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高温熟食品真空冷却的理论与实验研究

作　者: 郭雪
导　师: 邹同华
学　校: 天津商业大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 真空冷却面食制品品质微生物
分类号: TS205
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

真空冷却是一种通过低压下水分汽化带走热量，从而达到快速降温的方法。近几年来，该技术在食品冷却中的应用越来越广泛。本文使用VCH-50M型熟食品真空速冷机，进行高温熟食品真空冷却的理论与实验研究。具体的研究内容及结论如下：1.真空环境的数值模拟：建立了抽真空过程的传热、传质的数学模型，并考虑了真空室的泄露对抽真空过程的影响。使用ANSYS软件对抽真空过程进行了非稳态模拟，并进行实验验证。结果发现：压力在100000pa~1000pa的降压过程中压力差异百分比最大值为9.2%。表明该模型对于真空冷却过程中压力的变化能够预测和指导，为后面食品真空冷却过程模拟奠定了基础。本文还分析了抽真空过程中压力场的变化为：以抽气口为中心的圆弧，从内到外压力逐渐降低。真空室内部压力差值很小，说明压力场分布较均匀。2食品真空冷却的数值模拟首先建立了多孔性食品真空冷却过程的低压汽化模型，使用ANSYS软件完成了食品真空冷却非稳态过程的模拟。在此基础上，分析了模拟值和实验值存在差异的可能原因，并提出了真空冷却过程的一些基本的规律：降温过程中，食品中心到表面直线方向上温度逐渐降低，该方向上温度梯度最大。最后对冷却过程中质量的损失和温度分布情况进行了分析。3食品真空冷却的实验以3kg馒头为实验对象，分别进行自然冷却、冷风冷却和真空冷却的实验，在冷风冷却过程中分别2m/s和4m/s的风速。实验结束后对质量损失、质构、色差、和微生物的含量进行检测。得到如下结论：1、三种冷却方式中真空冷却用时900s，耗能0.59kw/h；冷风冷却用时1500s，耗能0.083kw/h；自然冷却用时2100s，并且真空冷却过程中，中心温度高于表面温度。2、风冷冷却中，冷却到相同终温，4m/s风速要比2m/s少用900s。3、三种冷却均有质量的损失，其中真空冷却损失量最大。4、在硬度、黏性、咀嚼性等方面，真空冷却大于冷风冷却，冷风冷却大于自然冷却。5、真空冷却后的馒头色泽亮度值最低为76.35。6、真空冷却后的微生物含量最少，保存天数最长。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-22
  1.1 研究背景  10
  1.2 研究意义  10-11
  1.3 常见的食品冷却方法  11-12
    1.3.1 冷水冷却  11-12
    1.3.2 冷风冷却  12
    1.3.3 碎冰冷却  12
    1.3.4 真空冷却  12
  1.4 真空冷却技术的简介  12-17
    1.4.1 真空冷却的起源和发展  12-13
    1.4.2 真空冷却的原理介绍  13-14
    1.4.3 真空冷却技术的优点  14
    1.4.4 实验装置的介绍  14-17
  1.5 真空冷却技术研究进展  17-21
    1.5.1 真空冷却技术的实验研究  17-20
    1.5.2 真空冷却技术的理论研究  20-21
  1.6 研究内容  21-22
第二章真空环境的数值模拟  22-33
  2.1 模拟软件  22-23
  2.2. 控制方程及模拟方法  23-25
  2.3 真空环境模拟公式  25-27
    2.3.1 真空室极限压力的确定  25-26
    2.3.2 连续性介质模型的确定  26
    2.3.3 压力变化公式的确定  26-27
    2.3.4 传热传质模型  27
  2.4 模拟过程  27-32
    2.4.1 模型的介绍  27-28
    2.4.2 划分网格  28
    2.4.3 边界条件的设置  28
    2.4.4 模型求解  28
    2.4.5 实验与模拟对比  28-30
    2.4.6 云图的分析  30-32
  2.5 结论  32-33
第三章食品真空冷却过程的数值模拟  33-42
  3.1 概述  33
  3.2 多孔性食品的真空冷却过程的公式  33-35
  3.3 数值模拟过程  35-40
    3.3.1 模型的介绍  35-36
    3.3.2 划分网格  36
    3.3.3 边界条件的设置  36
    3.3.4 模型求解  36-37
    3.3.5 实验与模拟对比  37-38
    3.3.6 云图的分析  38-40
  3.4 多孔性食品真空冷却过程的分析  40-41
    3.4.1 食品失水的内部原因  40
    3.4.2 食品失水的外部原因  40-41
    3.4.3 温度分布差异的原因  41
  3.5 结论  41-42
第四章熟面食制品真空冷却的实验研究  42-54
  4.1 概述  42
  4.2 实验装置  42-45
    4.2.1 数据采集设备  43
    4.2.2 质量采集设备  43-44
    4.2.3 冷风冷却设备  44
    4.2.4 品质检测仪器  44-45
    4.2.5 颜色检测设备  45
  4.3 实验材料  45
  4.4 实验方案  45-46
  4.5 结果与分析  46-54
    4.5.1 同种同量的物品在不同测点位置温度的变化  46-47
    4.5.2 不同风速对冷却过程的影响  47-48
    4.5.3 装载量对冷却过程的影响  48-49
    4.5.4 自然冷却、冷风冷却和真空冷却的对比  49-50
    4.5.5 产品真空冷却过程的质量损失  50
    4.5.6 三种冷却方式后品质的检测  50-51
    4.5.7 不同冷却方式保存后品质检测  51-52
    4.5.8 不同冷却方式对产品色泽的影响  52-53
    4.5.9 不同冷却方式对微生物的影响  53-54
第五章总结与展望  54-56
  5.1 本文研究工作的总结  54-55
  5.2 研究展望  55-56
参考文献  56-60
发表论文及参加科研情况说明  60-61
致谢  61-62

高温熟食品真空冷却的理论与实验研究

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