电磁加热圆竹真空干燥工艺及特性研究

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电磁加热真空干燥技术是一种干燥速度快、过程无污染、加热连续均匀的新型干燥技术,被较多应用于食品干燥领域。毛竹材相比于其他竹材,密度更大,纤维具有较高的抗拉强度和抗拉弹性模量,因此具有更优良的机械性能。本研究以毛竹材为研究对象,针对常规干燥周期长、真空加热干燥不连续等问题,结合电磁加热真空干燥的优势,开展圆竹干燥特性和工艺的研究。主要研究真空条件下温度及蒸汽处理条件对圆竹干燥速率、最终含水率分布、干缩率的影响,分析了圆竹在干燥过程中的干缩开裂现象,确定了在避免干燥缺陷的条件下,达到快速干燥的最佳工艺。此外,还分析了不同干燥条件对毛竹材颜色的影响,通过红外光谱和紫外光谱分析毛竹材干燥前后结构发生的变化,通过热重分析不同干燥条件对毛竹材热解行为的影响,通过动态热机械分析测量毛竹材的机械性能的改变。通过研究不同干燥条件对毛竹材各项性能的影响,为未来电磁加热真空干燥技术在圆竹干燥方面中的应用奠定了理论和科学的基础。本文的主要结论是:(1)本研究所使用的电磁加热真空干燥设备,升温传热连续迅速、温度分布均匀且容易控制、装备成熟可用、能够满足实际生产所需条件。(2)干燥速率随温度的升高而增加。采用真空和蒸汽对样品进行处理,均会加速干燥过程。温度是影响水分分布和干缩率差异的主要原因。(3)干燥过程中有3种主要裂缝:端部细小裂缝裂缝、中部裂缝和长深裂缝。研究获得较佳电磁加热真空干燥工艺是:当竹材壁厚<5 mm时,采用真空干燥40℃干燥竹材具有均匀的含水率分布和较小的干缩率。当竹材壁厚>5 mm时,采用SV40℃进行干燥可以更好的控制干燥质量。(4)随着温度的升高,明度L*降低,红绿色品指数a*由绿色向红色区间移动,黄蓝色品指数b*的由蓝色区间向黄色区间移动,总色差?E*变大。竹材颜色总体向黄色转变。真空和蒸汽处理均会影响竹材半纤维素和木质素结构,并且蒸汽处理对结构改变更大。SV40条件下结构改变最大。木质素结构的改变导致了颜色发生变化。(5)真空处理下,V40的热稳定性高于V30和V50。热风干燥和蒸汽处理使竹材热解反应向低温区移动,热解反应更容易发生。蒸汽处理后竹材的热稳定性提高。(6)真空处理会使竹材的损耗峰向低温方向移动。V40条件下α损耗峰对应温度最低,β损耗峰对应温度最高。使用蒸汽预处理条件下,SV40与V40相反。V50和SV50的储能模量在150℃下改变最大。
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