采后球形果實(shí)熱處理過程中的熱物理研究.pdf

1、我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，水果的栽培面積和總產(chǎn)量在世界上名列前茅，但由果實(shí)腐敗造成的損失十分嚴(yán)重。貯前熱處理是近年來頗受關(guān)注的水果采后保鮮方法之一，它具有殺菌、殺蟲、保鮮且無化學(xué)殘留等優(yōu)點(diǎn)，它一般是指用高于果蔬成熟季節(jié)溫度對果蔬進(jìn)行采后處理的一種技術(shù)。
　　 國內(nèi)外大量研究證明：熱處理能推遲蘋果、桃等果蔬軟化，保持果蔬色澤鮮艷，改善果蔬風(fēng)味，有效抑制乙烯釋放，鈍化某些衰老酶活性，且可有效清除細(xì)胞內(nèi)的活性氧，延緩果蔬成熟和衰老，提高果

2、蔬抗性，抑制某些生理病害，防止或減輕冷害發(fā)生，可顯著降低果蔬腐爛指數(shù)，防止果實(shí)腐爛，是一種有效延長果實(shí)貯藏壽命的物理方法。
　　 但值得注意的是，熱處理的溫度過低或處理時間太短，則達(dá)不到理想效果，溫度過高或處理時間太長，則造成果皮變色、異常軟化、失水和損傷等熱傷害。由此可見，掌握熱處理過程中果實(shí)內(nèi)部傳熱速率影響因素，掌握其內(nèi)部溫度場分布，以將熱傷害最小化，顯得很有必要。
　　 隨著測溫技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和測量儀器精度的提高，

3、使果實(shí)熱物性及內(nèi)部溫度動態(tài)值的測試更為準(zhǔn)確快捷，這在果實(shí)熱處理上，無論試驗(yàn)研究，還是理論模型的建立上，都提高了準(zhǔn)確性。而FLUENT軟件的在食品工業(yè)的成功應(yīng)用，使得模型計(jì)算精度和穩(wěn)定性更高，卻節(jié)省了時間。
　　 提高熱處理效率，則要求對熱處理中兩個環(huán)節(jié)外界與果實(shí)之間的對流換熱和果實(shí)內(nèi)部導(dǎo)熱中的影響因素加以研究。鑒于此，本文對貯前熱處理過程中果實(shí)的生物參數(shù)與環(huán)境參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)測試，并通過實(shí)驗(yàn)研究及模型計(jì)算，研究其對果實(shí)傳熱速率影響關(guān)

4、系進(jìn)行基礎(chǔ)研究，為果實(shí)貯藏加工業(yè)提供可靠的理論和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　 實(shí)驗(yàn)測量了15種果實(shí)的熱物性參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)、密度和比熱容，并由此計(jì)算出果實(shí)的熱擴(kuò)散率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：果實(shí)熱擴(kuò)散率相差不大，分布在4×10-8m2/S左右。通過相似理論和量綱分析法，以蘋果、番茄做實(shí)驗(yàn)材料，來確定果實(shí)熱空氣處理中不同狀態(tài)下的表面對流換熱系數(shù)值h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：h值隨空氣流速的增大而增加；h值隨著果實(shí)徑向尺寸的增大而減?。粚?shí)驗(yàn)比較了相同徑向尺寸和相同工況

5、下的銅管、蘋果和番茄h值，蘋果、番茄的值比銅管的大很多，蘋果、番茄等果實(shí)作為做為生物體，含有大量水分，在熱空氣的作用下，果實(shí)表面和其周圍空氣之間存在著蒸汽壓差，由于出現(xiàn)了流體相變，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)Q熱效果的顯著增強(qiáng)；相同工況下，相同徑向尺寸番茄的h值比蘋果的略大，這可能由于番茄的含水率比蘋果的略大，蒸騰作用影響較大，進(jìn)而增強(qiáng)了換熱效果；利用實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則關(guān)系式計(jì)算出徑向尺寸大小分別為0.040～0.080m的蘋果在1～4m/s空氣流速下的h值，利用經(jīng)

6、驗(yàn)公式確定徑向尺寸大小分別為0.040～0.080m的蘋果在1～4m/s水循環(huán)流速下的h值，并通過對雷諾數(shù)的計(jì)算，確定流體狀態(tài)視為層流。
　　 實(shí)驗(yàn)研究了果實(shí)熱擴(kuò)散率、加熱介質(zhì)流速和果實(shí)直徑大小對果實(shí)熱處理過程中傳熱速率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：熱擴(kuò)散率越大，升溫速率越快；熱水處理下果實(shí)內(nèi)部升溫速率明顯快于熱空氣處理；果實(shí)尺寸大小、熱處理方式或介質(zhì)流速相比，熱擴(kuò)散率對果實(shí)升溫速率的影響很??；總體來說，由果實(shí)種類和樣式引起的擴(kuò)散率的不

7、同，在實(shí)際熱處理中不會影響加熱時間；風(fēng)速對果實(shí)升溫速率影響顯著；風(fēng)速越大，果實(shí)與外界換熱越強(qiáng)，則其升溫速率越快；可見，在實(shí)際熱處理中，需使容器中氣流分布均勻；熱水循環(huán)速度的變化對加熱時間影響很小，熱水循環(huán)速度只是提供均勻的溫度場；實(shí)際熱處理中，只需很小的熱水循環(huán)速度，保證均勻的溫度場即可；徑向尺寸對果實(shí)升溫速率影響顯著；徑向尺寸越小，果實(shí)與外界換熱越強(qiáng)，則其升溫速率越快。
　　 根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，熱處理方式及風(fēng)速和果實(shí)直徑對其熱