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期刊信息/Journal information
农业工程学报
中国农业工程学会
农业工程学报

中国农业工程学会

朱明

半月刊

1002-6819

tcsae@tcsae.org

010-65929451，65910066转2503、3503

100125

北京朝阳区麦子店街41号

农业工程学报/Journal Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《农业工程学报》是由中国农业工程学会主办的全国性学术期刊,自2005年始为单月刊。编委会名誉主任:汪憨华院士,编委会主任兼主编:杨邦杰教授《农业工程学报》为全国中文核心期刊,在最新版的《中文核心期刊要目总揽》中位居"农业工程类"期刊榜首；2001年入选中国期刊方阵"双效"期刊；被中国科协主办的《中国学术期刊文摘》选为首批收录期刊；先后被美国工程索引(EI Page one)、英国国际农业与生物中心(CAB International)、检索系统、数据库收录。
正式出版
收录年代

    干燥物系解析理论研究进展

    李长友
    1-13页
    查看更多>>摘要：干燥是含湿物料与有限介质两个独立物系,在限定的工艺条件下,自发进行能量传递和转换的过程.它隶属热力学范畴,而又不同于一般的热力过程,在物系边界存在诸多错综复杂的随机因素交互作用,使得基于热力学熵参数无法对实际过程的能效进行实时的定量评价.基于传递定律建立扩散模型,得不到传递系数严格意义的数学解,存在微积分结果偏离实际较远的情况;基于反应工程原理建立干燥动力学模型,存在指前因子,活化能,机理函数等待定的物理量,实际应用存在很大的局限性.如何从理论上完整地解析出实际过程,得到其分析解是热力学应用技术基础科学研究领域自古以来的重大理论难题.近十几年,笔者从非均相系热力学基础和干燥㶲分析入手,以干燥㶲传递和转换时的自由能消耗为统一尺度,以水分活度为一切干燥物系的共同属性,揭示了干燥物系固有特征函数及其理论解,丰富了热力学应用技术基础理论.该文从干燥物系解析理论发展的历史现状,阐释揭示物料干燥理论过程、评价工艺装备能效的解析理论与方法并指明其应用与发展的技术途径,为揭示物系传递机理、评价工艺装备系统能效、实现干燥过程自适应控制和制订科学的工艺能效评价标准提供参考.

    干燥模型机理函数分析解水分结合能汽化潜热能效评价

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    微波技术在食品和农产品加工中应用研究进展

    郑先哲张雨涵刘成海沈柳杨...
    14-28页
    查看更多>>摘要：微波加热技术具有速度快、可控性高等特点,在食品和农产品的热加工过程中具有较强的应用潜力.该文在分析微波加热原理的基础上,从技术应用、设备研制和仿真研究等方面介绍微波加热应用现状,如在农产品干燥、杀菌、萃取和膨化等方面进行深入研究和应用.指出微波加热在机理解析、工艺局限性、加热不均匀性和能量利用低等问题,尤其是微波场对物料内极性成分作用机制的研究深度、微波加热时在物料内温度和水分分布的不均匀性规律定量表征等方面,严重影响产品质量稳定性和能量充分利用.从揭示微波在加热腔体内传递和物料内吸收的机理,提高微波加热均匀性和改善加工质量,以及研制智能化工业用微波加工设备等方面,指出微波加热技术在食品和农产品加工中应用热点研究方向.针对微波加热技术在农产品和食品加工中科学问题、技术需求和设备现状,为发挥技术优势、拓展应用领域,该文提出微波加热理论研究与技术应用的发展趋势,以期提高微波热加工技术工业化应用适用性、保证产品质量和能量利用率.

