不同油温下马铃薯煎炸联合输运现象的三维共轭流体-固体建模

《Current Research in Food Science》:Three-dimensional conjugate fluid– solid modeling of joint transport phenomena during frying of potato at variable oil temperatures

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月28日 来源:Current Research in Food Science 7.7

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  深度煎炸仍然是一种至关重要的热加工方式,因为它具有快速的传热能力,并能产生理想的质构和风味。然而,该技术面临持续性的挑战,包括过量的吸油。这些担忧凸显了需要能够捕捉影响产品质量的复杂输运现象的预测工具。在本研究中,建立了一个三维共轭流体-固体模型,以同时描述煎

  
深度煎炸仍然是一种至关重要的热加工方式,因为它具有快速的传热能力,并能产生理想的质构和风味。然而,该技术面临持续性的挑战,包括过量的吸油。这些担忧凸显了需要能够捕捉影响产品质量的复杂输运现象的预测工具。在本研究中,建立了一个三维共轭流体-固体模型,以同时描述煎炸油中的动量与热量传递以及马铃薯条中的热量与质量传递。该模型连续预测了油温分布、马铃薯内部的空间温度分布、以及煎炸过程中的水分去除和吸油情况。作为最关键的过程参数之一,油温的影响在150、170和190°C下对相同尺寸的薯条进行了评估。模型预测通过平均相对误差和R2与实验数据进行了验证。较高的油温加速了表面加热,强化了水分蒸发,并显著减少了吸油量,特别是在190°C下。模型对油温分布、核心温度演变以及样品水分和含油量的预测显示出强大的能力,突显了其在工艺优化和研究先进煎炸策略方面的潜力。
深度煎炸因快速传热和能赋予食品理想的质构与风味而成为重要的热加工方式。然而,该技术存在过量吸油等难题,而高油含量与慢性疾病风险相关,同时高温还会生成丙烯酰胺等有害物质,其产生强烈依赖温度。油温是煎炸过程中最具影响力的变量之一,但它对吸油量的影响在既有文献中结论不一。现有数学模型大多未耦合流体相与固体相,通常假设油温均匀、使用经验传热系数,且忽略自然对流和温度梯度,无法准确描述冷食物投入热油后产生的非均匀速度场和温度场,尤其是产品上下表面的温度不对称性。

针对上述问题,研究人员开展了本研究,将实验测量与三维连续耦合两相数值模型相结合,该模型
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