基于COMSOL Multiphysics模型的瓶装液态食品巴氏灭菌过程的数值模拟研究

来源：中国食品学报杂志2015年第9期北京时间：

作者：周建伟; 袁剑; 王亮; 刘东红

单位：周建伟; 袁剑; 王亮; 刘东红浙江大学生物系统工程与食品科学学院;浙江大学宁波理工学院;宁波今日食品有限公司;浙江大学馥莉食品研究院;,

摘要：以0.3%CMC溶液为研究对象,基于COMSOL Multiphysics软件建立二维传热模型模拟瓶装液态食品的巴氏灭菌过程。采用无线温度传感器对巴氏灭菌过程中瓶内温度的变化进行验证,发现模型预测的温度变化很好地拟合了所测温度的变化。在此基础上,用COMSOL Multiphysics软件模拟玻璃瓶内的温度分布、速度分布及致死率值。结果:玻璃瓶装液态食品巴氏灭菌过程中存在明显的自然对流现象,最慢加热区(SHZ)在受热过程中逐渐下移,最终位于距离瓶底部0.98 cm处。瓶中液体在加热开始时流动速度最快,达12.89 mm/s,随后逐渐减小,加热1 800 s后降为0.314 mm/s。杀菌结束后最低温度点与杀菌值最小点不在同一处,两点的致死率值变化差异很小。整个玻璃瓶内的最大、最小致死率值相差10.5 min,表明杀菌过程可能存在某些部位杀菌不足,而某些部位过杀菌的现象。

关键词：巴氏灭菌;COMSOL Multiphysics;数值模拟

基金资助：国家高技术研究发展计划(2011AA100804); 宁波市重大科技攻关项目(2012C10028); 浙江省公益性技术应用研究计划项目(2014C33067)