低温冷冻是一种应用广泛、效果良好的食品保鲜技术。利用非热技术辅助食品冷冻是近年来国内外研究的热点,在这些非热技术中,高压辅助冷冻已经进入了生产应用阶段,而磁场辅助快速冷冻技术目前正处于研究开发阶段。对现有冷冻技术进行的各种优化,都是期待它可以加快冷冻速度,减小能耗,并且使食品最大限度地保存其原有的营养、风味和色泽。本文的重点就是研究弱强度(0～11G)静磁场对食品冷冻速率的影响及其影响机理。本文主要采用实验研究的方法,自行搭建了磁场辅助冷冻实验台,选择鲤鱼和马铃薯作为研究对象。对于每种研究对象,进行4次实验,分别是不加磁场的自然冷冻,样本被置于3.6G、7.2G、10.8G静磁场中的冷冻。对实验数据进行对比,主要比较它们的冷冻曲线和三个阶段的冷冻时间,得出了一系列的结论。实验结果表明,磁场会影响食品的冷冻过程,主要表现在磁场促进了相变阶段的进行,抑制了冻结阶段的进行。在鲤鱼的冷冻实验中,相变阶段时间最短的(10.8G强度下)仅为自然冷冻的52.9%,冻结阶段用时最长的(10.8G强度下)是自然冻结的175.3%。在马铃薯的冷冻实验中,10.8G磁场作用下的样本相变阶段。时间比自然冷冻缩短了20%,7.2G磁场作用下的样本冻结阶段时间比自然冻结延长了46.4%。从整个冷冻过程的耗时来看,4种磁场情况下的差异并不大,最大偏差在10%以内。磁场对两种食品的冻结点和最大冰晶生成带的温度区间影响较小。可以看出,磁场对不同的冷冻阶段有着不同的影响,因此,再安排一组马铃薯的冷冻实验,在不同的冷冻阶段施加不同强度的磁场,结果并没有得到最慢的冷冻效果,这可能是因为磁场对食品材料的影响存在滞后效应。为了探索磁场对食品冻结阶段的影响机理,实验研究了磁场对对流换热的影响。以铜块为研究对象,分别在自然对流和强制对流的环境下进行冷冻实验,采用集总参数法,求得了冷冻过程中一系列的对流换热系数,磁场影响下的对流换热系数小于自然冷冻状态下的对流换热系数。结果表明磁场抑制了对流换热,磁场对自然对流和强制对流的影响有所不同。对鲤鱼和马铃薯的冷冻实验也验证了这个结论。对磁场影响食品冷冻的机理做出了解释。在相变阶段,磁场影响了水分子的缔合现象,水体中形成大量小的水分子团,使得水体大量结晶时难以形成大冰晶,改变了晶体生长速率,加快了相变阶段的进程。在冻结阶段,空气是顺磁性的混合介质,磁场会对它产生磁化力并改变其对流换热特性。