枸杞真空冷冻干燥动力学的数值模拟及分析

摘要：

为探究枸杞真空冷冻干燥过程中的热质迁移,克服应力应变现象不能直观获取的问题,该研究通过对鲜枸杞切片试验图像二值化处理,建立了鲜枸杞真空冷冻干燥的热-质-结构耦合的物理模型,对真空冷冻干燥过程中枸杞温度变化、水分变化以及其内部的应力应变进行了热-质-力耦合分析,并对分析结果进行试验验证.模拟分析结果表明,预冻结过程中,细胞始终在膨胀,当细胞完全冻结时细胞所受应力达到最大,而干燥阶段热质传递对应力影响较小.提高真空冷冻干燥过程中的升温速率,在一定程度上能够缩短冻干所需时间,并且真空冷冻干燥过程中的枸杞样本的含水率下降速率随干燥时间的增大而减小,该变化趋势与Wang and Singh模型更加贴合(R2为0.983).试验验证结果表明,该研究建立的模型能够较好反映并预测真空冷冻干燥过程枸杞样本的温度及应力应变的变化趋势(R2 为 0.857).研究结果可为真空冷冻干燥系统优化和工艺参数的科学制定提供参考.

关键词：动力学、数值模拟、真空冷冻干燥、传热传质、应力应变

所属期刊栏目：39

分类号：TQ028(一般性问题)

资助基金：天津市科技计划项目20YFZCSN980

在线出版日期：2023-05-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：259-268