茄子冷凍過程熱濕遷移規(guī)律數值模擬及實驗研究.pdf

1、目前，對食品的冷加工已經非常普遍，同時對冷凍食品的品種和品質也提出了更高的要求。在冷加工中，食品的成分、組成、結構、水分等對食品凍后質量有著很大影響。通過模擬計算能夠反映食品在冷凍過程中內部熱濕遷移的趨勢與規(guī)律，早期對食品冷凍的模擬大多假設食品熱物性在凍結過程中為常數，而實際上食品的熱物性在冷凍后有較大的變化，特別是含水量高的食品。近年的一些研究則采用冷凍前后兩個物性對食品冷凍過程進行模擬，而實際上食品的熱物性隨著冷凍的進行隨時發(fā)生著變

2、化。另一方面，食品在冷凍過程中內部的水分遷移也會對食品品質產生影響。隨著冷凍的進行，食品內部的水分遷移使水分的分布不均勻，這會影響冷凍食品的貯藏品質，同時還會影響食品加工工藝過程的進行。如在進行凍干加工時，若能了解水分遷移特性，便能改進加工工藝。
　　 本文以茄子為含濕多孔介質食品的實驗對象，采用隨溫度變化的熱物性對食品冷凍過程的溫度場和水分遷移情況進行模擬和實驗，來驗證非飽和含濕多孔介質食品冷凍過程中的熱濕遷移規(guī)律。模型模擬平

3、薄狀茄子試件在低溫箱中的凍結。茄子試件為一矩形薄片，上下兩面與強制對流的低溫空氣接觸，進行對流換熱凍結，其內部沿厚度方向為一維導熱和傳質過程。模型考慮了茄子在冷凍過程中物性變化以及內部多孔介質的特殊結構。
　　 為了驗證模型的準確性，分別在風溫-20℃、-30℃和-40℃下對30mm、40mm、50mm和60mm四種不同厚度的茄子進行冷凍實驗，實驗結果與模擬計算吻合較好。
　　 計算和實驗研究結果表明：
　　 (

4、1)茄子在凍結過程中其內部水分向凍結表面遷移現(xiàn)象明顯，其中心水分遷移主要發(fā)生在凍結前的5-10分鐘內。
　　 (2)當相同厚度試件的茄子吹風冷凍時，其內部水分遷移數量隨凍結溫度的升高，其水分遷移數量也越多。計算結果表明，在初始含水量均為95％的條件下，-20℃風溫下凍結的茄子凍結完成后中心水分遷移量比-40℃風溫下多2.7％；
　　 (3)不同厚度試件的茄子在相同溫度下凍結時，厚度越厚其內部水分遷移數量越多、其內部水分分