[发明专利]一种基于CFD的液态罐头食品热杀菌过程的模拟分析方法有效

专利信息
申请号: 201910200727.7 申请日: 2019-03-17
公开(公告)号: CN110020465B 公开(公告)日: 2020-08-11
发明(设计)人: 刘东红;陈舒航;刘懿;周建伟;叶兴乾 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: G06F30/28 分类号: G06F30/28;A23L3/00;G06F113/08;G06F119/14
代理公司: 杭州求是专利事务所有限公司 33200 代理人: 黄欢娣;邱启旺
地址: 310058 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 cfd 液态 罐头食品 杀菌 过程 模拟 分析 方法
【权利要求书】:

1.一种基于CFD的液态罐头食品热杀菌过程的模拟分析方法,其特征在于,包括:

a、基于待分析的液态罐头食品及待分析的热杀菌过程,采集数据,简化处理后,建立罐头传热模型;

b、基于上述模型,确定控制方程、初始条件、边界条件,剖分网格,导入到COMSOLMultiphysics软件中,进行CFD求解;

c、基于CFD求解的结果进行相应后处理,分析热杀菌过程;

所述步骤a具体为:

采集的数据包括:罐头内液态食品的密度、动力粘度、恒压热容、导热系数、罐头的几何尺寸、罐头内的液面高度、顶隙大小,以及热杀菌工艺中杀菌温度随时间变化曲线;所述简化处理为:罐体内液体和气体近似为均匀对称;罐壁厚度近似为均一;液体在罐内壁近似为无滑移;加热过程中罐体近似为不发生形变;罐头外壁处的温度近似为杀菌温度,罐内溶液及顶部气体的界面为水分蒸发的湿表面;

所述罐头传热模型为:基于罐头的几何尺寸、液面高度及顶隙大小建立的二维轴对称模型;

所述步骤b具体为:

所述控制方程为:以层流、湿空气中的传热、空气中的水分输送为待分析的物理场,并结合热湿、水分输送、非等温流动这三种物理场耦合关系,确定的CFD控制方程;初始条件为:各向速度为零,初始温度为室温,初始湿度为环境相对湿度,初始压力为罐头真空度;所述边界条件包括:罐头外壁处的温度边界条件,湿表面上的蒸发率函数及边界热源,罐壁无滑移边界;剖分网格的方法为:由物理场对精度的要求进行网格剖分;然后根据工艺要求设定求解时长,在COMSOL Multiphysics中进行CFD计算,得到热杀菌过程中每一点的相应物理量随时间的变化情况。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤c具体为:

应用CFD后处理对热杀菌过程中物理场变化进行分析:通过流线图分析罐头内溶质及顶部气体流动速度变化、通过温度分布云图分析热杀菌过程中不同阶段的温度变化、通过压力等值线分析罐头内压力变化;结合热力杀菌强度公式及食品品质降低公式,由温度计算杀菌强度F值及食品营养保留C值。

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