    微波加工食品农产品均匀性能耗

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    基于玻璃化转变的稻谷干燥变温控制系统设计与试验

    车刚杨潇鹏王洪超万霖...
    29-39页
    查看更多>>摘要：针对稻谷在变温干燥过程中变温节点不明确、温度波动范围大和响应时间慢等问题,该研究设计了一种基于玻璃化转变的稻谷变温干燥控制系统.根据稻谷玻璃化转变曲线,确定变温控制策略,运用Logistic回归分析建立混配阀门开度和稻谷温度之间的控制模型并通过最小二乘法辨识模型参数.利用遗传算法对模糊隶属度函数进行优化,目标函数值迭代至0.118收敛,寻得最优幅宽.在Simulink仿真试验中,稻谷温度设定为42 ℃时,模糊PID控制的响应时间为66.43 s,且超调量为3.600％,优化后的模糊PID控制响应时间为37.06 s,且超调量为0.120％;在150s加入5s的外部信号干扰,优化后的模糊P1D控制比模糊PID控制的调节时间少4.19 s且超调量减小0.050％;在稳态时输入升温信号,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制的调节时间少16.79 s且超调量低0.338％.利用自主研制的干燥试验台进行变温试验,在变温响应试验中,优化后的模糊PID控制比模糊PID控制在目标温度和梯度升温调节时间中分别缩短了 37.56s和18.63 s;在温度稳定性试验中,稻谷温度变化范围为41.9～42.1 ℃,平均相对误差小于0.4％,变异系数小于0.5％;在建三江国家农业高新技术示范区浓江农场进行生产性验证,优化后的模糊PID控制系统响应时间小于30 s,稳态温度误差在±0.15 ℃,平均相对误差小于0.5％.测试数据表明变温干燥控制系统性能稳定,满足实际干燥作业的生产工艺需求.

    设计试验玻璃化转变稻谷变温干燥模糊PID控制

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    基于EDEM-Fluent的玉米储藏立筒仓环流通风与纵向通风仿真分析

    陈思羽王贞旭吴文福刘春山...
    40-49页
    查看更多>>摘要：为解决立筒仓中纵向通风方式储粮效果不佳,在储粮机械通风过程中存在通风不均匀等问题,该研究结合纵向通风与横向通风的优点建立了环流通风仓模型,应用EDEM-Fluent流固热耦合方法,对相同工况下,储粮仓两种风道结构在机械通风时的速度场、温度场进行仿真对比分析.结果表明:环流通风速度均匀性指数为0.92,纵向通风速度均匀性指数为0.88,相同工况下环流通风气流在粮仓内分布更均匀.在温度场仿真分析中,纵向通风初期入风口附近区域粮堆温度呈梯度下降,明显低于初始温度,上层粮堆由纵向通风引起的热量传递不明显,受仓顶环境温度影响,粮面温度较粮堆内部低;环流通风初期,上层粮堆在环流通风影响下已经开始进行热量交换,产生温度梯度,通风结束后,纵向通风在粮层高度H=0.5 m处,温度维持26.85 ℃,H=0.8 m处温度降到27.85 ℃,整体平均温度降至24.77 ℃,环流通风仓在这两处温度分别为24.85和25.85 ℃,整体平均温度降至23.43 ℃,环流通风整体降温效果优于纵向通风;在颗粒温度场仿真分析中,相较于纵向通风,环流通风仓上下部颗粒温度相差较小,整体降温均匀.在不同通风形式下的粮仓各层温度变化规律分析中,不同高度的粮层,环流通风的粮堆温度均低于纵向通风,环流通风的粮堆温度下降更快,降温效果更好.整体结果表明,加装环流风道后立筒仓内粮堆降温效果明显优于纵向通风结构,研究结果为立筒仓风道优化,解决储粮通风不均问题提供重要依据.

    玉米储藏通风均匀性流固热耦合温度场

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    基于数值模拟的红枣片不同干燥方式热质传递仿真与试验

    李孟卿张小强朱丽春张茜...
    50-59页
    查看更多>>摘要：为揭示并对比红枣片热风干燥、红外热风干燥及红外真空脉动干燥中的传热传质及干燥动力学特性,并填补关于果蔬红外真空脉动干燥数值模型的研究空白.该研究使用菲克扩散定律、安托因方程及比尔朗伯定律等控制方程分别建立了针对3种干燥方式的红枣片三维热质传递耦合数值模型,并利用试验数据对模型的可靠性进行验证.该研究基于枣片的实际几何尺寸进行建模并利用COMSOL求解.结果表明:1)与热风干燥相比,红外热风与红外真空脉动干燥分别缩短了 46.43％和41.07％的干燥时间,且仿真结果与实测值吻合较好;2)温度场模拟图显示红外辐射可有效对红枣片内部进行加热,干燥20 min时红外热风和红外真空干燥的物料中心温度较热风干燥分别提高了 11.33％和5.59％;3)模拟数据显示红外真空脉动干燥中的压力变化对干燥动力学产生了明显影响,其中含水率和干燥速率随压力脉动分别呈现阶梯状和峰状分布,并且干燥速率对压力变化的敏感性随着物料含水率的下降而下降;4)将测得的红枣片品质及质构特性与仿真数据进行综合对比,给出了关于分段组合干燥研究方向的见解,并对果蔬干燥数值模型的发展方向进行展望.该研究建立并验证了红枣片3种干燥方式下的数值模型,并结合模拟结果对各干燥过程的特点进行分析,对未来不同果蔬数值模型的建立及干燥机理的研究具有重要意义.

