高温过程中食品模拟物传热的研究

论文摘要

固体食品的热物理性质是验证流态化固体超高温杀菌传热学的关键条件,在微珠状热敏电阻传热模型的基础上,提出适用于食品热物理性质的测量方法,同时研究标定物、介质大小和加热功率对该方法的影响。结果表明以水和甘油为标定物所得到的热敏电阻的特性参数具有最高的准确度,对标准样品导热系数测量的最大相对误差为5.02%;热敏电阻法适用于食品介质导热系数的测量,通过热敏电阻法和热探针法得到样品的导热系数相对偏差小于4%;并进一步研究了食品导热系数和温度之间的关系,在0～100℃,食品导热系数和温度成正相关线性关系。使用魔芋葡甘聚糖热不可逆凝胶（g-KGM）构建新型食品模拟物,并在热物理性质方面验证其适合用作食品模拟物,使用耐高温α-淀粉酶作为指示剂,利用毛细管胶囊包埋技术构建了适合高温研究的时间温度积分器（TTIs）,并对其热失活动力学模型进行测定和验证,其Z值为35.34℃,Ea值为63.2 kJ/mol,结果证明所制作的TTIs具有足够的准确性和实用性。对构建的食品模拟系统进行验证。将食品模拟系统置于湍流热水中加热,测定实际技术参数,然后理论计算相应的技术参数值,从而对新型食品模拟系统进行校验,结果表明该食品模拟系统满足验证试验的要求。在流态化固体超高温设备上采用TTIs方法采集以油脂为流动相的液固流态化超高温杀菌过程中魔芋凝胶试样颗粒中心温度,通过最小绝对致死率差方法（LALD）法计算出表面换热系数hfp值。测算数值与预测值接近,说明流态化超高温杀菌传热学理论基础和计算方法是合理的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 杀菌技术的发展
• 1.2 流态化超高温杀菌技术（FUHTS）及食品模拟系统简介
• 1.2.1 流态化超高温杀菌技术（FUHTS）简介
• 1.2.2 食品模拟系统的研究
• 1.2.3 FUHTS 中食品模拟物的性质要求
• 1.2.4 FUHTS 中食品模拟物研究现状
• 1.2.5 时间温度积分器（time—temperature integrators TTIs）简介
• 1.3 食品导热系数的测定方法
• 1.3.1 稳态测量方法
• 1.3.2 非稳态测量方法
• 1.4 对流换热系数hfp 的测量与计算方法
• 1.5 本论文的主要工作
• 第二章 热敏电阻法测量食品热物理性质的研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料、试剂与设备
• 2.2.1 材料
• 2.2.2 试剂
• 2.2.3 仪器与设备
• 2.3 食品热物理性质的测量方法
• 2.3.1 测量原理
• 2.3.2 探测器及电路设计
• 2.3.3 热敏电阻特性参数的标定
• 2.3.4 食品比热容的测定方法
• 2.3.5 样品大小和加热功率
• 2.3.6 魔芋凝胶的制作
• 2.3.7 不同温度下食品导热系数的测定
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 热敏电阻特性参数的标定结果
• 2.4.2 标准样品的导热系数
• 2.4.3 食品热物理性质测量的精确度
• 2.4.4 热敏电阻法的稳定性
• 2.4.5 测量样品大小和加热功率
• 2.4.5.1 样品大小的影响
• 2.4.5.2 加热功率的影响
• 2.4.6 魔芋与食品导热系数与温度的关系
• 2.4.6.1 食品和魔芋凝胶的导热系数（30℃）
• 2.4.6.2 导热系数和温度的关系
• 2.5 本章小结
• 第三章 利用耐高温α-淀粉酶构建TTIs
• 3.1 引言
• 3.2 材料、试剂与设备
• 3.2.1 材料
• 3.2.2 试剂
• 3.2.3 仪器与设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 耐高温α-淀粉酶酶活的测定
• 3.3.2 耐高温α-淀粉酶毛细管胶囊的制作
• 3.3.3 耐高温α-淀粉酶热反应动力学的研究
• 3.3.4 对构建的TTIs 的热动力学模型进行验证的方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 耐高温α-淀粉酶酶活的测定
• 3.4.2 TTIs 动力学模型的建立
• 3.4.3 对构建的TTIs 的热动力学模型进行验证的结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 食品模拟系统的验证和表面换热系数的验证
• 4.1 引言
• 4.2 材料、试剂与设备
• 4.3 新型食品模拟系统的验证
• 4.3.1 湍流热水中食品颗粒中心温度与理论剩余酶活的计算
• 4.3.2 食品模拟系统中实际酶活的测定
• 4.4 hfp 的理论验证
• 4.4.1 hfp 的理论计算
• 4.4.2 hfp 的实验验证
• 4.4.2.1 采用Matlab 编程由试验数据计算hfp
• 4.4.2.2 实验设计及试验流程
• 4.4.2.3 结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录： 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 基金支持