球形果蔬差压预冷过程中质量损失分析

果蔬预冷过程中的质量损失是一个在传热影响下发生的传质过程,分析不同的影响因素对于减少预冷过程的质量损失具有重要意义。结合球形果蔬的集总参数传热方程,通过分析果蔬预冷时水分损失过程,推导了果蔬水分损失的热质耦合方程,包括了果蔬物性和预冷环境参数。在这基础上,分别分析了果蔬内部水分扩散率、预冷空气风速、预冷空气相对湿度对水分损失的影响。结果表明果蔬结构是决定因素,风速的影响对预冷时间明显,水分损失则受果蔬结构影响更大,并且随风速增大而减小。并通过苹果的差压预冷试验进行了验证,试验结果与理论分析结果具有相同的结果。     

真空预冷减缓双孢菇细胞壁物质的降解

双孢菇在贮藏中后期出现的软化自溶是影响其品质和商品价值的瓶颈问题,研究真空预冷处理对其细胞壁物质组分和微观结构的影响,可为有效控制双孢菇自溶提供理论依据。为探讨真空预冷处理对双孢蘑菇细胞壁和微观结构的影响,该试验研究了在真空预冷前后及后续贮藏过程中双孢蘑菇的粗纤维和纤维素酶活性、原果胶含量、可溶性果胶、果胶酶活性和超微结构的变化规律。结果表明：真空预冷处理通过抑制双孢蘑菇中的纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶的活性上升,在贮藏末期对照样品的粗纤维质量分数为预冷样品的58.0%,原果胶质量分数为预冷样品的62.07%。经真空预冷处理样品的菌丝中空管状结构和相互交织的网状菌丝体结构都比对照样品保持得完整。     

基于多参数耦合的蓄冷温控箱冷板对流换热参数优化

蓄冷温控箱利用低温相变材料储存冷量,通过缓慢释放调节并保持箱内温度,目前仍存在冷量释放速率无法控制、剩余冷量预测难等问题,而蓄冷板表面对流换热系数直接影响冷量的释放速率。针对以上问题,搭建了蓄冷板表面对流换热系数测量试验平台,研究不同环境及蓄冷板参数对表面对流换热系数的影响。采用二次回归正交试验设计方案,探究了蓄冷区进口空气流速、进口空气温度、蓄冷板传热面积以及蓄冷板间距对表面对流换热系数的影响,并对结果进行分析,建立了表面对流换热系数二阶预测模型,获得影响表面对流换热系数大小较显著的因素及较优的参数组合。试验结果表明：各因素间存在明显交互作用,进口空气温度和蓄冷板传热面积的交互效应最大;通过响应曲面法建立的表面对流换热系数预测模型,得到最优参数组合为：进口空气流速4 m/s,进口空气温度25 ℃,蓄冷板传热面积0.455 m2,蓄冷板间距0.04 m,R2值为0.927 4,变异系数CV为5.78%。回归模型计算结果与试验结果吻合,最大误差为3.58%,平均相对误差为2.69%,表明该模型可以快速、准确地预测不同条件下的蓄冷板表面对流换热系数。试验结果为蓄冷温控箱冷量释放速率精准调控及剩余冷量预测提供参考。     

黄金梨差压通风预冷数值分析与实验验证

为给果蔬差压通风预冷送风速度选择、包装箱设计等提供理论参考,根据差压通风预冷流动传热机理,建立了黄金梨预冷仿真模型,利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics)软件,对包装箱内直排和叉排两种摆放形式黄金梨预冷过程进行了模拟.分析了不同送风速度、开孔形式和开孔大小等参数对黄金梨预冷过程的影响.数值模拟结果和实验测试结果对比分析表明,数学模型较好地反映了差压通风预冷过程中各参数对预冷效果的影响,实验测试验证了理论模型的可靠性.送风速度由1 m/s提高到2 m/s,黄金梨冷却到5℃时,冷却时间减少了15%～20%;开孔形式对冷却时间的影响在5%左右;40 mm和45 mm两种开孔大小工况下黄金梨冷却时间差别在10%左右;两种排列摆放方式对黄金梨冷却时间的影响在10%～12%.建议送风速度1.5～2.0 m/s,圆形开孔,孔径45 mm左右,排列摆放方式为叉排.     

