超高静压下食品压致升温的预测及数学模型建立

流体力学模型与数值模拟在食品加工中的应用摘要流体力学模型和数值模拟作为一种研究流体运动的方法，在食品加工领域中得到了广泛的应用。

本文通过对流体力学模型和数值模拟在食品加工中的应用进行分析和总结，探讨了这些方法在食品加工中的优势和局限性，并指出了未来的发展方向。

引言食品加工是指将原料加工成成品食品的过程。

在食品加工过程中，流体力学现象广泛存在，如液体在管道中的流动、混合、分离等。

为了更好地理解和控制这些流体力学现象，许多研究人员使用流体力学模型和数值模拟的方法进行研究。

流体力学模型是建立在流体力学原理基础上的一种描述流体运动的模型，而数值模拟是通过计算机数值计算来模拟和分析流体运动的方法。

本文将结合具体的食品加工实例，介绍流体力学模型和数值模拟在食品加工中的具体应用。

1. 流体力学模型在食品加工中的应用流体力学模型是利用流体力学原理和数学方法建立的描述食品加工过程中流体运动的模型。

通过建立适合食品加工过程的流体力学模型，可以更好地理解和预测流体运动的行为。

下面将介绍几个流体力学模型在食品加工中的具体应用。

1.1 食品搅拌过程中的流体力学模拟在食品加工过程中，搅拌是一种常见的操作。

通过对搅拌过程中的流体力学行为进行建模和模拟，可以进一步优化搅拌工艺，并提高搅拌效果。

一种常用的模型是使用雷诺平均应力模型（RANS）对流体运动进行描述。

通过对搅拌器的几何形状和运动参数进行建模，并使用合适的边界条件，可以模拟搅拌过程中的速度场、应力分布等流体力学行为。

1.2 高压萃取过程中的流体力学模拟高压萃取是一种常见的食品加工方法，通常用于提取食品中的活性物质。

在高压下，流体的运动行为与常压下有所不同，因此需要建立适应高压条件的流体力学模型进行模拟。

一种常用的模型是使用多相流模型，考虑流体与固体颗粒的相互作用。

通过模拟高压萃取的过程，可以优化设备设计和操作参数，提高提取效率和质量。

1.3 微流体工艺中的流体力学模拟微流体工艺是一种利用微尺度通道进行流体加工的方法，具有体积小、传热和传质效率高等优点。

数学与食品科学食品加工与保存模型在食品科学领域，数学模型在食品加工与保存方面扮演着极其重要的角色。

数学模型可以帮助科学家们分析和解决许多与食品质量、安全、加工等相关的问题。

本文将探讨数学模型在食品加工与保存中的应用，并以几个案例为例进行说明。

一、数学模型在食品加工中的应用1.1 食品加热模型食品加热是食品加工中常见的步骤，也是保证食品安全的重要环节。

数学模型可以帮助科学家们预测食品在加热过程中的温度分布和变化情况，从而确定最佳的加热参数，确保食品达到安全加热温度。

以微生物的灭活为例，科学家们可以通过建立热防护模型，预测食品中微生物的灭活程度。

该模型可以考虑到食品的热传导、热损失等因素，提供准确的加热时间和温度要求，以确保食品符合卫生标准。

1.2 食品湿热处理模型在食品加工领域，湿热处理是常见的工艺步骤，例如煮沸、蒸煮等。

数学模型可以帮助科学家们预测湿热处理过程中食品的水分迁移情况、温度分布等，以达到最佳的处理效果。

通过建立湿热处理模型，科学家们可以预测食品中水分含量的变化，从而确定最佳的加工条件，提高食品的品质和口感。

1.3 食品干燥模型食品干燥是常用的食品加工方法，用于去除食品中的水分，延长食品的保质期。

数学模型可以帮助科学家们预测食品干燥过程中的水分迁移、温度分布等，以优化干燥工艺，并提高食品的质量和口感。

通过建立干燥模型，科学家们可以预测食品中的水分含量随时间的变化，以确定最佳的干燥时间和温度要求，提高干燥效果。

二、数学模型在食品保存中的应用2.1 食品微生物生长模型食品保存是确保食品质量和安全的重要步骤。

