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　　Foodjx導(dǎo)讀：超高壓作用下食品的熱物理性質(zhì)目前，關(guān)于食品超高壓處理前后的熱物理性質(zhì)研究較多，而對于超高壓處理過程中各種食品成分（包括水分）的熱物理性質(zhì)數(shù)據(jù)的研究涉及不多。在食品超高壓處理過程中建立傳熱模型的難點之一就是缺乏超高壓條件下被處理食品的熱物理性質(zhì)數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)方法確定的數(shù)據(jù)應(yīng)用于解決超高壓處理過程中的實際問題時會出現(xiàn)較大偏差。
　　
　　所有的生鮮食品中均含大量水分，在食品超高壓處理過程中水通常作為傳壓介質(zhì)，因此超高壓下水的性質(zhì)特別重要。然而，目前所有已知數(shù)據(jù)都只關(guān)于自由水的性質(zhì)，在復(fù)雜的食品體系中，水是以不同的形式存在的。非自由水的性質(zhì)與自由水的性質(zhì)區(qū)別很大，目前非自由水的熱物理性質(zhì)還不能夠由直接方法測出，超高壓處理過程中傳熱模型的研究進展與熱處理相比，超高壓處理食品時間短、壓力作用均勻性強。然而，超高壓處理食品不僅有壓力作用，而且會使介質(zhì)產(chǎn)生一定的溫度變化，這是由于超高壓處理會引起食品成分和傳壓介質(zhì)的壓縮或膨脹，所以升壓或卸壓過程經(jīng)常會引起升溫或降溫。顯示了不同壓縮和膨脹過程后一些食品成分和傳壓介質(zhì)的溫度變化。如果將超高壓應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，壓縮后食品的溫度會在較高水平上維持一段時間，這會導(dǎo)致一系列劣變發(fā)生在超高壓解凍過程中，如果解凍食品的溫度過低，那么在解凍過程中會重復(fù)發(fā)生部分凍結(jié)現(xiàn)象。因此，食品工業(yè)中為避免此類現(xiàn)象的發(fā)生就必須知道壓力引起的溫度變化，這對于超高壓處理條件的設(shè)計也非常必要。
　　
　　在壓縮以后會改變自身溫度并且會影響食品的溫度。食品中觀察到的溫度變化是壓力容器內(nèi)部熱量傳遞的結(jié)果，并且此變化依賴于食品、傳壓介質(zhì)以及壓力容器壁的熱物理性質(zhì)、容器內(nèi)部傳熱性能、以及提供的加熱和冷卻的能量等。已有研究者證實此傳熱過程會在被處理的食品中引起熱量梯度的分布，也有研究者建立了一套數(shù)學(xué)方法來模擬食品超高壓處理過程中的傳熱和溫度分布情況。采用數(shù)學(xué)方法計算超高壓處理下食品溫度變化的優(yōu)點是：考慮了壓力變化過程中傳熱導(dǎo)致的溫度梯度的變化。
　　
　　用宏觀模型來確定不同食品對壓縮過程中傳熱的影響，該模型考慮了整個壓力系統(tǒng)中（食品、傳壓介質(zhì)和壓力容器）所有涉及到的熱交換過程，并且該模型應(yīng)用方程來計算壓縮和膨脹過程中溫度的變化。此模型顯示了超高壓處理過程中容器材料在熱量控制方面具有的意義：將4>@6鋼材的溫度從AAB增加到！B需要超過4CD$5的能量，所以，容器壁溫度的變化是熱量控制中需要考慮的重要因素之一。然而，此模型并不能模擬傳壓介質(zhì)中固態(tài)食品建立起的熱量梯度，為了確定這些熱量梯度，有必要建立適用于固態(tài)食品的數(shù)學(xué)模型。
　　
　　"相轉(zhuǎn)變過程的研究現(xiàn)狀食品在超高壓處理中會涉及冰水轉(zhuǎn)變的過程，如超高壓凍結(jié)、超高壓解凍以及零度以下非凍結(jié)儲藏等，很多學(xué)者已對此展開了大量的研究，尤其對超高壓下相轉(zhuǎn)變模擬的研究。由于絕大多數(shù)食品具有不同的生物結(jié)構(gòu)和特性，即使是在大氣壓下對食品進行相轉(zhuǎn)變模擬也是比較困難的［］，所以模擬加壓條件下或壓力瞬間釋放過程中產(chǎn)生的相轉(zhuǎn)變就更為困難。目前雖已有一些模型來模擬大氣壓下的凍結(jié)或解凍過程［A］，但對于超高壓過程，還沒有較好的模型。
　　
