虾仁热物性的计算及冻结时间的数值模拟

在虾仁热物性参数计算和等效比热容处理潜热的基础上,采用有限差元法对不规则虾仁建模,分别预测虾仁对称截面距冰箱冷冻层底部15,50,100mm处的冻结时间,在该基础上,对冰箱冻结虾仁进行实验验证。通过数值模拟与实验验证结果的对比发现,模拟冻结时间与实验冻结时间曲线相关系数为0.996,虾仁切面中心测点的最大误差值为1.85K,说明该数值模拟方法可以有效预测食品冻结过程中温度分布,对虾仁的冷冻加工、品质控制以及设备的优化具有重要意义。     

茄子冷冻过程热湿迁移数值模拟研究

利用数值模拟预测茄子冷冻过程的温、湿度场.模型中考虑了茄子内部的多孔结构,采用变物性参数模拟不同冻结速度和不同厚度下茄子冷冻过程的温度变化及湿迁移情况,模拟结果与实验吻合较好.计算结果表明,茄子在冻结过程中其内部水分向冻结表面迁移现象明显,其水分迁移主要发生在冻结前,且冻结速度越低、茄子厚度越大,其水分迁移量越大.其他条件相同,茄子冻结完成后中心水分迁移量在风温-20℃下的比风温-40℃下的大2.7%,厚度60mm的比厚度30mm的大5.64%.     

鲍鱼浸入式快速冷冻理论及实验验证

计算流体力学(CFD)可准确预测鲍鱼冷冻过程中的传热传质变化,鲍鱼冷冻过程中内部温度变化和冷冻所需时间的预测对品质研究具有重要意义。本文以鲍鱼为研究对象,研究鲍鱼的浸入式快速冷冻,基于计算流体力学建立鲍鱼的三维非稳态数值计算模型,选用冻结计算模式,建立鲍鱼热物性的多项式计算方法,提高鲍鱼冷冻过程的计算精度,利用CFD计算获得鲍鱼冷冻过程的温度分布状态,获得鲍鱼质量与冷冻时间的关系,并开展了实验验证,结果表明鲍鱼的数值计算结果是可信的,能够较为准确的预测鲍鱼快速冷冻过程中温度的变化与冷冻所需时间。     

牛肉冻结过程中模拟及热值传递理论分析

以冰箱冻结牛肉为研究对象,考虑牛肉冻结过程中变物性特点,采用等效热容法处理相变潜热,再用计算流体力学(CFD)数值模拟技术对该冻结过程进行模拟,并建立描述三维食品冻结过程的微分方程,通过数值模拟得出冻结时间的模拟值,各测点(T1、T2、T3、T4、T5)模拟计算的冻结时间与试验冻结时间的误差分别为5.45%,3.90%,5.80%,4.24%,9.60%,各点实时温度的模拟平均误差是1.79℃。结果表明,数值模拟能较好地预测牛肉的冻结时间。     

苹果冷冻干燥工艺优化

对苹果进行冷冻干燥实验,确定了苹果片冻干工艺条件。计算了冻结时间,干燥时间,并与实验值进行了比较。探讨了冻结速率,物料温度,干燥室及捕水器温度、压强对冷冻干燥过程及制品质量的影响。苹果冷冻干燥优化工艺参数为:冻结时间1.0h,升华干燥、解吸干燥时干燥仓压强分别为70～90Pa、20～30Pa,解吸干燥时物料温度50～60℃,物料厚度10mm,干燥时间为10h。     

苹果泠冻干燥工艺优化

对苹果进行冷冻干燥实验，确定了苹果片冻干工艺条件。计算了冻结时间，干燥时间，并与实验值进行了比较。探讨了冻结速率，物料温度，干燥室及捕水器温度、压强对冷冻干燥过程及制品质量的影响。苹果冷冻干燥优化工艺参数为：冻结时间1．0h，升华干燥、解吸干燥时干燥仓压强分别为70-90Pa、20-30Pa，解吸干燥时物料温度50-60℃，物料厚度10mm，干燥时间为10h。     

火腿鼓风冷却过程的三维数值模拟

食品的冻结速率是影响冷冻食品质量的主要因素之一。近年来数值模拟在食品冷却过程中得到了广泛的应用。本文应用有限容积法对火腿鼓风冷却过程进行数值模拟,研究了火腿冷却到指定温度3℃时的时间,并将计算结果与实验结果进行比较分析。结果表明:在外界空气温度为1℃时,大约需要12h左右,火腿的中心温度可以达到指定的冷却温度,且数值模拟的结果与实验结果符合得很好。这说明数值模拟能有效地预测食品冷却过程。     

