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計算流體力學在果蔬干燥領域的研究進展

2024-04-08 02:41:48李孟卿耿智化朱麗春楊旭海
食品科學 2024年6期
關鍵詞:模型研究

李孟卿,耿智化,朱麗春,張 茜,2,3,楊旭海,2,3,*

(1.石河子大學機械電氣工程學院,新疆 石河子 832000;2.現代農業機械兵團重點實驗室,新疆 石河子 832000;3.綠洲特色經濟作物生產機械化教育部工程研究中心,新疆 石河子 832000)

干燥是一個涉及多學科、多領域的技術門類,在生物、制藥、紡織等眾多行業中占有舉足輕重的地位,在果蔬干燥領域,干燥技術也有廣泛的應用[1]。新鮮果蔬一般具有很高的含水量,如果未及時進行干燥處理,在細菌等微生物的作用下很快會腐爛變質[2]。干燥處理能夠去除產品中的大部分水分,達到延長果蔬保質期的作用[3],同時干燥還能縮減產品的質量和體積,有助于食物后期的儲存和運輸[4]。

據統計,食品干燥所用能源約占工業用能源的15%[5],這表明果蔬干燥是一種高耗能行業,此外果蔬中的營養物質也會隨著干燥進程而部分流失[6],因此降低能耗并提升果蔬干燥質量一直是干燥行業的主要研究方向[7-8]。食品干燥包含著復雜的機理,涉及多相、多尺度以及多物理過程,Thijs[9]稱之為干燥的“多面性”。多相表示干燥過程中有不同相參與其中,包括固體食品的固相、液態水的液相和氣體的氣相;多尺度表示從干燥設備至干燥物料細胞層級的尺度范圍,如干燥機械的宏觀構造和干燥時的細胞收縮現象;而多物理表示干燥時發生的熱量、質量、動量等變化[10]。為更好理解干燥過程,圖1以紅外對流干燥為例直觀展示了蘋果干燥時的狀態。

圖1 蘋果紅外對流……

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