微波復(fù)熱米飯過程溫度分布規(guī)律的研究以及傳熱模型的建立.pdf

1、方便米飯具有易攜帶、食用方便、健康安全等特點(diǎn),深受米食消費(fèi)者的喜愛。微波作為一種新型加熱方式,具有整體加熱、速度快、營(yíng)養(yǎng)損失少等優(yōu)勢(shì),在米飯復(fù)熱中的應(yīng)用越來越廣泛。微波復(fù)熱米飯的關(guān)鍵是加熱的均勻性,影響微波加熱均勻性的因素有食品的形狀、大小、熱特性和介電性等。本研究分析了與米飯微波復(fù)熱有關(guān)的熱物性和介電性,以圓柱型米飯作為研究對(duì)象,考察不同半徑和高度直徑比米飯微波復(fù)熱過程的溫度分布規(guī)律,通過對(duì)加熱均勻性進(jìn)行分析,選取最優(yōu)的米飯尺寸,并運(yùn)

2、用數(shù)學(xué)模型來預(yù)測(cè)微波復(fù)熱的溫度分布,探究作用機(jī)制。
　　 首先根據(jù)非穩(wěn)態(tài)熱線法設(shè)計(jì)一種含加熱絲的穩(wěn)壓電路,并結(jié)合在線測(cè)溫的方法測(cè)定米飯的導(dǎo)熱系數(shù)。運(yùn)用差示掃描量熱儀研究了米飯比熱與溫度的關(guān)系。采用介電特性測(cè)定儀結(jié)合程序控溫研究頻率和溫度對(duì)米飯介電特性的影響,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行回歸擬合和相關(guān)性分析。結(jié)果表明:溫度對(duì)米飯的比熱和介電損耗影響顯著,而對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)和介電常數(shù)影響較?。活l率為915MHz時(shí)米飯的介電常數(shù)大于頻率為2450MHz時(shí)的

3、介電常數(shù),介電損耗因數(shù)則相反。
　　 研究樣品尺寸大小對(duì)微波復(fù)熱米飯過程溫度分布規(guī)律的影響。選擇三種不同半徑和四種高度／直徑比的圓柱型米飯作為研究對(duì)象,運(yùn)用微波工作站和光纖溫度探針測(cè)定樣品內(nèi)部溫度,探討微波復(fù)熱米飯的溫度分布規(guī)律,得到在相同半徑下,隨高度／直徑比的增加,米飯內(nèi)部溫度熱點(diǎn)由中心向周圍轉(zhuǎn)移；在L／D≤0.75時(shí),半徑增大導(dǎo)致溫度熱點(diǎn)向幾何中心區(qū)域集中。在0.75≤L／D≤1.25時(shí),半徑增大溫度熱點(diǎn)向邊角和表面轉(zhuǎn)移。

4、并選擇基于標(biāo)準(zhǔn)偏差的溫度變化系數(shù)(COV)分析溫度均勻性,確定了微波加熱均勻性最好的圓柱型米飯(半徑4 cm,高度4 cm)。
　　 本文根據(jù)能量守衡定律、傅里葉方程等傳熱理論構(gòu)建圓柱型米飯微波復(fù)熱的傳熱模型,采用朗伯定律計(jì)算微波吸收功率,結(jié)合符合米飯?zhí)匦缘某踔岛瓦吔鐥l件,用數(shù)值算法有限差分法(FDM)處理數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件MATLAB進(jìn)行編程,實(shí)現(xiàn)數(shù)值預(yù)測(cè)米飯微波加熱過程中的溫度分布規(guī)律。同時(shí)結(jié)合模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn),將