基于限制EM算法的猪肉预冷过程分析

为了分析肉类加工企业的少量猪肉预冷试验数据,提出了一种预冷过程建模策略。定义了2种预冷过程向量：基于温度梯度的降温过程向量和基于当前损耗的损耗过程向量,分别用于描述胴体热量散失和物质流失规律。针对每条试验记录均包括有风和无风2种工况,给出结合限制的EM算法来同时拟合：E过程构建有风预冷过程向量,M过程构建无风预冷过程向量;E过程和M过程中均施加2个向量间的偏序限制,均以云进化算法CBEA为优化算法。基于37条试验记录构建了预冷过程向量,并用来模拟猪胴体的预冷过程,降温过程拟合的平均误差为0.93℃,损耗过程拟合的平均误差为1.51‰。企业可以使用该策略分析实际猪肉预冷过程数据。     

葡萄差压通风预冷影响参数的试验研究

果蔬差压通风预冷包装箱的开孔大小及包装箱两侧的压差是影响预冷速度、冷却均匀性的重要参数。本文对不同开孔大小、不同压差工况下葡萄差压通风预冷过程进行了试验研究，分析了它们对葡萄冷却速度、冷却均匀性的影响。结果表明，开孔面积的增加有利于加强冷风的横向流动扩散；压差的增大有利于提高冷风的径向渗透性。增大开孔直径和压差可以不同程度地缩短葡萄的7/8冷却时间、在一定条件下改善冷却均匀性。对于该试验采用的葡萄包装箱，综合考虑预冷速度、冷却均匀性以及预冷后葡萄的温升速度、干耗等因素，开孔直径在28 mm左右、压差保持在100 Pa左右为宜。     

间接加热式列管回转干燥机传热系数模型构建

传热系数是列管回转干燥机设计和热工计算所必须的至关重要的设计参数之一,其精度的高低决定了干燥机尺寸、结构设计以及操作参数的合理性。目前还没有一种能够确切描述其加热管与物料颗粒传热过程的可靠而实用的传热模型。该文在对列管回转干燥机传热机理分析的基础上,提出了列管与颗粒间换热的基本构成为：列管管壁与气体介质间对流、气体介质与颗粒间的导热以及列管管壁与颗粒间的辐射换热;通过对列管回转干燥机内料层膨胀的试验研究,分析了颗粒对列管气膜边界层的影响;在此基础上,建立了预测列管外壁与颗粒间总传热系数的数学模型,并以2 mm直径的陶瓷球为物料,在6个转速条件下测量了管壁与颗粒间的换热系数,对模型进行验证;试验结果表明,模型预测的误差小于13%,可满足工程计算的精度要求。研究结果可为列管回转干燥机传热机理的深入研究提供参考。     

日光温室保温被传热的理论解析及验证

为掌握日光温室保温被的传热及其保温特性,该文运用传热学理论,建立了模拟辐射、对流以及导热等形式的传热方程,在此基础上构建了日光温室保温被这类厚型覆盖材料的传热理论模型,编制了计算机程序。该模型通过对保温被内、外表面与环境间的有效辐射、投射辐射的分析,来确定辐射换热量;根据能量平衡的原理,建立了保温被表面通过对流传热、辐射传热的传热量与内部传热量之间的关系。所建立的计算方法与程序可根据覆盖材料的红外辐射特性、导热系数、覆盖层的构造参数及工作环境等条件,定量分析保温被覆盖层的传热,计算其传热量及传热系数值。试验测试结果表明,保温被的传热量及传热系数的理论计算值与试验测定值较为一致,该文的方法为保温被一类厚型覆盖材料提供了保温性定量分析评价的理论手段。     

常压列管式灭菌器研究

以对流换热理论为依据,对常压列管式灭菌器的结构、传热方式、换热系的计算及其设计进行了讨论和研究。这种灭菌器中的传热热阻主要发生在列管内壁与被加热物料之间的对流中。对牛奶等含水率大于85％的流体食品物料,其部分热物性参数可参照水的相应参数的变化规律推断计算。对其它物性参数可视其随温度或其它条件变化规律推算,以便在灭菌温度下物料物性参数未知的条件下进行有关的换热计算。其结果用经验数据和实验分别进行验算和验证是可靠、可行的,可在有关食品物料的热计算中推广应用。     

喷淋预冷工艺参数对荔枝降温特性的影响

为掌握喷淋预冷工艺参数对荔枝降温特性的影响,搭建了荔枝喷淋预冷试验平台,以"淮枝"荔枝为试验材料,研究了喷淋温度和喷淋流量对单层荔枝果实以及多层荔枝果实喷淋预冷降温特性的影响。试验结果表明:单层荔枝预冷,喷淋温度越低,冷却系数越大,7/8预冷时间越短,果实温度均匀性越差,选择(5±0.5)℃,能够保持较好预冷均匀性和较快的预冷速度;喷淋流量增大,冷却系数先增大后趋于稳定,7/8预冷时间先缩短后趋于平缓,与喷淋流量呈二次函数关系,果实温度均匀性提高,临界喷淋流量为5.9 L/(s·m~2);多层荔枝堆叠时,果实离喷头越近,冷却系数越大,7/8预冷时间越短,果实温度均匀性越好,相对预冷时间与层数呈二次函数关系,临界预冷层数为4;研究结果为荔枝喷淋预冷装置的设计及单层与多层荔枝预冷应用提供参考。     

