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康沃真空網】通過南瓜片微波
真空干燥的數學模型的建立、模型系數的確定及模型的驗證,表達和預測南瓜片微波真空干燥過程中的水分變化規(guī)律。
1、模型的確定
運用表3中的12種模型進行擬合求解,并對各模型的擬合度進行分析。利用Matlab7.0軟件對腔體絕對壓力15kPa,南瓜片厚度6mm,微波強度12kW/kg條件下干燥南瓜片的試驗數據進行擬合,各模型的擬合結果如表3所示。
分析表3數據可知,ModifiedHendersonandPabis模型的R2z*高、SSE和RMSEz*低,因此該模型的擬合度z*好,同時MidilliandKucuk模型和Page模型的擬合度也較好,綜合來看3種模型的R2均在0.999以上,SSE和RMSE相差不大,均符合模型擬合的要求,這與本文其它干燥試驗數據的分析結果一致。在保證擬合精度的同時模型參數應盡量少,考慮到ModifiedHendersonandPabis和MidilliandKucuk模型參數較多(分別為6、4個),而Page模型只有2個,因此選用Page模型進行預測。
表3干燥模型的統(tǒng)計參數和系數
2、模型系數的確定
Page模型中k代表速率常數,n代表產品常數,采用響應面法研究微波強度(Q)、腔體絕對壓力(p)和南瓜片厚度(T)對k和n的影響。該模型與旋轉組合試驗結果擬合得到k和n值,并將模型預測值與試驗值進行比較,R2均在0.99以上,SSE和RMSE均較小(見表4),說明Page模型預測值和試驗值匹配度較高。由表4中k和n值可知,干燥條件對k影響明顯,而對n影響不大,利用DesignExpert7.0軟件進行分析,所得模型參數二次方程為:
表4二次正交旋轉組合試驗的模型參數及模型值與試驗值的比較
由表5可知,k和n的模型都極顯著(p≤0.001)且失擬項不顯著(p>0.05),說明所得模型很好。從相應的pr<F可以看出微波強度比腔體絕對壓力和南瓜片厚度對速率常數k具有更強的影響效果。將差異不顯著項剔除,可得k和n的方程為
表5響應面法二階模型的方差分析表
3、模型的驗證
為了驗證所選模型的準確度,將不同微波強度下南瓜片微波真空干燥試驗值與預測值進行比較,見圖7。由圖7可見,Page模型預測值和試驗值基本一致。因此,可用該模型預測南瓜片微波真空干燥過程中任意時刻的含水率。