数学模型可以帮助科学家们预测食品中微生物的生长情况，从而确定最佳的保存条件。

以细菌的生长为例，科学家们可以建立微生物生长模型，考虑到食品的温度、 pH 值等因素。

该模型可以预测细菌在不同温度下的生长速率，进而确定最佳的保存温度和时间要求，以确保食品的安全性。

2.2 食品氧化反应模型食品中的氧化反应是导致食品变质的主要原因之一。

数学模型在食品科学研究中的应用数学模型作为一种重要的工具，在各个领域的研究中扮演着重要的角色。

在食品科学研究中，数学模型的应用也越来越广泛。

本文将重点介绍数学模型在食品科学研究中的应用，包括食品加工过程模拟、食品质量预测、食品营养评估以及食物安全研究等方面。

1. 食品加工过程模拟在食品加工过程中，了解和模拟食品物质的传递和变化过程非常重要。

数学模型可以帮助研究人员根据食品特性和加工条件，预测食品中各种物质的传递速度和变化规律。

例如，在热传递方面，数学模型可以帮助预测食品在不同温度下的加热速度，以确定最佳的加热条件。

在质量传递方面，数学模型可以用来描述食品中水分、溶解物和气体的传递过程，以优化食品的质量和口感。

2. 食品质量预测食品质量是食品科学研究中关注的焦点之一。

数学模型可以帮助预测和评估食品的质量特性。

例如，利用数学模型可以模拟食品中的化学反应和酶促反应，预测食品在不同存储条件下的变质速度，以确定最佳的保鲜方案。

此外，数学模型还可以模拟和预测食品中的微生物生长，以评估食品的安全性。

3. 食品营养评估食品的营养价值对人体健康至关重要。

数学模型可以用来评估食品中营养物质的含量和变化规律。

例如，数学模型可以模拟食物中维生素、矿物质和其他营养成分的吸收、转化和代谢过程，评估不同食物对人体营养需要的满足程度。

此外，数学模型还可以预测食物加工和烹饪对营养成分的影响，以提供合理的膳食建议。

4. 食品安全研究食品安全一直备受人们关注。

数学模型可以帮助研究人员模拟和预测食品中的潜在危害因素，并评估其对人体健康的风险。

例如，在食品中可能存在的污染物和有害物质方面，数学模型可以模拟其在食品中的分布和转化过程，以确定潜在的风险因素。

此外，数学模型还可以用来优化食品安全检测方法和监测方案，提高食品安全管理的效率和准确性。

总结起来，数学模型在食品科学研究中具有广泛的应用前景。

它可以帮助研究人员预测食品加工过程中的物质传递和变化过程，预测食品的质量特性和口感，评估食品的营养价值和安全性。

粮仓温度场数学模型研究
闫艳霞;曹玲芝
【期刊名称】《粮食储藏》
【年(卷),期】2007(036)004
【摘要】粮仓温度的传统测试方法存在硬件结构复杂、电气元件过多,可靠性低等缺点.本文根据测量得到的有限个典型的离散温度数据,利用最小二乘法拟合出粮仓温度在其空间坐标上的分布函数,从而可以较精确地估计粮仓内任一点的温度值,大大节约了硬件资源,方便了测量工作.
【总页数】3页(P28-30)
【作者】闫艳霞;曹玲芝
【作者单位】郑州轻工业学院电气信息工程学院,河南,450002;郑州轻工业学院电气信息工程学院,河南,450002
【正文语种】中文
【中图分类】S5
【相关文献】
1.粮仓谷物局部发热温度场数学模型研究与应用 [J], 闫艳霞;曹玲芝
2.粮仓谷物温度场数学模型的研究与应用 [J], 闫艳霞;曹玲芝
3.基于温度场与热流密度的储粮仓型研究 [J], 郝立群
4.基于温度场与热流密度的储粮仓型研究 [J], 郝立群
5.粮仓温度场的数学模型及温度扩散规律分析 [J], 李义杰;杨艳菊;吴海彪
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

