Моделирование терморадиационных характеристик пищевых продуктов

Оглавление: 

1. Введение……………………………………………………………………10

     2. Литературный обзор………………………………………………………..13

        2.1. Основные принципы построения математических моделей

               для расчета взаимодействия лазерного излучения с мутными        

               биообъектами………………….……………………..……………...….14

        2.2. Оптические характеристики биообъектов  на примере кожной

              ткани……………………………………………………………..……….25

1. Расчетно-теоретическая оценка оптических характеристик пищевых продуктов………………………………………………………...………....27
2. Анализ расчетно-теоретических оценок оптических характеристик слабопоглощающих и рассеивающих модельных пищевых продуктов..34
3. Заключение ………………………………………………………...…….…44
4. Список литературы…………………………………………………………46

[pic 1]

[pic 2]

1. Введение

На основе концепции лучистого теплопереноса для подповерхностного слоя полупрозрачной  биологической среды (пищевых продуктов) моделируется процесс объемного рассеяния и  поглощения. Рассмотрено влияние спектрального состава терморадиационного воздействия на  их  тепловой режим. Результаты проведенного анализа указывают, что  для снижения температуры прогрева облучаемой поверхности и градиента температур пищевых продуктов (ПП)  необходима координация  их оптических характеристик со спектром  источника ИК облучения в  видимом и ближнем ИК диапазоне.  С этой целью достаточно снижать поглощение и увеличивать рассеяние проникающей терморадиации.[pic 3]

       Цель работы.

Направленный лучистый поток терморадиационных, оптических  характеристик пищевых продуктов необходимо для обеспечения терморадиационного облучения в процессе (1)  кулинарной подготовки, (2) длительного хранения и (3) идентификации (диагностики) состава пищевых продуктов методами оптического зондирования.

     Задачи исследования.

         Разработка расчетно-теоретической методики оценок оптических характеристик в двухпотоковом приближении решения уравнения лучистого переноса.

          Составление  алгоритма и программы расчета коэффициентов отражения и пропускания для плоских слоев пищевых продуктов с использованием программы MathCad.

        Проведение расчетно-теоретической оценки терморадиационных, оптических характеристик для пищевых продуктов во всем диапазоне изменения коэффициентов отражения и пропускания для слабо поглощающих ПП с различным рассеянием.

Актуальность работы.

Использование инфракрасного излучения является перспективным направлением в обработке пищевых продуктов. В пищевые продукты, инфракрасное излучение проникает примерно на 6-12 мм в глубину. Сюда доходит не так много излучаемой энергии. Но стоит отметить, что на глубине 6-7 мм рост температуры нагреваемого продукта значительно выше, чем при конвективном воздействии. Это происходит за счёт воздействия на продукт коротковолновых лучей инфракрасного диапазона, которые оказывают более глубокое воздействие на молекулярную структуру.
       Особенность инфракрасного воздействия продуктов заключается в том, что выбирается такая длина волны излучения, которая воздействует только на воду в продукте. Это излучение не поглощается самим продуктом, что даёт возможность проводить процесс сушки при довольно низких температурах в 40-60ºС. Благодаря этому в продукте сохраняются витамины и биологически активные вещества. А значит, первоначальный цвет и вкус остаются неизменными. Такие характеристики процесса сушки продуктов с применением инфракрасного излучения позволяют говорить о том, что это направление является в настоящее время одним из самых перспективных среди других методов сушки пищевых продуктов.
           В данной дипломной работе впервые представлены оптические модели для слабо поглощающих пищевых продуктов в последовательности изменения характеристик рассеяния от прозрачной воды до предельно отражающих мелкодисперсных (мучных изделий, сахарных и т.д.) пищевых продуктов.