豌豆种子的超声波-热泵联合干燥特性及其等温线研究

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1、天津大学硕士学位论文豌豆种子的超声波-热泵联合干燥特性及其等温线研究StudyontheDryingCharacteristicsofUltrasound-HeatPumpandtheIsothermofPeaSeeds学科专业：动力工程研究生：李想指导教师：杨昭教授企业导师：黎明工程师天津大学机械工程学院2017年12月摘要粮食安全是农业发展所面临的重要问题，而干燥技术的发展可有效降低粮食损失，提高种子品质，促进农业可持续发展。以提高种子干燥效率和保证种子干后品质为目标，对超声波-热泵联合干燥方式进行研究，为干燥技术的创新提供新思路。同时，对种子吸附特性进行研究，为种子贮藏条件的

2、优化提供重要理论依据。本文的主要内容概括如下：(1)采用静态称重法测量30～50℃温度范围和0.111～0.923水分活度范围内豌豆种子的吸附特性，确定其等温线属于类型II，吸附过程存在滞后现象；通过非线性回归得到最佳拟合模型为GAB模型；对净等量吸附热、微分熵、焓熵补偿、扩张压力、净积分焓和净积分熵等热力学参数变化规律的分析发现，净积分熵在特定条件下存在最低值，该值在30～50℃范围内对应的水分活度和平衡含水率范围分别为0.017～0.064和2.2%～2.7%，这些条件可作为豌豆种子的最佳贮藏条件。(2)在闭式空气源热泵干燥系统的基础上加入超声波装置，在温度为30℃、35℃和4

3、0℃，超声波功率为0W、60W和100W以及超声波频率为0kHz、28kHz和40kHz的条件下对豌豆种子进行超声波-热泵联合干燥动力学实验，确定了最佳干燥预测模型为Midilli模型，通过对不同干燥参数的影响规律发现，高温和超声波的应用对干燥速率有积极的作用，且水分扩散系数随温度、超声波功率和频率的升高而显著升高。(3)对超声波-热泵联合干燥后豌豆种子的理化特性和发芽特性进行测定，研究不同温度（30℃、35℃和40℃）、超声波功率（0W、60W和100W）和超声波频率（0kHz、28kHz和40kHz）条件下，超氧化物歧化酶活性(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT

4、)活性、丙二醛(MDA)含量以及发芽率、平均发芽时间和发芽指数等指标的变化规律。结果表明，超声波的应用可提高抗氧化酶活性，降低MDA含量，并提高种子发芽率和发芽速率。而提高温度会降低SOD活性，加速MDA的积累，不利于种子发芽。关键词：豌豆种子，吸附等温线，超声波-热泵联合干燥，干燥动力学，抗氧化酶活性，发芽特性IABSTRACTGrainsecurityisanimportantproblemforagriculturaldevelopment.Thedevelopmentofdryingtechnologycaneffectivelyreducegrainlosses,impr

5、oveseedqualityandpromotesustainabledevelopmentofagriculture.Inordertoimprovethedryingefficiencyandensurethequalityofseedsafterdrying，theultrasoundassistedheatpumpdryingmethodisstudied,whichcouldprovidesanewwayfortheinnovationofdryingtechnology.Meanwhile,thestudiesonsorptionisothermsofseedscoul

6、dprovideanimportanttheoreticalbasisfortheoptimizationofseedstorageconditions.Themaincontentsofthispaperaresummarizedasfollows:(1)Sorptionisothermsofpeaseedsweredeterminedbyusingastaticgravimetricattemperatureof30-50℃andwithintherangeof0.11-0.92wateractivity.Thecharacteristicsofpeaseedconformed

7、toIIItypeisothermandhysteresisexistedintheadsorptionprocesses.GABmodelwasthebestmodelforpredictingtheisothermdataofpeaseeds.Thethermodynamicpropertiesinvolvinginnetisostericheat,differentialentropy,enthalpy-entropycompensation,spreading