基于3D建模的异形辣鸡软罐头批式杀菌优化及品质提升研究

本研究通过3D扫描与几何控制方法构建不规则/规则形状辣鸡软罐头（SCRPs）的热传递模型（R2>0.981），提出变温杀菌（VRT）新工艺（95℃ 25min + 121℃ 15min），在保证F值=6.58的同时显著降低蒸煮值（Cs↓42.95%, Cavg↓42.05%），缩短杀菌时间26.07%，有效改善产品质构与感官品质。

　　

Highlight

不规则形状辣鸡软罐头（SCRP）

图6展示了异形SCRP杀菌过程中的温度分布。通过五个截面切片和对应三维表面图，呈现了三个典型时间点（840s、2000s和6200s）的温度场时空演变。加热过程中，包装表面温度迅速上升并形成由外向内递进的温度梯度，冷点始终位于几何最厚区域，证实了形状不规则性对热传递的显著影响。

工艺优化最小化质构劣化的原理

新型变温杀菌（VRT）工艺有效缓解了SCRPs因过度加工导致的质构劣化，其优化原理基于：

(1) Z值差异：微生物杀灭的z值低于品质劣化的z值，表明微生物对温度波动更敏感；

(2) 温度时序控制：通过阶段性升温（如先95℃后121℃），在保证F值（微生物致死量）达标的前提下，降低表面累积蒸煮值（C_s），从而减少蛋白质变性和水分流失；

(3) 热穿透一致性：几何标准化使冷点定位准确，VRT曲线可针对性加速冷点升温，缩短整体处理时间。

结论

通过3D扫描技术建立了异形SCRPs的瞬态热传递模型，并采用自制钢模具几何标准化后构建规则形状模型。温度等值线图清晰展示了杀菌过程中的动态热传递特性。模拟与实验温度曲线高度吻合（R2>0.981，平均相对误差σ<2.997%）。优化后的VRT工艺（20mm厚度，95℃→121℃阶梯升温）在达到F值=6.58的同时，显著降低蒸煮值（C_s↓42.95%, C_avg↓42.05%）和杀菌时间（↓26.07%），并改善产品剪切力、持水性、油脂粘度及感官接受度。