基于分形理论的火龙果冻干过程数值模拟

目的:分析火龙果冻干过程的干燥特性。方法:基于分形理论和多孔介质传热传质理论,使用COMSOL软件对厚度为8,10,12,14 mm,半径为40 mm的红心火龙果片进行数值模拟,模拟火龙果升华干燥阶段火龙果内部多孔介质内的传热传质过程,获取冰升华过程中冰界面的实时位移,预测升华周期,并进行实验验证。结果:模拟数据与试验数据相吻合,误差较小,脱水速率最大相对误差为12.6%,绝对误差为0.18 g/h;含水率最大绝对误差为5.4%。相同初始速冻温度下,随着厚度的增加,升华干燥阶段时间呈非线性增加;火龙果内部孔隙直径越大,有效扩散系数越大,干燥速度越快,产品品质随之下降。结论:基于分形理论能够实现良好的火龙果冻干过程的数值模拟,综合考虑冻干产品制造周期和品质,10 mm为红心火龙果的最佳厚度。