基于分形理论的火龙果冻干过程数值模拟

目的:分析火龙果冻干过程的干燥特性。方法:基于分形理论和多孔介质传热传质理论,使用COMSOL软件对厚度为8,10,12,14 mm,半径为40 mm的红心火龙果片进行数值模拟,模拟火龙果升华干燥阶段火龙果内部多孔介质内的传热传质过程,获取冰升华过程中冰界面的实时位移,预测升华周期,并进行实验验证。结果:模拟数据与试验数据相吻合,误差较小,脱水速率最大相对误差为12.6%,绝对误差为0.18 g/h;含水率最大绝对误差为5.4%。相同初始速冻温度下,随着厚度的增加,升华干燥阶段时间呈非线性增加;火龙果内部孔隙直径越大,有效扩散系数越大,干燥速度越快,产品品质随之下降。结论:基于分形理论能够实现良好的火龙果冻干过程的数值模拟,综合考虑冻干产品制造周期和品质,10 mm为红心火龙果的最佳厚度。

火龙果真空冷冻干燥的模拟分析和实验研究

为了准确预测冷冻干燥时间,本文基于传热传质理论,利用COMSOL软件对厚度为12 mm、半径为4 cm的红心火龙果片进行建模,模拟升华干燥阶段火龙果内部水蒸气流动耦合热质传递、火龙果温度分布特性、升华界面位移以及冰升华过程,预测升华周期,并通过实验验证模型的可靠性。结果表明:模拟值与实测值相吻合且误差较小,火龙果中心点温度模拟值与实测值绝对误差为0.9℃,火龙果含水率模拟值与实测值相对误差为1.2%,脱水速率模拟值与实测值相对误差为6.63%。本模型可以准确模拟升华干燥过程热质传递动态变化。通过模拟对比不同厚度火龙果片升华周期,同时考虑到冻干制品质量和产量,12 mm为红心火龙果片冻干最佳厚度。