【摘要】：食品熱處理過程中,含濕非飽和多孔介質傳熱傳質過程的研究是一個涉及面廣、難度大而又具有廣泛工程應用價值的課題。熱處理過程中,顆粒與加熱介質通過對流換熱獲得能量,使顆粒表面溫度迅速升高,進而使表面水分蒸發(fā)帶走大量潛熱,同時,在濃度梯度、溫度梯度和壓力梯度的驅動下,顆粒內部水分擴散至表面完成蒸發(fā)。整個過程高度復雜,涉及多相物質的熱/質傳遞過程,各過程相互耦合且是非穩(wěn)態(tài)。對于爆炒等非穩(wěn)態(tài)特征顯著及顆粒水分快速蒸發(fā)的熱處理,傳統(tǒng)分析手段如正交試驗、響應面模型等,無法對熱/質傳遞過程進行全局分析,難以獲得顆粒的全局溫度歷史,而溫度歷史又是動力學計算和品質分析的依據(jù),在熱處理驗證、工藝優(yōu)化中起到基礎性作用。因此,數(shù)值模擬技術是研究爆炒等食品熱處理過程中熱/質傳遞過程的必須手段。食品熱處理數(shù)值模擬領域在大量研究者的不懈努力下取得了長足的發(fā)展、形成了眾多研究成果,但長期未能解決有水分蒸發(fā)的顆粒熱處理數(shù)值模擬問題。已構建的熱/質傳遞數(shù)學模型,或忽略水分蒸發(fā)或忽略水分傳質控制方程或忽略顆粒的多孔介質屬性。本文在Datta于2007年構建的油炸過程熱/質傳遞模型的基礎上,基于多孔介質傳遞理論,構建了有顆粒表面水分蒸發(fā)的、多相的非飽和多孔介質熱/質傳遞數(shù)學模型,模型包含5個二階偏微分控制方程、5個初始條件、5個邊界條件、26個附加方程及42個參數(shù),并利用COMSOL Multiphysics 5.1多物理場有限元軟件建立了求解方法,攻克了長期未能解決的帶水分蒸發(fā)的顆粒熱處理高準確度、全局的數(shù)值模擬問題。構建的熱/質傳遞數(shù)學模型,是理論模型而非經驗模型,具有普適性,經合理調整后可應用于其它食品熱處理過程的分析研究。本文對中式烹飪的典型工藝-爆炒過程-進行熱/質傳遞過程分析�？紤]到爆炒過程的技術特征,采用油浴鍋模擬烹飪爆炒過程,通過開啟油泵使油脂與顆粒產生相對運動,開展顆粒溫度采集和水分含量測定,獲得過程參數(shù)。同時采用建立的模型對豬里脊肉爆炒過程進行數(shù)值模擬,得到了豬里脊肉顆粒的溫度和水分含量分布,并分析了水分蒸發(fā)對顆粒溫度分布的影響。采用LSTD法和相關系數(shù)法對模擬結果與試驗結果進行比較,結果表面模擬值與試驗值吻合,證明了模型的可靠性。同時,利用構建的數(shù)學模型和求解方法,初步分析了豬里脊肉顆粒傳熱學尺寸、物性參數(shù)和加熱介質溫度、攪拌強度對顆粒傳熱過程的影響。為研究爆炒過程攪拌頻率、鍋底到火源距離對食品體系吸熱功率的影響,通過構建爆炒過程食品體系傳熱學控制方程,結合實驗傳熱學手段,建立了分析測定爆炒過程食品體系吸熱功率的方法。結果表明,攪拌頻率相同時,食品體系吸熱功率隨鍋底到火源距離增大而線性減小;鍋底到火源距離相同時,食品體系吸熱功率隨攪拌頻率增加而線性增大。同時,采用油脂替代法,研究蔥爆五花肉、魚香肉絲烹飪過程中食品體系吸熱功率,其平均和峰值吸熱功率分別為3.17 kW、2.93 kW以及5.32 kW、5.94 kW。誤差分析表明,油脂替代法研究實際爆炒過程食品體系吸熱功率具有工程價值。
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TS972.11
【圖文】：

參數(shù) z 值和顆粒的溫度時間關系是上述動力學函數(shù)計算 z 值有成熟的、可靠的測定方法。由于中式烹飪原料種。文獻[20, 21]也積累了較多的數(shù)據(jù)，如在油炒過程中菠分別為 55 ℃、30 ℃和 33 ℃。因此，顆粒的溫度歷的關鍵。構建了典型中式烹飪工藝的化優(yōu)數(shù)學模型：以終點成過熱值最小為目標函數(shù)；以熱/質傳遞數(shù)學模型為控制件為優(yōu)化變量，見圖 1-1。顯然，求解控制方程從而獲型計算的基礎。析可知，獲得顆粒的溫度-時間歷史是研究火候對烹飪數(shù)計算、烹飪優(yōu)化數(shù)學模型分析的關鍵所在。

2017 屆貴州大學碩士研究生學位論文和質量控制方程，將擴散系數(shù)設置為溫度的函數(shù)，使能程相互耦合。在文獻[25]的結果與討論中，給出了加熱中心點的溫度-時間變化曲線，在加熱前半段溫度與試段試驗溫度明顯低于模擬溫度，見圖 1-2。出現(xiàn)模擬結原因在于忽略了水分蒸發(fā)帶走的熱量。

質的屬性；（4）基于多孔介質傳傳遞數(shù)學模型，至此模型的完整不吻合。可以看出，解決多孔介重要奮斗目標，也是熱處理領雜性，導致模擬熱/質傳遞過程質傳遞數(shù)學模型，這是一個不可多孔介質傳遞理論深入研究烹熱/質傳遞過程的迫切性術特征，文獻[44]建立了中式烹、反應動力學、熱處理驗證和飪研究體系的關鍵基礎。

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本文編號：2743775