超高压增大食品物料的导热系数孙伟;李建平;郑小伟;朱松明;于勇【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2016(32)24【摘要】During high pressure processing, the adiabatic compression increase of food materials would cause non-uniform temperature distribution and heat transfer, which would also influence the inactivation of bacteria, spore, enzyme and the quality of foods. Thermal conductivity of food materials at high pressure is a very important parameter for understanding heat transfer and temperature variation during high pressure processing. Available data and measuring method of thermal conductivity of food materials under high pressure are still scarce. In this study, a thermal conductivity probe developed based on the line heat source theory was installed in a high pressure chamber to measure thermal conductivity of food materials under high pressure. The thermal conductivity probe was calibrated using 1.5% agar gel whose thermal conductivity was very close to that of pure water but the convective effect during the measurement was eliminated due to the gel network at pressure from 0.1 to 400 MPa with a pressure increment of 50 MPa. The results of calibration experiment indicated that thermal conductivity values of 1.5% agar gel measured under different pressures using the thermal conductivity probe were very close to that of reference data of pure water.Calibration factors defined as the ratio of measured and reference values of the thermal conductivity of 1.5% agar gel were found almost no effect by pressure. A general calibration coefficient value of 0.9944 (R square was 0.9997, observation number was 30) was obtained by linear regression analysis (zero intercept) of measured thermal conductivity values of 1.5% agar gel against reference values of pure water. The coefficient value was used for the correction of all experimental results in the following. Thermal conductivities of egg white, egg yolk, ham sausages and cream were measured at pressure from 0.1 to 400 MPa with a pressure increment of 50 MPa. The results demonstrated that the thermal conductivities of these selected food materials at high pressure conditions were higher (up to 28%) than that of the sample at the atmospheric pressure conditions and had a tendency to increase with increasing pressure. Results at atmospheric pressure in this study were compared to estimate values using empirical equation based on water content. The measured thermal conductivities of egg yolk (0.43 W/(m·℃)), ham sausages (0.45 W/(m·℃)) and cream (0.49 W/(m·℃)) were very close to the estimated values (egg yolk 0.40 W/(m·℃), ham sausages 0.43 W/(m·℃), cream 0.41 W/(m·℃)) , while the measured value of egg white (0.65 W/(m·℃)) was significantly higher than that of the estimated value (0.53 W/(m·℃)) as well as that of pure water. The reason probably was that the flowability of egg white caused the generation of convective heat transfer. Measured thermal conductivities of egg white decreased at pressure higher than 300 MPa which was different from other three materials. The reason probably wasthat the pressure processing more than 300 MPa induced coagulation of egg white resulting in decrease of flowability as well as convective heat transfer. The water content of food materials had a significant effect on thermal conductivity. In general, the higher the water content, the higher the thermal conductivity. This rule was also confirmed at high pressure as the thermal conductivity from highest to lowest in order being egg white (83.1% water) > ham sausages (63.5%) > cream (57.5%) > egg yolk (50.7%). An empirical equation was established for prediction of the thermal conductivity of food materials at high pressure. The fourth-order polynomial was used to fit the thermal conductivity values of egg white, egg yolk, ham sausages and cream at pressure range from 0.1 to 400 MPa wit h temperature of 25℃. The regression coefficients of these equations were all above 0.91. This study could provide basic scientific datas for high pressure processing of food materials.%食品物料在超高压下的导热系数是研究超高压加工过程中传热与温度变化的必要参数，但有关超高压下食品物料的导热系数数据和测量方法还十分缺乏。

关于超高压技术和其在食品工业中的应用思考作者：强刘博来源：《理论与创新》2020年第15期【摘; 要】新时期下，随着我国科学技术的发展进步，超高压技术作为一种较为先进的技术，其在各行各业中的应用也逐渐广泛，将其应用在食品工业中，可以有效提高食品生产的水平和质量，应用价值较高。

基于此，文章就超高压技术的概述以及在食品工业中的应用进行了思考，希望对发挥超高压技术的作用，促进我国食品工业的整体发展有所启示和帮助。

【关键词】超高压技术;食品工业;应用引言我国在食品加工上，传统的加工技术主要是热处理技术，其在实际的处理过程中很容易破坏食品中的热敏性的营养成分，同时，加工过程也会使褐变反应加剧，影响食品原有的色泽，食品中的一些挥发性的风味物质也会因加热而有所损失。

因此，在最近几年，食品加工行业也开始加强技术投入，研究新的食品加工技术，超高压技术就是其中的一种，将超高压技术应用在食品加工过程中，可以有效的降低能源消耗，同时还可以保证食品在微生物方面的安全，进而保证食品的品质、风味以及新鲜程度等。

因此，相关食品加工企业需要加强对超高压技术的资金投入，将其应用在食品加工的各个方面，最终提升生产水平。

1.超高压技术的概述1.1超高压技术的几种主要类型（1）折叠超高静压技术。

折叠超高静压技术是超高压技术中一种，其在实际的技术应用过程中，可以在相对较长时间内保持一个高压强的状态。

相对较长时间指的是有足够的时间，可以将压缩过程中所产生的热量利用热传导的方式实现和周围环境的温度平衡。

从这个角度上进行分析，折叠超高静压技术的使用是一个等温压缩的过程。

（2）折叠超高压水射流技术。

折叠超高压水射流技术在实际的技术应用过程中，普通水会经过一个超高压加压器，然后可以将水进行加压，一般情况下，可以将水加压到4000 bar （60000psi），然后可以使用一个细小的喷嘴，形成一道每秒达915公尺（约音速的三倍）的水箭，利用此水剪可以对很多金属物质，例如纸类、纤维、海绵等物质进行表面处理和切割操作。

胡航伟，段秋虹，刘凌霄，等. 高静水压技术及其在乳制品中应用研究进展[J]. 食品工业科技，2023，44（10）：423−429. doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022070163HU Hangwei, DUAN Qiuhong, LIU Lingxiao, et al. Research Progress of High Hydrostatic Pressure Technology and Its Applications in Dairy Products[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(10): 423−429. (in Chinese with English abstract). doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022070163· 专题综述 ·高静水压技术及其在乳制品中应用研究进展胡航伟1，段秋虹1，刘凌霄2，陈英杰2，王　亮3，刘云国4, *（1.郑州科技学院食品科学与工程学院，河南郑州 450064；2.临沂市农业科学院，山东临沂 276000；3.新疆大学生命科学与技术学院，新疆乌鲁木齐 830017；4.临沂大学生命科学学院，山东临沂 276000）摘　要：高静水压技术是一种重要的非热物理技术，其能耗小、无污染、效率高、对食品品质几乎无影响。

