甘薯粉丝是甘薯的深加工产品,具有很高的营养价值。我国是甘薯粉丝的生产大国,同时也是甘薯粉丝的消费大国。甘薯粉丝的干燥工艺对甘薯粉丝的质量有着重要的影响,但是目前其干燥方法仍以传统干燥——即自然晾晒的方法为主,干燥机械的普及率较低。这是由于现有的干燥机械满足不了生产要求,例如生产效率不够未达到自动化程度,粉丝质量无法保障等。因此,本文对甘薯粉丝的干燥技术和干燥机械进行优化设计,以实现标准化和规范化。本课题的研究内容主要分为三个部分,一是通过分析多孔介质的干燥原理,探索甘薯粉丝的干燥机理,建立数学模型,为其干燥生产提供理论基础;二是对甘薯粉丝的干燥技术和干燥机械进行试验与设计,对干燥参数——干燥温度、空气相对湿度和干燥时间——进行优化,确定最优参数组合,以此为依据进行干燥机械的设计,并检验此烘干机生产出来的粉丝质量,判断其是否满足质量要求;三是对干燥过程进行变质量热力学分析,计算湿空气消耗率和干燥效率,为烘干机的设计与应用提供相关使用参数。目前应用较多的多孔介质的干燥理论,多是建立在连续介质假设模型的基础上。本文归纳总结了不同理论关于湿物质内部水分的迁移形式和迁移动力问题上不同的观点,分析了甘薯粉丝内部所含水分的性质,据此建立起干燥过程的数学模型,为其干燥生产提供理论基础。通过对甘薯粉丝的干燥参数进行单因素试验,利用统计软件进行分析,确定分段式组合干燥参数为:首先进行高温干燥,温度为60℃,干燥时间为15min;然后干燥温度逐渐降至55℃、50℃、40℃,每段干燥时间分别为6min、6min、5min。建立甘薯粉丝的质量检测体系,其衡量指标主要有膨润度、耐煮性、断条率和煮沸损失等。对根据上述优化干燥参数生产出来的粉丝进行质量检测,结果达到了对生产效率和生产质量的优化要求。结合优化后的干燥参数设计甘薯粉丝烘干机,合理安放热源、热风机、排湿风机等部件的位置,通过蒸汽压力阀控制各段的干燥温度;设计盛放粉丝的容器的尺寸,使得干燥速率与干燥效果达到统一;对传动机构进行了设计,包括轴、轴承、齿轮、链轮、电动机等零部件的设计和选型等。基于三维设计软件Pro/ENGINEER平台,完成了烘干机的三维虚拟设计与装配。对烘干机内的质热传递过程进行了热力学分析,利用控制容积法建立了干燥过程的质量守恒方程和需热量方程,分别计算出湿空气消耗率和干燥效率,为分析干燥设备的能质平衡关系提供了系统的方法,以便于比较不同干燥设备耗能量和干燥效率的差别。