CFD在食品储运设备研发中的应用

合理的流场是保障食品储运品质的关键因素之一。计算流体力学(CFD)在分析食品储运设备流场、优化设备内部结构等方面提供理论基础。通过查阅相关文献资料,介绍了CFD求解的基本理论,着重分析了CFD在国内外冷藏库和冷藏车研发中的应用研究现状,探讨了CFD模拟过程中的一些问题,提出了CFD在食品储运设备研发中应用的建议和趋势,包括提高模型科学性、提高网格质量以及选择合适的求解模型等。研究结果对运用CFD进行食品储运设备的研发有一定的指导意义。     

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。     

冷藏运输厢体结构对流场影响的数值模拟

为了研究不同冷藏运输厢体结构对冷藏运输环境均匀性的影响,该文针对3种厢体,冷藏运输中比较常用的“上进上出”式厢体和“上进下出”式厢体以及华南农业大学研制的“差压式”厢体建立了三维紊流数值计算模型,并运用FLUENT软件,采用SIMPLE算法和壁面函数法对3种厢体的空载和满载结构模型进行风速流场的数值计算,得到了3种厢体的风速云图和矢量图。通过厢中不同截面的对比分析,发现“差压式”厢体无论是处于空载还是满载时内部流场都比“上进下出”和“上进上出”式厢体的流场均匀;“上进下出”式厢体满载时的风速流场比空载时和“上进上出”式厢体的流场更均匀;“上进上出”式厢体无论是处于空载还是满载时,厢体内部的风速梯度较大,流场均匀性一般。研究结果对于冷藏运输厢体结构的优化设计具有一定参考价值。     

番茄差压预冷过程中的通风阻力特性

为解决番茄差压预冷包装箱开孔率的设计问题,建立了差压预冷试验装置。通过改变预冷风速、开孔率、包装箱长度等因素,研究各因素对包装箱两端压差和装置能耗的影响,分析番茄的通风阻力特性。结果表明：番茄的通风阻力特性可用Ramsin方程表述;包装箱两端的压差随风速的增大而增大;在风速相同的情况下,压差随包装箱两侧开孔率的增大而减小;包装箱两端的压力损失与包装箱长度呈线性关系;装置能耗与预冷风速呈线性关系;优化了不同长度番茄预冷包装箱的开孔率的取值范围。研究结果对番茄差压预冷包装箱的设计具有一定的参考价值。     

果蔬传热传质研究进展

采后果蔬仍然具有生物特性,在贮藏或销售过程中会进行新陈代谢,这个过程伴随着热量交换和质量传递,研究该过程有利于掌握果蔬的品质变化规律,优化贮运设备.在阐述果蔬传热传质过程中水分迁移基本原理的基础上,综述了目前在果蔬传热传质研究上应用较广泛的方法,包括试验方法、数学模型方法和CFD方法,并分析比较了不同方法的特点.其中,试验研究具有准确、直观性强等特点,但往往需要投入较大的成本;数学模型方法为果蔬品质变化的预测提供了新途径;数学模型和CFD方法具有不受果蔬季节性限制等优点,但需对结果进行修正和验证.     

蓄冷保温箱真空隔热蓄冷控温传热模型与验证

为掌握不同参数对蓄冷控温特性的影响,建立了真空隔热蓄冷控温试验平台,以脐橙为试验对象,根据热平衡理论,建立蓄冷控温传热数学模型,并进行试验验证,进一步分析了不同参数对蓄冷控温特性的影响。数学模型计算结果表明,随着真空隔热板厚度的增加,在0~8℃温度的控温时间越长;当外界恒温30℃、真空隔热板厚度为25 mm时,0~8℃温区控温时长为106.14 h。试验结果表明,模型计算结果与试验结果吻合,控温时长平均误差为2.60%;当外界平均温度为33.5℃、真空隔热板厚度为20 mm、有太阳辐射时,在30 min内试验平台内温度由29.5℃降至7.2℃,降温速度较快。应用数学模型分析不同参数影响,结果表明:不同车速对传热速率的影响不显著;传热速率随着真空绝热板厚度的增加而下降,下降趋势呈指数变化;相同控温时长时,所需蓄冷剂质量与真空绝热板厚度呈指数变化;真空绝热板越厚,温度下降速率越快;太阳辐射会使控温时长缩短13.79%。该研究结果为蓄冷控温型运输装备的结构优化设计及蓄冷剂的选型、用量提供一定的参考价值。     

