計算流體力學(xué)在果蔬干燥領(lǐng)域的研究進展

李孟卿，耿智化，朱麗春，張 茜,2,3，楊旭海,2,3,*

（1.石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械兵團重點實驗室，新疆 石河子 832000；3.綠洲特色經(jīng)濟作物生產(chǎn)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(xué)科、多領(lǐng)域的技術(shù)門類，在生物、制藥、紡織等眾多行業(yè)中占有舉足輕重的地位，在果蔬干燥領(lǐng)域，干燥技術(shù)也有廣泛的應(yīng)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(zhì)[2]。干燥處理能夠去除產(chǎn)品中的大部分水分，達到延長果蔬保質(zhì)期的作用[3]，同時干燥還能縮減產(chǎn)品的質(zhì)量和體積，有助于食物后期的儲存和運輸[4]。

據(jù)統(tǒng)計，食品干燥所用能源約占工業(yè)用能源的15%[5]，這表明果蔬干燥是一種高耗能行業(yè)，此外果蔬中的營養(yǎng)物質(zhì)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(zhì)量一直是干燥行業(yè)的主要研究方向[7-8]。食品干燥包含著復(fù)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(tài)水的液相和氣體的氣相；多尺度表示從干燥設(shè)備至干燥物料細胞層級的尺度范圍，如干燥機械的宏觀構(gòu)造和干燥時的細胞收縮現(xiàn)象；而多物理表示干燥時發(fā)生的熱量、質(zhì)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(tài)。

圖1 蘋果紅外對流……