弱磁場(chǎng)對(duì)食品凍結(jié)過(guò)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(guò)了對(duì)微波、超聲波、高壓力場(chǎng)、高壓靜電場(chǎng)等物理場(chǎng)的研究，逐漸轉(zhuǎn)向了一個(gè)以往涉獵較少的領(lǐng)域——磁場(chǎng)。通過(guò)應(yīng)用磁場(chǎng)的非熱效應(yīng)結(jié)合食品加工工藝對(duì)食品進(jìn)行微處理，使其保持原有的色澤、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)，這已經(jīng)成為一個(gè)新興的學(xué)科交叉領(lǐng)域。
　　 本文主要研究通過(guò)對(duì)食品的凍結(jié)過(guò)程施加磁場(chǎng)，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(jì)并搭建了磁場(chǎng)輔助凍結(jié)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，基于實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)水

2、、生理鹽水、豬肉三種樣本進(jìn)行了冷凍實(shí)驗(yàn)。通過(guò)施加不同強(qiáng)度、不同類型的磁場(chǎng)并與無(wú)磁場(chǎng)下的自然凍結(jié)情況進(jìn)行對(duì)比，針對(duì)不同的樣本得到了一系列結(jié)論，然后通過(guò)歸納總結(jié)得出食品凍結(jié)過(guò)程中磁場(chǎng)影響的一般性規(guī)律。
　　 對(duì)不同磁場(chǎng)類型、強(qiáng)度作用下水和生理鹽水的凍結(jié)過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)直流磁場(chǎng)和交變磁場(chǎng)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(guò)冷度，而且過(guò)冷度的增大與磁場(chǎng)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(duì)象時(shí)，直流磁場(chǎng)影響下豬

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

4、的過(guò)渡。通過(guò)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)的主要影響參數(shù)是對(duì)流換熱系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和相交潛熱，不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)三種參數(shù)的影響呈現(xiàn)出多極化趨勢(shì)。同時(shí)磁場(chǎng)對(duì)三種參數(shù)的影響是不可分割的，磁場(chǎng)下凍結(jié)過(guò)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(shí)驗(yàn)和模擬計(jì)算的方法研究磁場(chǎng)對(duì)凍結(jié)過(guò)程的影響，并從微觀和宏觀角度對(duì)磁場(chǎng)的作用機(jī)理進(jìn)行了解釋。從微觀角度來(lái)說(shuō)，磁場(chǎng)影響了水分子的運(yùn)動(dòng)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