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干冰喷雾速冻蓝莓的多孔阵列喷嘴研究

农业工程学报 2023年

作者：宁静红宋志朋任子亮祝森孙璐瑶张子扬天津商业大学机械工程学院天津市制冷技术重点实验室

为提高速冻蓝莓的品质，该研究设计多出口阵列喷嘴干冰微粒喷雾速冻蓝莓系统，试验测试获得了蓝莓冻结过程中热物性参数随温度的变化规律，建立速冻腔体内干冰喷雾的速冻模型，利用Fluent软件对蓝莓速冻过程进行数值模拟仿真，获取优化... 详细信息

为提高速冻蓝莓的品质，该研究设计多出口阵列喷嘴干冰微粒喷雾速冻蓝莓系统，试验测试获得了蓝莓冻结过程中热物性参数随温度的变化规律，建立速冻腔体内干冰喷雾的速冻模型，利用Fluent软件对蓝莓速冻过程进行数值模拟仿真，获取优化入口流速和喷嘴出口孔径。结果表明：采用圆孔形收缩型喷嘴，设置喷射高度为120 mm，喷嘴入口孔径为30 mm，入口速度为0.25 m/s，出口为圆周孔径5.2 mm×6(6个孔径为5.2 mm的出口)和中心孔径2 mm×4的组合时，整盘蓝莓中心温度从1℃降至-18℃用时129 s，实现了蓝莓更均匀快速冻结。对模拟仿真优化结果进行试验测试，得到降温速率最慢的蓝莓完成速冻的时间为127 s，通过最大冰晶生成带的时间为36 s。试验与模拟降温曲线吻合良好。理化性质测试获得干冰微粒喷雾蓝莓速冻前后相关品质变化均优于速冻蓝莓标准。且与-80℃液氮喷淋速冻蓝莓的品质做对比，二者理化性质测试结果几乎无差异。研究结果可为进一步优化干冰喷射速冻蓝莓装置提供参考。

关键词：多孔喷嘴干冰喷雾速冻蓝莓模拟试验

干冰用于鸡超低温冷冻精液短期保存和运输的可靠性评估

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中国家禽 2023年

作者：马天霄李云雷宗云鹤赵懿韩昕彤杨宇泽常卓孙研研袁经纬麻慧陈继兰郭艳丽中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京市畜牧总站甘肃农业大学动物科学技术学院

为解决液氮保存下鸡冷冻精液的异地运输难题，研究对北京油鸡冷冻精液在干冰（-79℃）中进行短期保存，分别保存0 h（对照组）、12 h、24 h、48 h和72 h，以模拟冷冻精液在干冰中的短期运输，并测定干冰不同保存时间的鸡冷冻精液精子质... 详细信息

为解决液氮保存下鸡冷冻精液的异地运输难题，研究对北京油鸡冷冻精液在干冰（-79℃）中进行短期保存，分别保存0 h（对照组）、12 h、24 h、48 h和72 h，以模拟冷冻精液在干冰中的短期运输，并测定干冰不同保存时间的鸡冷冻精液精子质量和受精能力。结果显示：干冰保存后北京油鸡冷冻精液的精子活力、存活率、顶体完整率、质膜完整率和受精率均显著降低（P干冰保存时间的增加，精子质量和受精能力逐渐下降。研究表明，干冰作为冷源对鸡冷冻精液的精子质量有较大的损害作用，使用干冰难以实现对鸡冷冻精液的有效短期保存和运输。

关键词：鸡冷冻精液干冰运输

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干冰扑杀法在规模染疫动物应急处置中的应用

中国兽医杂志 2023年第7期59卷 146-149页

作者：吴凯陶然廖治锋蔡顺萍张秋韵庞李艳林润昌谭理琦深圳市质量安全检验检测研究院(深圳市动物疫病预防控制中心) 广东深圳518000 深圳市市场监督管理局罗湖监管局广东深圳518000

为了提高发生动物疫情和监测阳性时规模染疫动物处置效率,有效降低处置过程中病原扩散转移风险,本试验利用CO_(2)窒息原理,分别使用干冰和液态CO_(2)进行猪只扑杀,并对其扑杀效果进行了对比分析。结果显示,干冰单位使用量为1.18~1.76 kg... 详细信息

为了提高发生动物疫情和监测阳性时规模染疫动物处置效率,有效降低处置过程中病原扩散转移风险,本试验利用CO_(2)窒息原理,分别使用干冰和液态CO_(2)进行猪只扑杀,并对其扑杀效果进行了对比分析。结果显示,干冰单位使用量为1.18~1.76 kg/m^(3)时可确保车厢内猪只在15 min内全部死亡,而液态CO_(2)单次需投放3罐/17 m^(3)(折合干冰为4.24 kg/m^(3))才能确保车厢内猪只在15 min内死亡。结果表明,干冰扑杀法要优于液态CO_(2)扑杀法,在大规模动物疫情处置时推荐使用干冰扑杀法。

关键词：干冰应急处置扑杀措施猪 CO_(2)

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干冰喷射速冻芒果丁理论模拟与实验研究

干冰喷射速冻芒果丁理论模拟与实验研究

作者：刘茂天津商业大学

学位级别：硕士

为了满足人们对速冻食品品质及速冻食品行业发展的需求,研究人员开始探索新型的速冻技术,以解决传统速冻技术存在的问题。干冰喷射速冻技术是一种新型的食品速冻技术,具有速度快、效果好、能耗低、无微生物污染等优点,因此备受研究人员... 详细信息

