考虑频率波动的微波加热数值模拟模型

家用微波炉内磁控管的频率会有波动,且难以测定。为考查微波频率波动对样品温度分布的影响, 获得更加精确的仿真结果,研究假设家用微波炉的频率以2. 45 GHz 为中心波动,并对不同波动范围的频率(2.44~2.46 GHz,2.43~2.47 GHz,2.41~2.49 GHz)与单个频率(2.45 GHz)的基于有限元模型的仿真结果与实验结果进行了比较分析。实验对象是放置于微波炉内加热60 s 的土豆泥。对于不同的频率范围分布,每隔0. 005 GHz 计算一次电磁功率密度,并根据余弦分布对它们进行加权平均,最后将电磁功率作为热源加热土豆泥。模拟结果分别与用热成像仪和光纤热电偶测定的土豆泥表面温度分布和各部位瞬时温度的实验值进行比较。结果显示频率波动范围在2.44~2.46 GHz 预测的温度场与实验值有较好的一致性;而在2.41~2.49 GHz 范围内,温度分布的均匀性最好。该模型也可为指导微波食品的开发提供理论依据。     

数学模拟技术在食品微波加工过程中的应用研究进展

微波处理因其快速加热、简单、方便等特点广泛应用于食品领域。但在优化食品微波处理方面,因其涉及到的参数较多,需要进行多次实验,数学模拟技术的导入使条件优化变得更为简单、方便。数学模拟技术已用于微波加热食品特性的研究并且广泛用于微波食品的开发、微波工业装备的设计等。本文的目的是阐述近年来模拟技术应用于食品微波加工的研究现状。本文介绍了食品微波加工应用的数值模拟软件,并对一些数值模拟的计算依据和计算步骤进行了综述。总结了微波加工食品的验证方法以及不足,归纳整理出数学模拟在食品的微波干燥、杀菌、解冻、辅助冷冻等方面的应用。最后展望了数值模拟在微波加工食品的发展和前景。