    干燥动力学热质传递数值模型红外辐射压力脉动

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    蒸汽烫漂与热风干燥箱流场优化设计及仿真

    陈忠加赵宇轩卢丰源孙敏...
    60-71页
    查看更多>>摘要：农产品的烫漂与干燥是农产品加工的关键技术.农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱是集烫漂与干燥一体的新型农产品绿色保质低碳智能干燥技术装备.农产品蒸汽烫漂与热风干燥箱内部流场均匀性直接影响着农产品烫漂与干燥效果.为提高其内部速度均匀性与温湿度均匀性,同时减少冷凝现象发生,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法建立蒸汽烫漂与热风干燥箱模型,对其送风方式和送风口数量进行研究.结果表明:侧送侧回的送风方式在速度场以及温湿度场的均匀性总体优于上送下回,能量利用系数提高约18％,箱内壁面冷凝面积小于上送下回.仿真研究表明,当送风口数量为4个时,箱内的温度场和相对湿度场均匀性更好,能量利用系数最高.试验表明,蒸汽烫漂与热风干燥箱的试验值和仿真值最大温度偏差为2.3 ℃,相对湿度误差不超过1.3％,误差在合理范围内,仿真结果可靠,研究结果可为农产品低碳智能干燥新技术的研究提供参考.

    农产品干燥设备蒸汽烫漂热风干燥计算流体力学

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    微波真空冷冻干燥时怀山药的微CT孔道分布

    张乐道李才云王雅博任广跃...
    72-78页
    查看更多>>摘要：局部温度过高的问题限制了微波真空冷冻干燥(microwave freeze drying,MFD)技术在果蔬干燥中的广泛应用.发展传热传质理论是解决MFD局部温度过高问题的根本途径.数值模拟是研究传热传质机理的重要方法,并有望解决MFD中局部温度过高的问题.利用详细的孔径和孔隙分布建立结构模型对数值模拟至关重要.该研究以怀山药为样品,利用微CT(X-ray micro-computed tomography)技术分析不同干燥仓压力(100、200、300 Pa)和微波加载量(0.5、1.0、1.5、2.0W/g)时孔隙和孔隙分布的变化.结果表明,干燥仓内的低压环境更倾向于形成小孔隙,干燥仓内压力的变化对外层的孔隙大小和分布无明显影响,但对内层的孔隙大小和分布有明显影响.微波加载量对内、外层的孔隙大小和分布均有显著影响.研究结果将为解决MFD中局部温度过高问题的数值计算研究提供试验支持.

