隧道式微波杀菌及热处理系统的研究
微波杀菌相对传统热杀菌、有加热时间短、加热速度快、营养损失少的优点，与化学灭菌法相比，微波杀菌具有更少的化学残留物，对食品安全有保证。其广泛用于食品灭菌和保存，已经成为一种普及化的食品加工手段。但在微波加热过程中，食品的温度分布不均一直是被关注的热点，其与食品的形状与形态，大小尺寸，介电特性等有直接关联，其温度分布的检测手段也被广为关注。本文从计算机模拟，鱼糜及其模拟食品的配置，微波加热温度分布的检验着手，完善一套完整合理的湿式微波加工系统。 本文主要研究内容如下: 本论文首先使用COMSOL Multiphysics软件，将中国海洋大学自主研制的大型隧道式湿式微波杀菌系统进行参数化建模，基于有限元方法，使用频域分析求解偏微分方程，将电磁波近似成正弦波求解求解电磁场和温度场，借以模拟连续流动流体微波加热效果，模拟了3种形状的食品样品，形状可以涵盖鱼块，鱼糜，鲍鱼，海参等主流海产品模拟结果显示电磁场主要集中于馈口下方。2450MHz下干涉现象减少，XYZ三个方向均较915MHz的电磁波更为混乱，有利于微波食品加热。并显示了三种食品样品的受热情况，以期对实际生产起到指导作用。 随后使用同轴探头工作站通过测定在常温(25℃)下阿拉斯加狭鳕鱼糜的介电参数随频率和含盐量（食盐）的变化，探究了鳕鱼糜在频率100MHz～3 GHz，含盐量0％，1％，2％，3％，4％，5％时介电特性的情况，使用SPSS与Origin进行了绘图和整理。阿拉斯加狭鳕鱼糜介电常数随频率增加衰减较快，随着含盐量增加，介电常数与介电损失率下降速度明显加快。同时预测了鳕鱼糜在915MHz和2450MHz下食盐含量与介电参数的预测方程，与实验值取得较好的相关性。使用同轴探头工作站通过测定鳕鱼糜的介电参数随温度的变化(339.375MHz～2737.8125MHz)，介电常数与温度呈现负相关，介电损失率则与温度呈现正相关。且波动均不大，符合微波杀菌的要求。通过配制各种组分配比不同的模拟食品，与样品鱼糜进行介电常数，介电损失率，穿透深度的比较，从而找到了一种可以介电特性与样品鱼糜相似的模拟食品。 在Lab和RGB模式下分析了F0与颜色变化的关系，在Lab和RGB两种颜色模式下，其确定系数分别为0.95957和0.98512，F0和Z值之间都取得了较好的线性关系，F0对Z值的解释能力较强，是可以此方法判断实际样品的杀菌情况的。采用Lab色彩空间在1≤F0≤12这一区间，以1min作为步长，做图像色彩映射处理，得到微波加热以F0表示的实际热分布图像。另分析了不同环境水浴条件对湿式微波热分布的影响。120℃的环境水得到了理想结果，使用4℃的环境水使得开发内部加热，表面冷却的食品成为了可能。对微波和水浴条件下的鱼糜进行了加热，对水浴和F0不同的鱼糜样品进行了分析对比。发现在标准灭菌F0=8时，微波加热取得更好的质构。
食品加工;隧道式微波杀菌;热处理系统
中国海洋大学
硕士
食品加工与安全
薛长湖
2015
中文
TS205
63
2016-03-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）