荔枝輻射強熱力邊界作用果乾品質形成機理研究

《荔枝輻射強熱力邊界作用果乾品質形成機理研究》是依託華南農業大學，由徐鳳英擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：荔枝輻射強熱力邊界作用果乾品質形成機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐鳳英
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

荔枝是我國重要地域特色水果，經濟價值高。荔枝輻射干燥可顯著降低傳熱阻力，改善果乾品質，但乾燥過程中的強熱力邊界作用影響果乾品質的形成，工藝參數調控難度大成為該技術套用的瓶頸。為此，項目組開展了輻射荔枝強熱力邊界作用果乾品質變化的前期機理研究，已獲得初步成果。本研究通過數字重構荔枝邊界層結構，套用介觀LB方法的熱格TD3G19模型，考察其應力張量和缺液區熱通量的本構關係，解析荔枝輻射干燥過程的水分跨層遷移邊界層結構、壓力、溫度的耦合效應，並重點研究荔枝果乾強度、外觀色澤、主成份等品質形成過程的強熱力邊界作用機理。本項目的開展不但可以為荔枝高效、高品質乾燥新技術提供理論依據，也有助於人們深入理解果蔬輻射干燥過程的強熱力邊界作用機制，促進果蔬乾燥產業的發展，因此本研究具有重要的理論價值和實踐意義。

結題摘要

對照申請書內容，項目研究進展順利，取得豐碩產出。截止目前，已發表學術論文25篇，其中SCI論文1篇，EI論文18篇，其他論文7篇；授權國家發明專利3項，授權實用新型專利2項；培養博士研究生1名，碩士研究生1名，提交國家、省部級建議10篇。研究結果包括以下五個方面內容： 1.強熱力輻射干燥過程中荔枝微觀結構的層次性變化的動態監測與分析 強輻射干燥過程中，受水分蒸發影響，荔枝果殼和果肉的形態均不斷變化，並伴隨著水分在兩者間的遷移；三者耦合，機理複雜。我們監測分析了上述動態過程，揭示了荔枝輻射干燥過程中果殼結構孔隙率及分形維數的變化規律。 2.強輻射作用下的荔枝水分跨層遷移與荔枝形態變化互作機理的模型構建與模擬套用 基於質量、能量和動量守恆定律，以及Cahn-Hilliard原理，我們運用Lattice Boltzmann方法，推導了邊界二階導數滑移非平衡外推式，構建了密閉腔體非定常流水分相變不可壓模型，並運用C#編寫了仿真程式，模擬了荔枝微觀結構的速度場變化。同時，根據有限元方法，我們分析了荔枝輻射干燥過程各層結構應力張量與熱通量間的本構關係，構建了荔枝熱力乾燥蒸發移動邊界與跨層輸運耦合模型。模擬結果發現了荔枝輻射干燥水分跨層遷移強熱力邊界耦合效應，量化揭示了熱力乾燥過程荔枝果肉、果殼邊界層的壓降特性及其應力場、速度場分布規律。 3.強輻射作用下缺液區傳熱與荔枝幹燥均勻性機理探討與套用 試驗研究了強輻射作用下荔枝個體果色和含水量的均勻性，分析了荔枝缺液區傳熱的微觀機理,仿真比較了強輻射作用下荔枝的溫升過程及溫度場分布動態，揭示了荔枝輻射干燥過程的輻射強度與能流輸入密度間的關聯性，界定了荔枝幹燥過程中的安全輻射強度。 4.強輻射作用下荔枝果乾品質形成工藝過程控制參數的最佳化 經對比強輻射作用下荔枝多層結構水分蒸發、跨層輸運的水相體積分數的變化過程，探討了荔枝幹燥過程果肉褐變與缺液焦化的機制，分析了其與果乾品質形成的耦合關係，綜合最佳化了輻射荔枝幹燥的關鍵工藝過程參數，指導荔枝高效、高品質節能幹燥。 5.荔枝輻射干燥前處理加工方法的基礎理論研究及相關建言獻策工作履行 我們進行了荔枝幹燥前處理加工方法的基礎理論研究。依照物質與能量互作理論，進行了更廣泛性運用。已在生物質能的最佳化套用、太陽能光伏高效轉化、風險預防等方面認真履行了建言獻策工作。