胡萝卜冷冻干燥预冻过程温度场的三维数值模拟

预冻是食品冷冻干燥的重要阶段,在预冻阶段,食品必须冻结至共晶点温度以下。为了弥补实验温度测量耗时耗材且获得信息有限的缺陷,本文在建立预冻过程数学模型的基础上,采用计算流体力学的的方法,用FLUENT6.3软件对胡萝卜预冻过程的温度场和冻结相变界面的动态推进过程进行了三维非稳态数值模拟。模拟结果表明,随着时间的推移,冻结界面从胡萝卜底部逐渐推进到胡萝卜表面,但由于胡萝卜外表面与周围冷空气存在自然对流作用,因此最后冻结凝固的位置位于略低于胡萝卜上表面的区域。对于10 mm厚度的胡萝卜而言,大约25 min时,内部冻结完成。在40 min以后,内部的温度就已经低于共晶点温度-10℃。对胡萝卜冷冻干燥预冻过程进行了实验验证,数值模拟结果与验证实验结果较为吻合,并且准确的预测了预冻过程。     

干切牛肉升华干燥系数及升华预测模型拓展研究

采用单因素试验法,研究升华干燥系数同预冻方式、预冻终温、加热温度、物料厚度、干燥室压强之间的关系。以游离水升华完全为前提,在慢速预冻、预冻终温-30℃、加热温度80℃的条件下,分别测定不同厚度和压强时物料的升华干燥系数,试验结果用软件Origin 9.0非线性曲面拟合得出升华干燥系数模型,并用VB语言建立升华干燥系数查询数据库,以拓展已建立的关于干切牛肉冷冻干燥高速率升华过程中制品含水率、物料中心温度和升华所需物料表面温度的动态预测模型的适用性。验证实验表明:拓展后的预测模型物料中心温度预测值和实测值绝对误差5℃,含水率预测值和实测值相对误差在10%以内,预测模型拓展后可用于预测干燥室压强20~120Pa,物料厚度6~30mm的干切牛肉在冷冻升华干燥过程中物料的中心温度和含水率。     

冷却肉的加工技术

1.冷却肉的概念 冷却肉是指屠宰后的肉经过冷加工,使肉的中心温度达到4～7℃,并在此温度下贮存、运输和消费的肉。目前国内肉类市场上与冷却肉共存的还有热鲜肉和冷冻肉两种肉销售,热鲜肉是指家畜屠宰后体温还没有完全散失的肉;冷冻肉是将热鲜肉进行冷加工,使其在低温下冻结的肉(通常肉的中心温度低于-15℃)。这三种肉各具特点,热鲜肉没有经历尸僵、解僵软化和成热的     

平板状食品冻结时间的数值预测

采用有限差分法获得平板状食品冻结时间的数值解。对凝固区（两相区）的参数进行处理,使食品在整个冻结过程可以选用统一的差分格式;通过凝固区释放热量的累积效果,判断凝固区界面的移动;对常见的平板状食品的冻结过程进行计算机模拟来预测冻结时间,并通过实验来验证可靠度。结果表明,这种计算方法可以应用在实际生产中。     

A Response Surface Method for the Estimation of Convective and Radiative Heat Transfer Coefficients during Freezing and Thawing of Foods

A procedure was developed to determine simultaneously convective and radiative heat transfer coefficients applicable to the nonsymmetric freezing or thawing of planar food. The transient state temperature distribution and transient state locations of thermal centers in a sample were used for this development together with computer programs for simulating heat transfer in the food. The coefficients were determined by minimizing squared residuals related to the temperature distributions and thermal centers. The developed method was used to determine the boundary coefficients of slabs made from a crystallized methyl cellulose gel subjected to freezing and thawing. The influence of thermophysical characteristics of the sample material on the determined coefficients was examined qualitatively.     

白鲢鱼片在冷藏和微冻条件下的鲜度和品质变化

以白鲢鱼为实验对象,通过测定菌落总数、挥发性盐基氮（total volatile basic nitrogen,TVB-N）值、pH值、K值、三甲胺（trimethylamine,TMA）值、2-硫代巴比妥酸（2-thiobarbituric acid,TBA）值等鲜度指标,结合感官评价,以期探究冷藏以及微冻条件下鲢鱼片的品质变化规律。结果表明,在4 ℃冷藏和－2 ℃微冻条件下贮藏的鲢鱼片TVB-N值、TMA值、菌落总数值均随贮藏时间的延长而呈增长趋势;pH值先降低后增高;感官分数值呈降低趋势。综合各项指标变化,4 ℃冷藏条件下鲢鱼片的货架期为6 d,－2 ℃微冻条件下货架期为18 d,与冷藏相比,微冻能明显延长白鲢鱼片的货架期。     

A SIMPLIFIED ANALYTICAL MODEL FOR FREEZING TIME CALCULATION IN BRICK-SHAPED FOODS

A simplified analytical model for the freezing time prediction of brick-shaped foodstuffs was developed. It was assumed in the model that the solution to the unsteady, one-dimensional heat conduction equation with constant thermophysical properties was valid during cooling and freezing for each of the three directions of the brick-shaped food. Cooling and freezing times were calculated by superposition of the solutions of the unsteady, one-dimensional heat conduction equation with constant thermophysical properties for each direction. the latent heat effects were incorporated into an effective thermal diffusivity term. the predictions of the model were compared to the available experimental data on freezing of two- and three-dimensional bricks and to the experimental data obtained in this research for the freezing of ground beef and mashed potato bricks. Mean errors varying between -6.3% and 2.3%, and standard deviations from the mean being between 6.6% and 14.0% were obtained for the data sets considered.     

