微波真空膨化漿果脆片的機(jī)理研究.pdf

1、采用微波真空方法膨化漿果制品是一項(xiàng)新穎技術(shù)。微波真空膨化過程中，漿果的介電特性是影響其能耗和品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。本研究的目的是分析漿果鮮片介電特性在微波真空?qǐng)鲋袆?dòng)態(tài)變化規(guī)律，確定漿果鮮片最佳微波真空膨化模式和參數(shù)，獲得高品質(zhì)的漿果微波真空膨化脆片。
　　 該文研究以樹莓為研究對(duì)象，研究微波真空膨化條件對(duì)漿果鮮片的介電特性指標(biāo)（介電常數(shù)和介電損耗因子）的動(dòng)態(tài)影響，以獲得合理的微波真空膨化方案。研究微波真空膨化的動(dòng)力學(xué)特性，構(gòu)建理論與經(jīng)

2、驗(yàn)結(jié)合的微波真空膨化動(dòng)力學(xué)模型;進(jìn)行微波加工的介電特性研究，考慮微波能吸收和衰減因子，構(gòu)建漿果微波真空膨化動(dòng)態(tài)介電模型;根據(jù)動(dòng)態(tài)介電特性，采用Matlab軟件編程模擬內(nèi)部溫度、水分分布，采用Visual C＃.Net軟件進(jìn)行膨化體積模擬;以提高脆性和膨化率為目標(biāo)，采用遺傳算法結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法優(yōu)化微波真空膨化動(dòng)態(tài)參數(shù)，并將其與響應(yīng)面優(yōu)化及試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照。
　　 研究得到主要結(jié)論如下:
　　 1、在確定了配方的基礎(chǔ)上，構(gòu)

3、建漿果微波真空膨化動(dòng)力學(xué)模型，并分析真空壓強(qiáng)和初始含水率對(duì)膨化速率的影響。在漿果微波真空膨化過程中，膨化速率符合Sigmoid模型函數(shù)。在微波真空膨化前期，符合緩慢增加的受限增長(zhǎng)Logistic模型;在膨化后期，符合單調(diào)遞減的修正的Logistic模型。在漿果的微波真空膨化過程中，漿果鮮片吸收微波能，內(nèi)部產(chǎn)生水蒸氣的壓力，與外部真空壓力的差是鮮片膨化的動(dòng)力。真空壓強(qiáng)和初始含水率對(duì)漿果微波真空膨化的平均膨化速率均有極顯著影響。
　　

4、 2、分析推導(dǎo)出漿果動(dòng)態(tài)介電特性指標(biāo)模型，通過四因素五水平的響應(yīng)曲面中心組合試驗(yàn)，計(jì)算出介電常數(shù)和介電損耗因子，并分析微波真空膨化條件對(duì)介電特性的影響，影響因素為真空壓強(qiáng)、膨化時(shí)間、初始含水率和加工量，響應(yīng)指標(biāo)為介電常數(shù)和介電損耗因子。
　　 初始含水率對(duì)脆片介電常數(shù)和介電損耗因子的影響均極顯著，在膨化前期，介電常數(shù)隨著初始含水率的增加而減小;在膨化后期，介電常數(shù)隨著初始含水率的增加先減小后增大。而介電損耗因子在整個(gè)膨化過程中

5、均隨著初始含水率的增大而增大。
　　 各因素對(duì)介電常數(shù)和介電損耗因子的影響程度相同:初始含水率大于時(shí)間大于真空壓強(qiáng)大于加工量。加工量為96 g，初始含水率為22％條件下，在膨化前期，脆片的介電常數(shù)隨著加工量的增大而增大;在膨化后期，介電特性隨加工量的增大而減小。
　　 在低初始含水率水平下，脆片的介電常數(shù)與溫度具有負(fù)相關(guān)性，但是在高初始含水率水平下，膨化時(shí)間對(duì)介電常數(shù)與介電損耗因子的影響均不顯著。
　　 3、根據(jù)

6、微波真空膨化漿果脆片的機(jī)理，推導(dǎo)出動(dòng)態(tài)介電模型，利用推導(dǎo)出的動(dòng)態(tài)介電模型，進(jìn)一步推導(dǎo)出微波真空膨化過程中的傳熱、傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型，利用計(jì)算機(jī)模擬的方法得到溫度、水分分布規(guī)律。較高的內(nèi)部溫度對(duì)熱量傳遞有顯著影響，隨著果片半徑的增加，溫度減小，隨著厚度的增加，溫度也減小，在厚度與半徑增加的方向上，溫度梯度較大。溫度最高點(diǎn)在果片內(nèi)部中心，最低點(diǎn)在果片邊緣。
　　 4、用遺傳算法(GA)結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BPNN)的方法，優(yōu)化了漿果微波真空

7、膨化工藝參數(shù)，得到膨化脆片脆裂用功為最小值時(shí)的最佳工藝參數(shù)。與實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，并略優(yōu)于響應(yīng)面優(yōu)化的結(jié)果，基于遺傳算法-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)漿果微波真空膨化最佳工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化是完全可行的。
　　 研究了微波能在樹莓鮮片內(nèi)的吸收和熱轉(zhuǎn)化規(guī)律，建立樹莓鮮片的介電常數(shù)和介電損耗因子與其溫度、含水率、孔隙率間的數(shù)學(xué)模型，并仿真不同微波真空條件下樹莓鮮片膨化過程，確定合理微波加熱模式，并優(yōu)化微波真空膨化工藝參數(shù)，研究成果可為漿果的微波加工提