优工艺的研究  44-79
  4.1 引言  44-45
  4.2 热泵干燥试验台的组成及工作原理  45-47
  4.3 热泵干燥试验台的运行特性性能试验  47-51
    4.3.1 变容量调节的升降温试验  47-49
    4.3.2 恒温运行试验  49-50
    4.3.3 保温运行试验  50-51
  4.4 青豆种子干燥特性的试验研究  51-59
    4.4.1 材料与仪器  51
    4.4.2 试验方法  51-52
    4.4.3 有效扩散系数的研究  52-55
    4.4.4 青豆种子薄层干燥模型适用性的研究  55-59
  4.5 青豆种子连续干燥最优工艺的试验研究  59-63
    4.5.1 试验方案的选取  59-60
    4.5.2 回归设计的最优准则  60
    4.5.3 饱和 D 最优设计  60-61
    4.5.4 饱和 D 最优设计的统计检验  61
    4.5.5 饱和 D 试验安排及发芽率的测定  61-63
  4.6 干燥因素对发芽率的影响  63-70
    4.6.1 试验结果及回归模型分析  63-65
    4.6.2 单因素效应  65-67
    4.6.3 响应面法的双因素效应  67-69
    4.6.4 主成分分析  69-70
    4.6.5 优化求解  70
  4.7 干燥参数对青豆酶促保卫系统影响的试验研究  70-78
    4.7.1 胁迫条件下种子脱水过程与劣变机理  70-71
    4.7.2 试验材料与仪器  71-72
    4.7.3 酶活性的测定方法  72-74
    4.7.4 试验结果  74
    4.7.5 结果与分析  74-78
    4.7.6 结论  78
  4.8 本章小结  78-79
第五章青豆种子缓苏干燥工艺的实验研究  79-93
  5.1 引言  79-80
  5.2 材料与方法  80-82
    5.2.1 材料  80
    5.2.2 方法  80-82
  5.3 结果与讨论  82-86
    5.3.1 青豆种子饱和 D 回归方程分析  82-83
    5.3.2 饱和 D 试验结果的单因素分析  83
    5.3.3 饱和 D 试验结果双因素分析  83-86
    5.3.4 工艺参数的优化  86
  5.4 缓苏干燥特性及能耗分析  86-92
    5.4.1 缓苏干燥工艺干燥特性曲线  86-88
    5.4.2 缓苏干燥工艺能耗分析  88-92
  5.5 结论  92
  5.6 本章小结  92-93
第六章结论与建议  93-95
  6.1 结论  93-94
  6.2 主要创新点  94
  6.3 对后续工作的建议  94-95
参考文献  95-105
发表论文和参加科研情况说明  105-106
附录  106-109
致谢  109

青豆种子热泵干燥理论与试验研究

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