饅頭變溫速凍過程的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、速凍技術(shù)應(yīng)用十分廣泛,其中食品的速凍過程是一個非常復(fù)雜的動態(tài)過程,涉及的學(xué)科包括傳熱學(xué)、食品學(xué)、冷凍冷藏學(xué)等方面。因此,研究食品的速凍過程及速凍特性,對選取食品最佳速凍工藝條件、改進(jìn)優(yōu)化速凍裝置結(jié)構(gòu)、降低裝置整體制冷系統(tǒng)的能耗以及在復(fù)雜條件下對速凍過程進(jìn)行建模優(yōu)化具有重要的意義。
　　本文通過實(shí)驗(yàn)和模擬研究了饅頭在三溫段食品速凍機(jī)中的變溫速凍過程,分析了速凍特性以及不同速凍工藝對凍結(jié)速度和饅頭品質(zhì)的影響。
　　實(shí)驗(yàn)過程中,通

2、過調(diào)節(jié)節(jié)流閥改變進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量,從而改變空氣溫度,研究各階段溫度對饅頭凍結(jié)速度的影響;進(jìn)行一組正交試驗(yàn),研究預(yù)冷段、結(jié)晶段、深冷段的風(fēng)速以及即速凍時間四個因素對凍結(jié)速度和饅頭品質(zhì)的影響,同時,通過SPSS軟件分析了饅頭質(zhì)構(gòu)品質(zhì)與感官品質(zhì)的相關(guān)性。采用Fluent軟件,選取k-epsilon中的 RNG模型模擬計算了饅頭在三溫段食品速凍機(jī)內(nèi)速凍時的溫度變化,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,得到結(jié)論如下:
　　(1)速凍過程中,饅頭的表

3、面溫度下降最快,中心溫度下降最慢;在同一時間內(nèi),越接近饅頭中心的溫度越高;測點(diǎn)的溫度梯度在凍結(jié)前先逐漸變大,然后逐漸變小,在凍結(jié)完成后又逐漸變大,最后逐漸變小;在速凍過程中-3℃左右饅頭會出現(xiàn)過冷現(xiàn)象;速凍時間越長,饅頭中心溫度越低;速凍時間在4000s以上,饅頭中心溫度能達(dá)到貯藏溫度所需的-18℃。
　　(2)結(jié)晶段溫度與凍結(jié)速度呈高度相關(guān),當(dāng)結(jié)晶段溫度越低,凍結(jié)速度越快,但是隨著溫度的降低,凍結(jié)速度逐漸趨于平緩;預(yù)冷段溫度與凍

4、結(jié)速度呈高度相關(guān);深冷段溫度對凍結(jié)速度沒有明顯影響。
　　(3)在預(yù)冷段、結(jié)晶段、深冷段的風(fēng)速以及速凍時間四個因素中,對饅頭品質(zhì)影響最大的因素是結(jié)晶段風(fēng)速,對凍結(jié)速度影響最大的也是結(jié)晶段風(fēng)速,其次是速凍時間。得出的饅頭最佳速凍工藝是預(yù)冷段、深冷段風(fēng)速為4m/s,結(jié)晶段風(fēng)速為5m/s,速凍時間為4000s。
　　(4)饅頭比容與硬度、膠著性和咀嚼性呈顯著負(fù)相關(guān);表面結(jié)構(gòu)與回復(fù)力呈顯著負(fù)相關(guān);饅頭的彈性與通過質(zhì)構(gòu)儀檢測的彈性存在