[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

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。