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本文分析了种子干燥的发展和现状,并对蚕豆的价值进行了简单介绍,揭示了蚕豆干燥贮藏的重要意义。接着表述了冷冻干燥的研究历程,并着重分析了冷冻干燥的基本原理与运用规则,在此基础上概述多孔介质理论在食品干燥过程的应用。研究人员使用多种模型对冷冻干燥过程进行了模拟分析,逐步完善了冷冻干燥的仿真精度,但未对模拟过程中热物性参数进行较好的定义。故文本将蚕豆种子的热物性参数随温度的变化规律直接应用到冷冻及干燥模拟过程中,优化蚕豆冷冻干燥过程的模拟精度。本文介绍了蚕豆的热物性参数和基本特征参数的实验方案及原理,获得了蚕豆种子的热物性参数随温度的变化规律。结果表明,蚕豆导热系数随着温度的减小,呈现出先降低再升高的变化趋势;蚕豆的结晶点温度在降温速率低于20℃/min时出现波动,但整体上,结晶点温度随着降温速率的升高而减小。不同的降温速率中,比热容随温度的变化趋势基本相同,但在冻结相变过程中出现强烈变化。蚕豆在冷冻过程中热物性实验研究为冻干种子的传热传质分析提供了实验数据的支撑。通过数据采集仪动态监测蚕豆冷冻过程中的温度变化,得到蚕豆温度随冷冻时间的变化曲线图,蚕豆在冷冻过程中,温度变化基本分为三个阶段:初始降温阶段、冻结稳定阶段、急剧降温阶段。通过COMSOL Multiphysics多物理场模拟软件,建立了蚕豆二维有限元模型,模拟了蚕豆在冷冻过程中温度场的变化情况。蚕豆温度的模拟结果与实验结果随时间的变化趋势基本相同,除去蚕豆温度在500秒左右的突变,温度误差未超过4℃,证明了蚕豆二维有限元模型的准确性,可以利用有限元模型估计蚕豆冷冻过程的温度曲线。利用干燥机配套的数据采集系统动态监测蚕豆干燥过程中的温度变化,得到蚕豆温度随干燥时间的变化曲线图。通过COMSOL Multiphysics多物理场模拟软件,模拟了蚕豆在升华干燥及解吸干燥阶段温度场的变化情况。蚕豆温度的模拟结果与实验结果随时间的变化趋势基本相同,温度之间的误差未超过3℃。在冷冻干燥的初始阶段,蚕豆内部温度呈现稳定的变化趋势。随着冷冻干燥过程的进行,温度的上升速度逐渐加快,蚕豆的温度也越来越高。证明了蚕豆冷冻干燥模型的准确性,可以利用有限元模型估计蚕豆干燥过程的温度曲线。利用3D数字视频显微镜对冷冻干燥前后蚕豆细胞进行观察,从微观角度印证了冷冻干燥的失水效果,显示了冷冻干燥过程中细胞结构和形态发生的巨大变化。