茄子切块冻结过程中的水分迁移与数值模拟

本研究论文聚焦于"多孔含湿食品冻结过程中的水分迁移规律模拟"，由谢堃、陈天及等学者合作完成，以茄子切块作为实验对象，旨在深入理解这一复杂现象。他们利用数值模拟技术，针对强制对流和接触导热两种冷冻条件，分析了冷冻过程中温度场和湿度场的变化。在模型构建中，研究人员特别关注茄子内部的多孔结构，并通过变物性参数来模拟不同冻结速度和厚度对其温度变化和水分迁移的影响。 实验结果显示，茄子在冻结过程中，内部水分显著向冻结表面迁移，这种迁移主要在冻结开始阶段发生。冻结温度越低以及样品厚度增加，水分迁移量也随之增大。具体来说，强制对流冻结下，当风温降低10℃（从-20℃到-40℃）时，样品中心的水分迁移量增加1.32%，而厚度从24mm增至42mm时，迁移量增大2.75%。相比之下，接触导热冻结情况下，同样温度变化（-20℃到-40℃）使得样本中心水分迁移量增长0.68%，厚度差异对应的迁移量增加更为显著，为3.47%。 研究还指出，相较于对流换热方式，采用导热冻结方式可以实现更快的冻结速度。这些发现对于食品工业中的冷冻处理工艺优化具有重要意义，有助于提升食品质量控制和生产效率，同时也有助于理论研究者更好地理解多孔含湿食品冻结过程中的基本物理机制。 该研究得到了高等学校博士学科点专项科研基金的资助，作者谢堃专注于食品冷冻冷藏及冻干领域的研究，而陈天及教授则主要在食品冷冻及加工贮藏方向有深入工作。论文发表在中国科技论文在线平台上，对于食品科学和技术领域的专业人士和研究人员来说，这篇论文提供了宝贵的数据和理论支持，为今后同类问题的研究奠定了基础。