　　超高壓可以使水的凍結(jié)點下降，形成一個低于（下水的非凍結(jié)區(qū)域。超高壓使水的體積收縮，壓縮率zui大可達‘！+，不同溫度下水的壓縮率會略有不同。水的壓縮還會導(dǎo)致其溫度的變化，超高壓下水的溫度會升高。不同溫度的水溫升的情況也不同。
　　
　　水溫愈高，超高壓下的溫升現(xiàn)象也愈明顯，因此，純水和食品中的水在超高壓下的物理性質(zhì)變化是一個較復(fù)雜的過程。
　　
　　超高壓凍結(jié)過程"‘"壓力輔助凍結(jié)過程/%2344523）44647389233：6；<0在超高壓輔助凍結(jié)過程中，凍結(jié)時間與在大氣壓下完成凍結(jié)過程所需要的時間相比會減少，時間的減少可以歸因于超高壓作用下水的潛熱值的降低。如果存在合適的熱物理性質(zhì)數(shù)據(jù)，那么大氣壓力下的凍結(jié)過程所形成的經(jīng)典模型對于重現(xiàn)超高壓條件下的凍結(jié)過程是可行的。這些經(jīng)典模型要考慮食品成分的熱物理性質(zhì)，包括它們的潛熱值、凍結(jié)點和傳熱系數(shù)，這將成為建立該模型的主要難點。另外，還必須要考慮絕熱壓縮或膨脹過程中系統(tǒng)（食品成分和傳壓介質(zhì)）所經(jīng)歷的溫度變化。
　　
　　壓力移動凍結(jié)過程/%2344523）4>6979233：6；<0在超高壓移動凍結(jié)過程中，zui初食品中的水分在超高壓與零度以下溫度的結(jié)合條件下會保持液態(tài)。壓力釋放過程中會發(fā)生相轉(zhuǎn)變并會促使過冷現(xiàn)象發(fā)生，同時可以快速形成冰晶核。有兩種釋放壓力的途徑：緩慢釋放/幾分鐘0和瞬間釋放/，‘40.在每個凍結(jié)過程中，冰晶核會在不同的壓力條件下通過不同的過冷水平產(chǎn)生。有許多研究報道顯示在壓力瞬間釋放后，水分確實可以在超高壓和零度以下溫度結(jié)合條件下保持液態(tài)，至少可以保持一段時間，此時水分處于過冷卻態(tài)（亞穩(wěn)定態(tài)）。超高壓移動凍結(jié)過程具有特別的意義：在壓力釋放后，整個食品中（不僅是表面）都會發(fā)生過冷現(xiàn)象，都會形成冰晶體，因此，形成的細小顆粒狀的冰晶體會均勻的分布在整個食品中。
　　
　　"超高壓解凍過程目前關(guān)于超高壓解凍的研究報道非常少，而且其中大部分探討的是解凍后食品的品質(zhì)變化冷化飲料體系準(zhǔn)則制定情況概論，而基本上沒有涉及到解凍方式。在模擬超高壓狀態(tài)下熱傳遞時，區(qū)分清楚解凍的兩種過程是非常重要的，因為這兩個過程進行的方式明顯不同。另外，超高壓處理中的非絕熱過程和滯后時間（將已凍結(jié)食品放入超高壓容器到開始升壓二者之間的時間間隔）都會在食品中引起非均勻解凍。
　　
　　""‘超高壓促進解凍過程（%2344523）6；85D387>@6；<）關(guān)于超高壓促進解凍過程的研究，已有研究者提出二維穩(wěn)態(tài)傳熱的數(shù)學(xué)分析方法來模擬甲基纖維素圓柱體的傳熱方式。此模型的主要缺點是：如果超高壓解凍過程中不考慮潛熱的減少，那么預(yù)測的解凍時間就會比實際解凍時間長。
　　
　　結(jié)論和展望目前，超高壓處理過程中熱的非均勻性問題已經(jīng)成為食品超高壓技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點和難點。一些研究者用實驗的方法表明：壓縮過程中建立起的熱量梯度會引起超高壓作用的非均勻性（如對微生物、酶的鈍化）。超高壓處理過程中的熱量傳遞模型可以作為有效的方法來模擬溫度梯度引起的壓力作用的非均勻性。使用此方法的特點是：允許在給定壓力下選擇的條件（壓縮率，傳壓介質(zhì)，食品幾何尺寸等）來確保超高壓處理的均勻性，但仍存在大量的研究工作需要進行，尤其是食品在超高壓處理下的熱物理性質(zhì)的實驗測定。另一方面，研究者對有些過程（超高壓移動凍結(jié)和超高壓促進解凍過程）理解的還很不充分，比如瞬時冰晶形成的過程需要深入研究。有研究者指出，測溫和控壓的設(shè)備對于模擬和控制食品超超高壓處理過程是非常有幫助的。新建立的模型應(yīng)該要更多地考慮整個超高壓處理過程中涉及到的所有熱交換，包括食品和傳壓介質(zhì)之間以及傳壓介質(zhì)和容器之間的熱交換，這樣才能實現(xiàn)超高壓處理過程中的熱量控制以及建立更加完善的傳熱模型。