草莓干冰喷射速冻过程的数值模拟与优化

• 作者: 宁静红 赵延峰 孙朝阳
• 来源期刊: 农业工程学报
• 关键词: 冷冻 数值模拟 优化 干冰喷射 草莓
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 农产品加工工程|Agricultural Produce Processing Engineering
• 页码范围: 306-314
• 页数: 9页
• 分类号: TB61
• 语种: 中文
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.036

摘要

为了有效提高速冻后草莓的品质,该研究提出干冰喷射速冻草莓的方法,设计了干冰喷射速冻草莓的速冻间和干冰喷射装置,利用Comsol软件对速冻间内干冰喷射草莓速冻过程的温度场、速度场和压力场进行模拟,研究了不同干冰喷入速度(0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.40、0.50 m/s),喷入口半径(18、20、23、25、30 mm),以及干冰喷入速度为0.20、0.30 m/s时模型内干冰体积分数变化对草莓速冻效果的影响.结果表明:随着干冰入口半径的增加和干冰喷入速度的提高,草莓会更快的冻结.在入口半径为25 mm,流速为0.30 m/s情况下,可以高效实现草莓速冻.对干冰速冻草莓降温性能进行分析,并与现有液氮喷淋速冻草莓降温性能进行比较,结果表明:干冰速冻草莓通过最大冰晶带和草莓完全冻结的时间分别减少63.9％和41.7％,草莓能最大限度地保持原有的新鲜状态和营养成分.对优化的结果进行试验验证,草莓表面温度和中心温度达到标准时误差分别为3.70％和6.03％,草莓干冰速冻前后的品质指标均优于草莓速冻标准.研究结果为进一步开发节能环保的干冰速冻草莓装置提供参考.