【摘 要】
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针对目前当归存在的产地初加工干制时间长和干制过程中药用成分损失严重等问题,以当归切片为研究对象,进行真空远红外干燥特性试验,探讨不同干燥工艺对干制品品质和微观结构的影响规律。在此基础上,建立当归切片干燥过程的传热传质理论模型,并利用COMSOL Multiphysics软件对干燥过程中当归切片内部温度和水分浓度的变化情况进行数值模拟和验证。最后,对当归切片真空远红外的工艺参数进行优化。通过试验研究
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针对目前当归存在的产地初加工干制时间长和干制过程中药用成分损失严重等问题,以当归切片为研究对象,进行真空远红外干燥特性试验,探讨不同干燥工艺对干制品品质和微观结构的影响规律。在此基础上,建立当归切片干燥过程的传热传质理论模型,并利用COMSOL Multiphysics软件对干燥过程中当归切片内部温度和水分浓度的变化情况进行数值模拟和验证。最后,对当归切片真空远红外的工艺参数进行优化。通过试验研究-理论分析-数值模拟相结合的方法,全面阐述当归切片干燥过程中的传热传质干燥机理,以期为当归的产后加工提供适宜的干燥工艺,为指导实际生产提供理论依据。主要研究结果如下:（1）通过单因素试验,探究了当归切片的真空远红外干燥特性,并确定了相应的干燥动力学模型。研究发现:当归干燥过程主要为降速干燥,提高干燥温度有助于提高干燥效率,较适宜的干燥温度范围为40～50℃;增加切片厚度可增大物料内部的传热传质路径,降低红外辐射效率,较适宜的切片厚度范围为3～5 mm;降低辐照高度可缩短物料吸收红外能量的时间,加快干燥效率,较适宜的辐照高度范围为230～390 mm。通过对干燥特性曲线进行拟合分析,Logarithmic模型的拟合精度较高,可较好地反映和预测干燥过程中物料干燥特性的变化规律。（2）探讨了真空远红外干燥工艺对当归切片品质的影响。研究发现:干燥温度在40至50℃范围内时,干制品的阿魏酸含量和藁本内酯含量均呈下降趋势,当归的多糖含量呈上升趋势,总酚、总黄酮含量和总总色差、抗氧化能力整体呈先上升后下降的趋势;切片厚度在3至5 mm范围内时,阿魏酸含量、藁本内酯含量、总酚含量、总黄酮含量均呈增加趋势,当归多糖含量呈减小趋势,抗氧化能力和总色差呈先降低后增加趋势;辐照高度在230至390 mm范围内时,藁本内酯含量和抗氧化能力呈上升趋势,阿魏酸、总酚以及总黄酮含量呈现增加后减小的趋势,当归多糖含量呈先减小后增加的趋势。（3）建立了当归切片真空远红外干燥的传热传质理论模型,并利用COMSOL Multiphysics软件对当归切片的传热传质过程进行了数值模拟。结果显示:温度场中,物料温度首先从内部开始聚集,随着干燥的进行逐渐向外扩散;水分场中,随着干燥的进行,物料内部自由水含量逐渐向外扩散,内外水分梯度减小。进一步揭示了红外辐射机理和电磁加热基本原理。（4）基于单因素试验,以干燥温度、切片厚度和辐照高度为影响因素,以阿魏酸含量、藁本内酯含量、总色差和平均干燥速率为试验指标,利用响应面法进行了当归切片真空远红外干燥工艺优化试验。结果表明:所建立的多元回归模型可较好的描述当归真空远红外干燥过程,最优的干燥工艺参数为干燥温度45℃、切片厚度3 mm、辐照高度390 mm,在此参数下,阿魏酸含量0.12%、藁本内酯含量1.2%、色差18.26、平均干燥速率0.013%·min-1。验证试验表明,相对误差小于2.46%,表明模型拟合效果较好,优化工艺参数对实际生产具有一定应用价值。
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