弱磁場對食品凍結(jié)過程影響的研究.pdf

1、隨著目前食品產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，近代的食品冷凍冷藏經(jīng)過了對微波、超聲波、高壓力場、高壓靜電場等物理場的研究，逐漸轉(zhuǎn)向了一個以往涉獵較少的領(lǐng)域——磁場。通過應(yīng)用磁場的非熱效應(yīng)結(jié)合食品加工工藝對食品進(jìn)行微處理，使其保持原有的色澤、風(fēng)味、營養(yǎng)，這已經(jīng)成為一個新興的學(xué)科交叉領(lǐng)域。
　　 本文主要研究通過對食品的凍結(jié)過程施加磁場，獲得其非熱效應(yīng)的影響規(guī)律，從而提高食品冷凍的效率。結(jié)合研究目的，本文設(shè)計并搭建了磁場輔助凍結(jié)實驗臺，基于實驗臺對水

2、、生理鹽水、豬肉三種樣本進(jìn)行了冷凍實驗。通過施加不同強(qiáng)度、不同類型的磁場并與無磁場下的自然凍結(jié)情況進(jìn)行對比，針對不同的樣本得到了一系列結(jié)論，然后通過歸納總結(jié)得出食品凍結(jié)過程中磁場影響的一般性規(guī)律。
　　 對不同磁場類型、強(qiáng)度作用下水和生理鹽水的凍結(jié)過程進(jìn)行了實驗研究，發(fā)現(xiàn)直流磁場和交變磁場均能夠降低水和生理鹽水的最低不結(jié)晶溫度從而增大過冷度，而且過冷度的增大與磁場強(qiáng)度均能構(gòu)成不同的函數(shù)關(guān)系。當(dāng)以豬肉為研究對象時，直流磁場影響下豬

3、肉凍結(jié)過程的冷凍速率隨磁場強(qiáng)度的變化出現(xiàn)多極值現(xiàn)象，磁場強(qiáng)度是決定因素。當(dāng)磁場強(qiáng)度為4.6G時，磁場會加快凍結(jié)速率，促進(jìn)凍結(jié)過程的進(jìn)行，而且對凍結(jié)的加速作用最為顯著;當(dāng)磁場強(qiáng)度大于9.0G而小于18.0G時，磁場反而會延長凍結(jié)時間，降低凍結(jié)速率，延緩凍結(jié)過程。
　　 對磁場下豬肉的凍結(jié)過程進(jìn)行數(shù)值模擬，建立磁場下豬肉冷凍過程有限差分傳熱模型，充分考慮了對流換熱的影響和熱物性參數(shù)的變化，同時采用潛熱累加判斷法來實現(xiàn)由相變區(qū)到凍結(jié)區(qū)

4、的過渡。通過數(shù)值模擬與實驗結(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)磁場的主要影響參數(shù)是對流換熱系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和相交潛熱，不同的磁場強(qiáng)度對三種參數(shù)的影響呈現(xiàn)出多極化趨勢。同時磁場對三種參數(shù)的影響是不可分割的，磁場下凍結(jié)過程的宏觀變化是這三種參數(shù)綜合作用的結(jié)果。
　　 本文分別采用實驗和模擬計算的方法研究磁場對凍結(jié)過程的影響，并從微觀和宏觀角度對磁場的作用機(jī)理進(jìn)行了解釋。從微觀角度來說，磁場影響了水分子的運動軌跡，導(dǎo)致水分子內(nèi)能、徑向分布函數(shù)和氫鍵結(jié)構(gòu)等的變