基于三维扫描和射频加热的食品升温过程模拟

为提升模拟精度,以马铃薯为例,选取两种不规则形状的样品,运用三维扫描仪获取精确的几何模型,导入多物理场耦合有限元软件中,求解其在不同功率/电压下射频加热过程中的温度分布,并进行试验验证。结果表明,射频加热40min后,模拟计算结果的温度分布、最高与最低温度值以及内部点升温曲线均与试验结果较一致,两种样品的模拟精度均达90%以上。三维扫描方法适用于射频加热不规则样品的模拟,且样品形状的差异以及极板电压的变化均未影响射频加热模拟的精确性。

不同形状尺寸冷冻牛肉的射频解冻均匀性探究

分别选取不同形状、厚度、底面积和放置方式的8种冷冻牛肉样品,采用频率为40.68 MHz的小型射频解冻炉进行解冻试验;基于试验数据,建立并求解计算机模型,预测样品的解冻升温速率和温度分布,并计算其解冻均匀性系数。结果表明,模拟计算得到的温度值与试验值契合度较高;所有牛肉样品的解冻速率整体上呈线性上升的趋势(相变温度区上升较缓慢)。厚度大的样品解冻速度快,但解冻均匀性较差;相同厚度的样品,底面积越大,解冻速度越慢,解冻均匀性较好;当样品垂直放置时,长方体样品出现严重过热现象,最高温度达到了55.2℃,解冻均匀性较差,而圆柱体样品的最高温度为36.6℃,解冻均匀性相对较好。

黑胡椒颗粒的介电特性混合方程研究

通过介电混合方程对黑胡椒颗粒的介电特性进行推算,对比模拟值与实验值以验证介电特性混合方程的适用性。以黑胡椒颗粒为研究对象,测定压缩黑胡椒粉的介电特性,并运用介电特性混合方程-CRIME方程、LLLE方程、BE方程计算获得胡椒颗粒的介电特性,随后运用COMSOL Multiphysics软件建立静电场-热传导双向耦合模型对射频加热仿真,并通过27.12MHz,12 k W的平行极板式射频系统进行加热实验验证。采用CRIME方程获得的胡椒颗粒介电特性运用在仿真中与试验结果温度分布为最接近。作者证明了通过压缩胡椒粉末介电特性代入CRIME方程能够有效获得黑胡椒颗粒的介电特性,这有助于工业生产中颗粒物料射频加热工艺的研发。