气调保鲜液氮充注沉浸式汽化器工作特性研究

针对液氮充注气调方式液氮温度较低,直接充注将对果蔬产生冻害问题,为提高液氮汽化器出口温度的控制精度,提高冷量利用率,设计了一种蓄冷液氮充注沉浸式汽化器并搭建试验平台,研究盘管长度、蓄冷剂类型和液氮流量等因素对汽化器工作特性的影响。基于传热理论建立了汽化器出口温度计算模型。计算得到的汽化器出口温度与试验值基本一致,相对误差为2.01%和8.06%。试验结果表明:盘管长度、蓄冷剂类型和液氮流量都对汽化器工作特性有显著影响,盘管长度和液氮流量与充注时间呈线性关系,随着盘管长度增加或液氮流量减小,相关系数升高;当盘管长度为3 m、液氮流量为0.0075 kg/s和蓄冷剂类型为水时,汽化器的换热性能较佳,而当盘管长度为3 m、液氮流量为0.01 kg/s和蓄冷剂类型为水时,汽化器的蓄冷效率较佳。     

保鲜运输用管道式加湿装置的设计与试验

【目的】研究厢内管道式超声波加湿装置的工作特性,提高保鲜运输加湿系统的工作性能,改善保鲜环境的湿度均匀性。【方法】设计了一套管道式加湿装置,搭建保鲜运输加湿系统试验平台并研究水雾输送管管径(12.5,19.0和25.4mm)、开孔数(2,4,6和8孔)、水雾输送风机电压(12,18和24V)、回风道风速(4,6和8m/s)对加湿特性的影响。【结果】水雾输送管管径、回风道风速、水雾输送管开孔数、水雾输送风机电压对加湿均匀性的影响程度依次减小;在水雾输送管管径为25.4mm、回风道风速为4m/s、水雾输送管开孔数为4孔、水雾输送风机电压为24V时,厢内相对湿度标准差最低,为2.92;在回风道风速为8m/s、水雾输送风机电压为24V、水雾输送管开孔数为8孔、水雾输送管管径为25.4mm时,加湿速率最高,加湿时间为372s。【结论】综合考虑确定水雾输送管管径25.4mm、回风道风速4m/s、水雾输送管开孔数4孔、水雾输送风机电压24V为保鲜运输用管道式加湿装置的最优参数组合。     

果蔬贮藏加湿技术研究现状与发展趋势

果蔬贮藏环境中适当的湿度可以抑制果蔬水分的蒸发,从而减少果蔬的干耗并保持果蔬的鲜脆,延长保鲜周期。在文献检索的基础上,根据不同加湿原理,对现有加湿技术进行分类,分析在果蔬贮藏领域常用加湿装置的工作原理和组成,同时对各种加湿方式的性能进行对比,提出了加湿方式的展望,以促进该技术的发展与应用。     

荔枝运输保鲜模式对货架期品质变化的影响

为研究不同运输保鲜模式对货架期荔枝品质变化的影响,在模式可调保鲜试验平台上开展试验,并采用“桂味”荔枝作为试验材料,研究了荔枝果实在气调、控温控湿和仅控温等3种不同保鲜模式下贮藏10 d后,在低温陈列柜上货架期30 h内品质变化的情况.结果表明,在货架期内仅控温荔枝的好果率、色差L*和b*值下降速度显著比其他两种处理荔枝要大;气调处理与控温控湿处理荔枝果实在货架期内的品质变化差异不显著;货架期内不同保鲜模式对荔枝果实的可滴定酸和可溶性固形物含量变化影响较小,前者维持在1.1～12,g/100 mL,后者维持在19.5～20° Brix.