宁静红，赵延峰，孙朝阳

草莓干冰喷射速冻过程的数值模拟与优化

宁静红，赵延峰，孙朝阳

（天津商业大学天津市制冷技术重点实验室，天津 300134）

为了有效提高速冻后草莓的品质，该研究提出干冰喷射速冻草莓的方法，设计了干冰喷射速冻草莓的速冻间和干冰喷射装置，利用Comsol软件对速冻间内干冰喷射草莓速冻过程的温度场、速度场和压力场进行模拟，研究了不同干冰喷入速度（0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.40、0.50 m/s），喷入口半径（18、20、23、25、30 mm），以及干冰喷入速度为0.20、0.30 m/s时模型内干冰体积分数变化对草莓速冻效果的影响。结果表明：随着干冰入口半径的增加和干冰喷入速度的提高，草莓会更快的冻结。在入口半径为25 mm，流速为0.30 m/s情况下，可以高效实现草莓速冻。对干冰速冻草莓降温性能进行分析，并与现有液氮喷淋速冻草莓降温性能进行比较，结果表明：干冰速冻草莓通过最大冰晶带和草莓完全冻结的时间分别减少63.9%和41.7%，草莓能最大限度地保持原有的新鲜状态和营养成分。对优化的结果进行试验验证，草莓表面温度和中心温度达到标准时误差分别为3.70%和6.03%，草莓干冰速冻前后的品质指标均优于草莓速冻标准。研究结果为进一步开发节能环保的干冰速冻草莓装置提供参考。

冷冻；数值模拟；优化；干冰喷射；草莓

0 引 言

依据时间-温度-耐受性原则，食品的品质依赖于温度，温度越低，食品的储存时间越长[1]。速冻食品近年来在国内外食品消费中的比例逐渐增大。研究者在食品速冻方面进行了大量试验[2-6]和模拟研究[7-12]。……