微波加热土豆泥过程中温度和失水量数值模拟

作     者：赵忠健 付志强 姬羽西 刘昊喆 周传浩 郭晋婷 段利英 ZHAO Zhongjian;FU Zhiqiang;JI Yuxi;LIU Haozhe;ZHOU Chuanhao;GUO Jinting;DUAN Liying

作者机构：天津科技大学轻工科学与工程学院天津300457 天津科技大学包装创新设计实验室天津300457 唐山学院机电工程学院河北唐山063000 

基　　金：天津市教委科研计划(自然科学)(2019KJ209) 

出 版 物：《包装工程》 (Packaging Engineering)

年 卷 期：2024年第45卷第11期

页      码：136-144页

摘      要：目的探究微波加热不同体积分数的多孔介质食品的温度和失水量变化。方法本文采用盘装土豆泥为研究对象,在COMSOL Multiphysics 6.0软件中建立耦合电磁场、流场、传热和传质的三维多孔介质有限元模型,通过实验验证该模型的准确性,并预测不同体积分数的土豆泥的温度分布、特征点的瞬态温度变化和失水量变化。结果600 s内土豆泥上表面温度分布的仿真与实验结果一致,且冷点和热点RMSE值分别为1.23℃和1.92℃,平均误差分别为3.9%和3.7%。5个特征点的瞬态温度变化仿真与实验结果的RMSE值最大为1.146℃,温度均匀系数COVT的RMSE值为0.0081;仿真失水量变化与实验结果的RMSE值为0.9631 g,平均误差为3.69%,表明仿真模型具有可靠性。基于此模型,发现随着土豆泥体积分数增大,冷热点的温度呈现非线性升高。不同体积分数下的5个特征点瞬态温度在360 s前均呈现非线性升高,360 s后温度逐渐平稳;失水量在60 s后明显增大,在360 s后呈线性增长。结论体积分数和加热时长对土豆泥的微波加热过程有明显影响。为食品包装开发人员从空间和时间上了解食品的微波加热过程提供了理论基础,为食品包装材料或结构设计提供了帮助。

主 题 词：多孔介质 加热时长 温度分布 失水量 体积分数 

学科分类：0832[0832] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 083201[083201] 

D　O　I：10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.11.016

馆 藏 号：203128204...