低磁场冷冻对鲢鱼肌原纤维蛋白的作用

采用2mT低磁场（low magnetic field,LMF）冷冻、0mT磁场（no magnetic field,NMF）冷冻和常规冷冻（conventional freezing,CF）技术对3 组鲢鱼肌原纤维蛋白进行为期28 d的冷冻实验。通过表面疏水性、巯基含量、溶解度、浊度、热稳定性、傅里叶变换红外光谱、内源性荧光光谱和紫外吸收光谱各项指标考察蛋白的结构和功能性质变化。结果表明：施加低磁场冷冻可以抑制蛋白聚集和内部疏水基团的暴露,且能抑制α-螺旋的展开,减弱α-螺旋向β-折叠转变的能力,并维持良好的二、三级结构稳定性;CF组的蛋白总巯基含量、溶解度和浊度与NMF组相比无显著差异,由于冷冻温度较低,对蛋白聚集和内部疏水基团的暴露有一定的抑制作用,同时也使得蛋白结构变得松散不稳定;与CF组相比,LMF组同样显示出对蛋白的结构和功能有较好的保护和改善作用。总体来说,低磁场冷冻可以抑制肌原纤维蛋白变性并维持良好的结构和功能,且与常规冷冻（－30 ℃）相比,低磁场冷冻（－20 ℃、2 mT）可以节约10 ℃的冷冻温差,预测其具有一定的节能潜力。     

数值模拟在食品冻结过程中的应用

文章主要通过综述冻结过程的数值模型、求解微分方程、预测冻结时间及分析送风速度、温度和送风方式等,讨论数值模拟技术在食品冻结过程中的应用现状;总结了国内外研究者针对不同冻结对象所采用的数值模拟方法,为今后数值模拟方法在食品传热过程中进一步发挥作用提供理论参考。     

A Converging-Front Model for the Asymmetric Freezing of Slab-Shaped Food

In food freezing situations where heat flows at different rates from the two surfaces of a slab, a Plank-type converging-front model enabled the position of the thermal center and hence the freezing time, to be calculated. The thermal center was defined as the point where the freezing fronts meet, i.e. the last point to cross the “mean freezing temperature”. Finite-difference calculations showed that this model successfully accounted for the effect of asymmetry in heat transfer coefficient or coolant temperature and enabled previously developed simplified prediction methods to be applied to asymmetric situations.     

送风参数对马铃薯泥冷冻特性的影响

利用Fluent软件建立马铃薯泥三维鼓风冷冻数值模型,研究冷冻时间对送风温度和速度的敏感程度,分析不同位置马铃薯泥冷冻条件和冷冻时间的不均匀度随送风参数的变化规律。结果表明,送风温度的改变对冷冻时间的影响比送风速度大。送风温度不变,随着送风速度的增大,马铃薯泥周围风速的不均匀度逐渐增大,温度的不均匀度逐渐减小,冷冻时间的不均匀度和中心温度的不均匀度随送风速度的增加呈现先减小后增大的趋势,送风速度为6 m/s时,二者最小。同一送风速度条件下,送风温度越低,马铃薯泥周围温度的不均匀度越小,中心温度的不均匀度越大。经验证,模拟结果与实验结果吻合较好,冷冻时间相对误差为3.27%,温度的平均绝对误差为0.79 K,均方根误差为2.11K。     

Modeling Flow and Heat Transfer During Freezing of Foods in Forced Airstreams

ABSTRACT: Mathematical modeling of food freezing has been limited to the modeling of the internal heat transfer where the external convective heat-transfer coefficients are assumed or empirically estimated. Previous procedures followed to solve the external boundary layer in tandem with the internal heat transfer were constrained by numerical complexities due to the transient nature of the heat transfer, requiring unsteady formulation for the flow. In this article, attempts have been made to decouple the flow and heat transfer equations for the external boundary layer flow over a food product being frozen. The flow equations have been solved as a steady-state problem using Falker-Skan transformations of the boundary layer equation. The heat-transfer equation for fluid flow is solved as an unsteady-state problem in conjunction with the internal heat transfer and phase change inside the product undergoing freezing. The model is validated for a case of air-impingement freezing.