恒温下相对湿度对果蔬热风干燥特性和品质的影响及调控

相对湿度作为干燥介质的重要参数,对干燥热质传质过程和干燥品质具有显著影响。但由于相对湿度对干燥过程的影响机理及优化调控机制尚不明确,导致相对湿度的调控方式多依靠经验,造成干燥效率低、品质差、能耗高等问题。对于传质过程,降低相对湿度能够增大对流传质系数,加快物料表面水分蒸发;而对于传热过程,升高相对湿度能够增大对流传热系数,加快物料升温速率。相对湿度较高时,物料升温速率快,内部水分迁移量增大,但表面水分蒸发量较小;而当相对湿度较低时,物料升温速率较慢,内部水分迁移量较小,但表面水分蒸发量较大。相对传热和传质过程的影响此消彼长,互相耦合。高相对湿度主要体现为对传热过程的影响,低相对湿度主要体现为对传质过程的影响。高相对湿度能够抑制物料表面的结壳,并能够提高复水性,降低收缩率。阶段降湿及多阶段降湿干燥方式下物料表面形成和保持了蜂窝状多孔结构,能够提高干燥效率和品质。基于监测物料温度的相对湿度调控方式被验证为较忧的相对湿度控制方式。阶段降湿干燥方式适用性的实质为：干燥过程中所体现出的对流传热热阻和内部导热热阻的相对大小,及对流传质阻力和内部传质阻力的相对大小,不同干燥条件和物料种类、厚度会影响以上传热传质阻力的大小,从而呈现出不同适应性的结果。当阶段降湿干燥过程中传热毕渥数>1且传热毕渥数>0.1时,说明阶段降湿干燥过程适用于此物料的干燥。该文综合论述了相对湿度对果蔬热风干燥过程中热质传递及干燥品质的影响,优化调控策略及适用性范围4个方面内容,明确了果蔬热风干燥过程中相对湿度的影响机理,为相对湿度的优化调控提供理论依据和技术支持。     

自然冷资源库中果蔬冷却过程的有限元分析

研究果蔬在自然冷资源库中的冷却过程对于冷库设计、冷藏工艺安排和分析果蔬冷藏时的品质变化都是至关重要的。该文采用有限元方法,分析了果蔬在自然冷资源库中的冷却过程及其影响因素,并给出考虑多种因素的果蔬冷却时间计算公式。研究表明,冷却时间与果蔬半径、冷却前初始温度、对流换热系数的倒数近似成线性关系,与冷却介质温度近似成二次曲线关系。     

果蔬热处理传热过程的数值模拟及验证

为了研究果蔬采后热处理过程的传热机理,建立了柱状与球状果蔬热处理的普适传热模型,对模型进行了数值模拟及试验验证。结果表明：所建模型能够准确预测多种边界条件下柱状与球状果蔬热处理时的组织温度变化及动态响应,柱状及球状果蔬的模型预测值与实测值的平均相对误差及均方根误差均低于5%。热水浸泡法与热空气法的对比试验表明：达到相同的热处理效果,伊丽莎白香瓜热水浸泡法的处理时间仅为热空气法的35%～50%;热水浸泡法中香瓜果实的表面换热系数为190～250 W/(m2·℃),而在热空气法中仅为10～30 W/(m2·℃     

自然冷资源利用中的相变传热和果蔬保鲜的研究

为使利用自然冷资源贮藏果蔬的研究进一步向实用化发展,本研究通过对屋外水箱自然状态结冰贮冷的测定和解析,建立了估算水在自然冷风中传热和相变的简易计算模型;还通过小型利用自然冷资源果蔬保鲜柜的贮藏实验,证实了这种新式保鲜方法对家庭式贮藏的利用前景。该文还报告了世界第一座大型利用自然冷资源果蔬保鲜库的部分试验结果。     