因此，在食品加工中有较好的应用前景。

乳及乳制品作为人们日常消费的食品，其营养物质组成丰富，也具有诸多有益的生理功能，对改善人体健康、预防疾病有重要价值。

本文系统地总结了高静水压技术的特点、作用机制以及近年来在乳制品方面应用的研究状况，旨在为高静水压技术在科学研究和食品加工应用提供一定的理论参考。

关键词：高静水压，非热加工，乳制品，营养价值本文网刊:中图分类号：TS252.1 文献标识码：A 文章编号：1002−0306（2023）10−0423−07DOI: 10.13386/j.issn1002-0306.2022070163Research Progress of High Hydrostatic Pressure Technology and ItsApplications in Dairy ProductsHU Hangwei 1，DUAN Qiuhong 1，LIU Lingxiao 2，CHEN Yingjie 2，WANG Liang 3，LIU Yunguo 4, *（1.College of Food Science and Engineering, Zhengzhou University of Science and Technology,Zhengzhou 450064, China ；2.Linyi Academy of Agricultural Sciences, Linyi 276000, China ；3.College of Life Science and Technology, Xinjiang University, Urumqi 830017, China ；4.College of Life Sciences, Linyi University, Linyi 276000, China ）Abstract ：High hydrostatic pressure (HHP) technology is an important non-thermal physical technology with low energy consumption, no pollution, high efficiency and almost no effect on food quality. Therefore, it has a better application prospect in food processing. As a food for daily consumption, milk and dairy products are rich in nutrient composition and also have many beneficial physiological functions, which are of great value for improving human health and preventing diseases. This paper systematically summarizes the characteristics, mechanisms, and applications of HHP technology in dairy products in recent years. It aims to provide some theoretical reference for the application of HHP technology in scientific research and food processing.Key words ：high hydrostatic pressure ；non-thermal processing ；dairy products ；nutritional value乳制品市场占有率呈现逐年增长的趋势，为迎合消费者的需求，对产品质量提出更高的标准，同时需要最大限度保留其原有的营养价值，并确保食品的安全性[1−3]。

数学模型在食品加工中的应用数学模型是一种理论工具，它可以对实际问题进行抽象化和计算，从而实现对问题的解决和预测。

在食品加工过程中，许多物理和化学过程都可以用数学模型来描述和控制，从而达到优化加工工艺、提高产品质量的目的。

接下来，本文将介绍数学模型在食品加工中的应用，包括热传导模型、质量平衡模型和反应动力学模型。

1. 热传导模型在食品加工中，热传导是一个非常重要的过程。

例如，在烘焙和烤制过程中，食品内部和外部温度分布的不均匀性会影响它们的质量和风味。

为了解决这个问题，可以使用热传导模型来控制温度分布。

热传导模型是描述热传导的数学模型。

它可以用来模拟热量在物体内部传递的过程。

在食品加工中，热传导模型可以用来预测温度分布、热传导速率等参数。

例如，在面包烤制过程中，可以使用热传导模型来优化加热时间和温度，从而控制面包的质量。

2. 质量平衡模型在某些食品加工过程中，需要控制原材料的比例和质量，以达到理想的成品制备。

例如，在生产酸奶和奶酪时，需要控制原料中乳酸和酶的含量，以确保制品的质量和口感。

质量平衡模型是描述物质流动和转化的数学模型。

它可以用来计算原材料含量、反应程度等参数，从而指导加工过程。

在酸奶和奶酪生产中，可以使用质量平衡模型来预测乳酸和酶的含量，从而控制产品的质量。

3. 反应动力学模型在许多食品加工过程中，涉及到化学反应和生物反应。

例如，在烟熏和腌制过程中，需要控制反应时间和温度，以确保制品的美味和安全。

此外，在保鲜和发酵过程中，生物反应会对产品的质量和风味产生影响。

反应动力学模型是描述反应速率和反应程度的数学模型。

它可以用来预测反应时间、速率和平衡点等参数。

在食品加工中，可以使用反应动力学模型来指导加工过程。

例如，在烟熏和腌制过程中，可以使用反应动力学模型来优化加工条件，从而控制反应速率和程度。

综上所述，数学模型在食品加工中有着广泛的应用和重要的作用。

通过建立和应用合适的数学模型，可以优化加工过程、提高产品质量和安全性。