    微波真空冷冻干燥(MFD)微CT怀山药孔道尺寸孔道分布

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    红肉火龙果粉的发泡微波冷冻干燥制备与质量评价

    王维王占冬于佳慧林润泽...
    79-89页
    查看更多>>摘要：制备浆果粉末产品是延长其货架期的有效手段.为降低干燥过程能耗和保留产品营养成分,该研究以平均含水率(87.03±1.26)％的新鲜红肉火龙果果浆为原料,采用冷冻干燥和喷雾干燥两种方法制备了火龙果粉末.以残余湿含量、色泽和典型生物活性成分甜菜红素、芦丁和总酚保留率为指标对产品质量进行了评价.用质量比为3％(w/w)的分离乳清蛋白和2.5％(w/w)的果胶为添加剂制备了未发泡和发泡2种样品,进行了传统和微波冷冻干燥试验.结果表明,使用石英底盘,在30 ℃、20 Pa下,发泡样品比未发泡样品冷冻干燥时间缩短了 39.06％;施加1W微波功率时,未发泡和发泡样品微波冷冻干燥时间比无微波时分别缩短了 18.75％和12.82％.用碳化硅底盘替代石英底盘,在30 ℃、20Pa和1W下,发泡样品微波冷冻干燥时间比未发泡和发泡样品传统无微波冷冻干燥分别缩短了 65.62％和43.59％.分别以5.5％(w/w)的分离乳清蛋白和15.6％(w/w)的麦芽糊精为添加剂,进行了喷雾干燥试验.工艺参数为进风温度150 ℃、出风温度85 ℃、进料速度28 mL/min.冷冻干燥产品的甜菜红素、芦丁和总酚保留率分别在72％、84％和75％以上,而喷雾干燥产品的保留率显著降低.该研究采用的冷冻干燥方法能够大幅缩短干燥时间、提高产品质量,为浆果类粉末产品的制备提供工业解决方案.

    发泡微波加热冷冻干燥喷雾干燥甜菜红素芦丁总酚

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    不同干燥方式对红托竹荪干燥特性和品质的影响

    代建武周厚彬黄杰张庆...
    90-100页
    查看更多>>摘要：为提高红托竹荪干燥品质并获得最佳干燥工艺,采用真空红外干燥(vacuum infrared drying,VID)、气流冲击干燥(air impingement drying,AID)、控湿干燥(moisture control drying,MCD)等不同干燥方式对红托竹荪进行对比研究,以热风干燥(hot air drying,HAD)作为对照组,研究不同干燥方式及温度对红托竹荪干燥品质的影响.试验结果表明不同干燥方式对竹荪宏观品质产生了显著影响,其中MCD可获得最小的色差△E和收缩率,AID则能够保证较高的复水比;干燥速率方面,MCD在前期能够获得较高的干燥速率,但后期干燥速率会放缓,而AID在整个干燥过程都具有较高的干燥速率,干燥时间较短;在成分保留上,MCD可以保留较高含量的多糖、三萜和黄酮,而采用VID可以有效保护多酚.单位能耗随干燥温度的升高明显降低,不同方式下VID的干燥能耗值整体偏大,MCD的单位能耗最低(18.82 kW·h/kg).通过主成分分析法,上述干燥方式对红托竹荪综合评分后得到的结果排序为:MCD＞AID＞VID＞HAD,MCD干燥方式中采用60 ℃相对湿度为40％,保湿时间15min的干燥工艺综合品质较佳,在此加工方式下的红托竹荪综合评分为2.94,该研究可为红托竹荪高品质干燥提供一定参考.

    红托竹荪真空红外干燥气流冲击干燥控湿干燥主成分分析

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    不同干燥方式对杜仲雄花品质特性及挥发性成分的影响

    段续宋艳红陈俊亮李琳琳...
    101-110页
    查看更多>>摘要：为探究干燥方式对杜仲雄花品质特性及挥发性成分的影响,选择5种不同干燥方式(真空冷冻干燥、微波真空冷冻干燥、热风干燥、远红外辐射干燥和热泵干燥)对新鲜杜仲雄花进行脱水处理.测定了杜仲雄花干制品的干燥特性与品质特性,并对干制品的挥发性成分进行了分析.结果表明,真空冷冻干燥所需时间最长,为14.1 h,能耗最高,为231.27 kJ/g,微波真空冷冻干燥效率最高,与真空冷冻干燥相比,干燥时间缩短57％,干燥能耗节省76％.与其他3种干燥方式相比,真空冷冻干燥和微波真空冷冻干燥条件下杜仲雄花干制品的总色差最小,与新鲜样品最接近,表面结构更为平整,活性成分含量最高且自由基清除能力最强.在挥发性成分检测中,干燥前后共检测出27种挥发性成分,其中微波真空冷冻干燥产品挥发性成分种类最多,为18种,是新鲜杜仲雄花挥发性成分种类的1.8倍.综合分析,微波真空冷冻干燥为杜仲雄花的适宜干燥方式,该研究为杜仲雄花的干燥及加工提供理论依据.

    干燥能耗微观结构活性成分抗氧化挥发性成分

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