蔬菜红外干燥是一个复杂的传热传质过程,干燥温度T、单片物料厚度h、料层厚度δ、辐射距离L以及功率密度g等对干燥进程均有影响,因此研究各因素对干燥特性的影响规律,并对干燥工艺参数及干燥装备进行优化具有重要意义。本文在上述5因素条件下进行了胡萝卜的单因素试验和正交试验,并借助低场核磁共振(LF-NMR)技术研究了横向弛豫时间T2x、峰面积A2x和峰比例S2x的变化规律,并拟合了数学模型,在此基础上对现有红外干燥装备进行了优化设计。其研究内容及得到的结果如下:⑴在综合分析国内外果蔬干燥研究现状的基础上,阐述了现有干燥方法存在的问题及发展趋势,制定了胡萝卜红外薄层干燥机理研究及干燥装备优化设计的研究方案。⑵在前期大量试验研究的基础上,进行胡萝卜红外干燥单因素试验,研究各因素对胡萝卜干燥特性及外观色泽的影响规律,得到了较佳的干燥参数;并以此为基础进行正交试验,研究影响干燥速率的主次因素和显著性因素,确定了胡萝卜红外辐射干燥的最优工艺参数组合为:干燥温度T=85℃、功率密度g=0.60W/cm2、辐射距离L=130mm、料层厚度δ=15mm和单片物料厚度h=2mm。⑶为探讨干燥过程中不同干燥因素对物料内部水分迁移转化的影响规律,借助低场核磁共振技术对样本进行检测,分析了横向弛豫时间T2x、波峰面积A2x和峰比例S2x的变化规律。试验研究发现:胡萝卜内部自由水、不易流动水和结合水在干燥过程中发生相互转化,其流动性和含量呈现出不同的变化规律;且不同相态水分在不同干燥因素下呈现出相似的变化规律。⑷为进一步探讨干燥过程中水分变化趋势,实现干燥过程模型化,利用LF-NMR试验数据对有效扩散系数Deff值进行了计算,并对干燥数学模型进行拟合。研究发现:干燥过程中有效扩散系数Def值变动范围为0.946×10-8~1.375×10-8m2/s;Page模型可较好地预测红外薄层干燥中水分比MR的变化。⑸在上述理论研究的基础上,对现有干燥装备的温控测量装置、输送装置的输送链板、辐射装置的红外辐射元件布置方式以及干燥工艺参数等进行了优化设计,并增设了清料装置。初步试验发现,改进后的干燥装备较好地解决了测温精度不精确、热惯性大,干燥前期物料存在“蒸煮”现象以及功率分配不合理等问题,较优化之前干燥用时缩短了36.36%,能耗降低11.70%。本研究为进一步探讨农产物料的红外干燥规律及干燥装备的改型研发提供了理论参考,对红外干燥产业的发展具有重要意义。