预冷技术在西兰花保鲜中的应用研究进展

西兰花属于呼吸跃变型花菜类蔬菜，采后极易黄化、失水萎蔫，采后流通过程中保鲜技术对西兰花产业的持续发展尤为重要，而预冷技术是果蔬冷链物流的首要环节，对整个冷链过程中蔬菜的保鲜效果有着很大的影响，为给不同预冷技术在西兰花产业中的应用提供参考。通过引据国内外相关文献，总结归纳了不同预冷技术处理后西兰花的生理变化规律，对比分析了各预冷技术的优缺点，系统阐述了不同预冷技术对西兰花货架期、呼吸代谢及营养品质的影响和调控机理。从学者的大量研究成果发现，各种预冷技术的优缺点已十分明确，水预冷、空气预冷和真空预冷等预冷方式都在一定程度上延长了西兰花的货架期。     

Enzyme inactivation analysis for industrial blanching applications: comparison of microwave, conventional, and combination heat treatments on mushroom polyphenoloxidase activity.

Browning reactions in fruits and vegetables are a serious problem for the food industry. In mushrooms, the principal enzyme responsible for the browning reaction is polyphenoloxidase (PPO). Microwaves have recently been introduced as an alternative for the industrial blanching of mushrooms. However, the direct application of microwave energy to entire mushrooms is limited by the important temperature gradients generated within the samples during heating, which can produce internal water vaporization and associated damage to the mushrooms texture. A microwave applicator has been developed, whereby irradiation conditions can be regulated and the heating process monitored. Whole edible mushrooms (Agaricus bisporus) were blanched by conventional, microwave, and combined heating methods to optimize the rate of PPO inactivation. A combined microwave and hot-water bath treatment has achieved complete PPO inactivation in a short time. Both the loss of antioxidant content and the increase of browning were minor in the samples treated with this combined method when compared to the control. This reduction in processing time also decreased mushroom weight loss and shrinkage.     

不同装载率及补水量对杏鲍菇真空预冷的影响

真空预冷的补水可以有效降低真空预冷产品的失水率。通过试验研究了真空槽装载率、真空预冷前补水量对杏鲍菇贮藏期的影响。真空槽内的装载率分别为20%,40%和60%。预冷前的补水量分别为0、12和18g/kg。杏鲍菇的初始温度分别为11和16℃。试验结果表明,出现沸点时的真空槽内压力值会随装载率的升高而升高,预冷时间会延长。补水量对真空槽内压力的影响较小,但是对杏鲍菇真空预冷的预冷时间和失水量具有重要影响。0℃环境贮藏14d的效果表明,补水量为18g/kg、装载率为20%时真空预冷后的杏鲍菇具有最好的保存效果。     

Nocturnal cooling below a forest canopy: Model and evaluation

Nocturnal cooling of air within a forest canopy and the resulting temperature profile may drive local thermally driven motions, such as drainage flows, which are believed to impact measurements of ecosystem-atmosphere exchange. To model such flows, it is necessary to accurately predict the rate of cooling. Cooling occurs primarily due to radiative heat loss. However, much of the radiative loss occurs at the surface of canopy elements (leaves, branches, and boles of trees), while radiative divergence in the canopy air space is small due to high transmissivity of air. Furthermore, sensible heat exchange between the canopy elements and the air space is slow relative to radiative fluxes. Therefore, canopy elements initially cool much more quickly than the canopy air space after the switch from radiative gain during the day to radiative loss during the night. Thus in modeling air cooling within a canopy, it is not appropriate to neglect the storage change of heat in the canopy elements or even to assume equal rates of cooling of the canopy air and canopy elements. Here a simple parameterization of radiatively driven cooling of air within the canopy is presented, which accounts implicitly for radiative cooling of the canopy volume, heat storage in the canopy elements, and heat transfer between the canopy elements and the air. Simulations using this parameterization are compared to temperature data from the Morgan-Monroe State Forest (IN, USA) FLUXNET site. While the model does not perfectly reproduce the measured rates of cooling, particularly near the top of the canopy, the simulated cooling rates are of the correct order of magnitude.     

冷藏车温度场不均匀度对蔬菜保鲜效果的影响

为了提高在冷藏运输过程中果蔬的品质,研究了冷藏车厢内部的温度场。冷藏车内合理的温度场,可以保证冷量的均匀分配,节约能耗,降低干耗及冻害损失,提高果蔬保鲜质量。该文以质量损失率、细胞膜渗透率、维生素C含量和叶绿素含量的变化作为评价指标,对不均匀度分别为3.71、5.68和8.36的温度场中贮藏的3种蔬菜(娃娃菜、尖椒和金针菇)品质的变化情况进行比较。结果表明,冷藏车内温度场的均匀程度与果蔬保鲜的效果成正比关系,不均匀度较低的温度场中贮藏的果蔬保持了较好的新鲜度。该文研究为冷藏车的优化设计提供了参考依据。