計算流體力學在果蔬干燥領域的研究進展

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……