荔枝辐射强热力边界作用果干品质形成机理研究

荔枝是我国重要地域特色水果，经济价值高。荔枝辐射干燥可显著降低传热阻力，改善果干品质，但干燥过程中的强热力边界作用影响果干品质的形成，工艺参数调控难度大成为该技术应用的瓶颈。为此，项目组开展了辐射荔枝强热力边界作用果干品质变化的前期机理研究，已获得初步成果。本研究通过数字重构荔枝边界层结构，应用介观LB方法的热格TD3G19模型，考察其应力张量和缺液区热通量的本构关系，解析荔枝辐射干燥过程的水分跨层迁移边界层结构、压力、温度的耦合效应，并重点研究荔枝果干强度、外观色泽、主成份等品质形成过程的强热力边界作用机理。本项目的开展不但可以为荔枝高效、高品质干燥新技术提供理论依据，也有助于人们深入理解果蔬辐射干燥过程的强热力边界作用机制，促进果蔬干燥产业的发展，因此本研究具有重要的理论价值和实践意义。

对照申请书内容，项目研究进展顺利，取得丰硕产出。截止目前，已发表学术论文25篇，其中SCI论文1篇，EI论文18篇，其他论文7篇；授权国家发明专利3项，授权实用新型专利2项；培养博士研究生1名，硕士研究生1名，提交国家、省部级建议10篇。研究结果包括以下五个方面内容： .1.强热力辐射干燥过程中荔枝微观结构的层次性变化的动态监测与分析.强辐射干燥过程中，受水分蒸发影响，荔枝果壳和果肉的形态均不断变化，并伴随着水分在两者间的迁移；三者耦合，机理复杂。我们监测分析了上述动态过程，揭示了荔枝辐射干燥过程中果壳结构孔隙率及分形维数的变化规律。.2.强辐射作用下的荔枝水分跨层迁移与荔枝形态变化互作机理的模型构建与模拟应用.基于质量、能量和动量守恒定律，以及Cahn-Hilliard原理，我们运用Lattice Boltzmann方法，推导了边界二阶导数滑移非平衡外推式，构建了密闭腔体非定常流水分相变不可压模型，并运用C#编写了仿真程序，模拟了荔枝微观结构的速度场变化。同时，根据有限元方法，我们分析了荔枝辐射干燥过程各层结构应力张量与热通量间的本构关系，构建了荔枝热力干燥蒸发移动边界与跨层输运耦合模型。模拟结果发现了荔枝辐射干燥水分跨层迁移强热力边界耦合效应，量化揭示了热力干燥过程荔枝果肉、果壳边界层的压降特性及其应力场、速度场分布规律。.3.强辐射作用下缺液区传热与荔枝干燥均匀性机理探讨与应用.试验研究了强辐射作用下荔枝个体果色和含水量的均匀性，分析了荔枝缺液区传热的微观机理,仿真比较了强辐射作用下荔枝的温升过程及温度场分布动态，揭示了荔枝辐射干燥过程的辐射强度与能流输入密度间的关联性，界定了荔枝干燥过程中的安全辐射强度。.4.强辐射作用下荔枝果干品质形成工艺过程控制参数的优化.经对比强辐射作用下荔枝多层结构水分蒸发、跨层输运的水相体积分数的变化过程，探讨了荔枝干燥过程果肉褐变与缺液焦化的机制，分析了其与果干品质形成的耦合关系，综合优化了辐射荔枝干燥的关键工艺过程参数，指导荔枝高效、高品质节能干燥。.5.荔枝辐射干燥前处理加工方法的基础理论研究及相关建言献策工作履行.我们进行了荔枝干燥前处理加工方法的基础理论研究。依照物质与能量互作理论，进行了更广泛性运用。已在生物质能的优化应用、太阳能光伏高效转化、风险预防等方面认真履行了建言献策工作。