弱磁場對食品凍結過程影響的研究.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)過了對微波、超聲波、高壓力場、高壓靜電場等物理場的研究，逐漸轉向了一個以往涉獵較少的領域——磁場。通過應用磁場的非熱效應結合食品加工工藝對食品進行微處理，使其保持原有的色澤、風味、營養(yǎng)，這已經(jīng)成為一個新興的學科交叉領域。
　　 本文主要研究通過對食品的凍結過程施加磁場，獲得其非熱效應的影響規(guī)律，從而提高食品冷凍的效率。結合研究目的，本文設計并搭建了磁場輔助凍結實驗臺，基于實驗臺對水

2、、生理鹽水、豬肉三種樣本進行了冷凍實驗。通過施加不同強度、不同類型的磁場并與無磁場下的自然凍結情況進行對比，針對不同的樣本得到了一系列結論，然后通過歸納總結得出食品凍結過程中磁場影響的一般性規(guī)律。
　　 對不同磁場類型、強度作用下水和生理鹽水的凍結過程進行了實驗研究，發(fā)現(xiàn)直流磁場和交變磁場均能夠降低水和生理鹽水的最低不結晶溫度從而增大過冷度，而且過冷度的增大與磁場強度均能構成不同的函數(shù)關系。當以豬肉為研究對象時，直流磁場影響下豬

3、肉凍結過程的冷凍速率隨磁場強度的變化出現(xiàn)多極值現(xiàn)象，磁場強度是決定因素。當磁場強度為4.6G時，磁場會加快凍結速率，促進凍結過程的進行，而且對凍結的加速作用最為顯著;當磁場強度大于9.0G而小于18.0G時，磁場反而會延長凍結時間，降低凍結速率，延緩凍結過程。
　　 對磁場下豬肉的凍結過程進行數(shù)值模擬，建立磁場下豬肉冷凍過程有限差分傳熱模型，充分考慮了對流換熱的影響和熱物性參數(shù)的變化，同時采用潛熱累加判斷法來實現(xiàn)由相變區(qū)到凍結區(qū)

4、的過渡。通過數(shù)值模擬與實驗結果對比，發(fā)現(xiàn)磁場的主要影響參數(shù)是對流換熱系數(shù)、導熱系數(shù)和相交潛熱，不同的磁場強度對三種參數(shù)的影響呈現(xiàn)出多極化趨勢。同時磁場對三種參數(shù)的影響是不可分割的，磁場下凍結過程的宏觀變化是這三種參數(shù)綜合作用的結果。
　　 本文分別采用實驗和模擬計算的方法研究磁場對凍結過程的影響，并從微觀和宏觀角度對磁場的作用機理進行了解釋。從微觀角度來說，磁場影響了水分子的運動軌跡，導致水分子內能、徑向分布函數(shù)和氫鍵結構等的變