为了满足人们对速冻食品品质及速冻食品行业发展的需求,研究人员开始探索新型的速冻技术,以解决传统速冻技术存在的问题。干冰喷射速冻技术是一种新型的食品速冻技术,具有速度快、效果好、能耗低、无微生物污染等优点,因此备受研究人员的关注和重视。同时,干冰喷射速冻技术还有望在食品加工、储运等领域得到广泛应用,为食品工业的发展带来新的机遇和挑战。本文利用干冰喷射速冻芒果丁,设计了干冰喷射速冻芒果丁的圆筒形速冻罐,利用COMSOL软件模拟速冻罐内干冰喷射芒果丁的速冻过程的温度场和速度场。研究不同的入口流速、入口半径和芒果丁尺寸,以及出口处干冰体积分数变化对芒果丁速冻过程的影响。为了提高芒果丁的传热效率,在最佳干冰喷射和速冻罐参数的基础上,对物料盘进行开孔处理,研究开孔的不同排列方式、开孔率、开孔形状和孔径对芒果丁的降温速率及冻结均匀性的影响。通过对芒果丁表面及中心温度的模拟、速冻罐内干冰流线走向及流体温度的模拟、速冻罐内干冰体积分数的模拟,以速冻时间、干冰出口固相分数、降温速率及冻结均匀性作为衡量速冻效果的指标,再经过多组模拟和对比分析,得出最佳的模拟结果,确定最佳的干冰入口流速、入口半径、芒果丁尺寸及物料盘的开孔参数。为了验证数值模拟结果的准确性,设计并搭建了干冰喷射速冻芒果丁实验台。通过测量全部芒果丁达到速冻要求的时间以及降温速率和冻结均匀性,来说明数值模拟结果的准确性。将实验结果与模拟结果进行比较,计算达到速冻要求时模拟与实验的误差。并与现有的芒果丁速冻方式流化床式速冻进行对比,同时,对解冻后芒果丁进行质构特性分析。研究结果为进一步开发节能环保的干冰速冻芒果丁装置提供参考。研究结果如下:(1)模拟结果中,入口流速为0.25m/s、入口半径为15mm、芒果丁棱长为10mm时,通过最大冰晶生成带的时间较短,出口固相分数最低,干冰在速冻罐内的积压较少,利用率较高,芒果丁温度分布均匀,速冻品质较好。(2)在最佳干冰喷射和速冻罐参数的基础上,对物料盘进行优化模拟,综合考虑冻结均匀性和降温速率,排列方式为叉排、开孔率为42%、开孔形状为圆形、孔径为3mm的物料盘速冻效果最佳。(3)通过对比分析模拟和实验结果,得出芒果丁表面温度和中心温度达到速冻要求的平均误差分别为3.9%和3.8%,在冻结均匀性方面,平均温度差值的误差为13.7%。优化物料盘参数之后,得出芒果丁中心温度和表面温度达到速冻要求的误差分别为5.3%和7.5%;平均温度差值的误差为8.3%。(4)干冰喷射速冻芒果丁通过最大冰晶生成带的时间和完全冻结时间均远小于流化床式速冻,更有利于保持芒果的各种营养成分及新鲜状态。测定结果显示硬度和咀嚼度下降幅度较大,色度、凝聚性和弹性下降幅度较小。与现有研究结果一致,符合对芒果品质的速冻要求,即干冰喷射速冻可以满足芒果的速冻需求。

关键词：干冰喷射速冻芒果丁模拟

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干冰喷射进出口位置对草莓速冻过程的影响

食品与发酵工业 2021年第24期47卷 187-192页

作者：宁静红赵延峰孙朝阳刘茂天津商业大学天津市制冷技术重点实验室天津300134

该文围绕干冰喷射掠过草莓,使草莓快速降温冻结的特性,提出了多种不同干冰入口和出口位置的草莓速冻间模型,分析干冰不同进出口位置的草莓速冻间模型对草莓的中心温度、表面温度、速度场的影响。结果表明,在入口半径25 mm,出口半径50 mm... 详细信息

该文围绕干冰喷射掠过草莓,使草莓快速降温冻结的特性,提出了多种不同干冰入口和出口位置的草莓速冻间模型,分析干冰不同进出口位置的草莓速冻间模型对草莓的中心温度、表面温度、速度场的影响。结果表明,在入口半径25 mm,出口半径50 mm,搁板厚度5 mm,所有草莓表面温度降到-35℃及以下,草莓中心温度降到-18℃及以下时,模型a所有草莓的中心温度最高和最低相差仅为6.2℃。模型c所有草莓的中心温度最高和最低相差较小为9.9℃,模型c草莓表面温度均匀,速冻时间最少,干冰流线分布规则,可以实现流速和传热的最佳耦合,高效速冻草莓,满足草莓速冻生产的需求。对优化的结果(模型c和模型f)进行实验验证,草莓表面温度和中心温度达到标准时,误差分别为2.10%、5.79%和3.93%、5.71%。草莓干冰速冻前后的品质指标均优于草莓速冻标准。

关键词：干冰喷射草莓速冻模拟

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干冰喷射速冻草莓的理论模拟与实验研究

干冰喷射速冻草莓的理论模拟与实验研究

作者：赵延峰天津商业大学

学位级别：硕士

为了适应速冻食品行业的发展需要,实现速冻设备的优化,必须重视速冻机械的研发。自然工质干冰相比其他工质有很高的相变潜热,可以对食品进行超快速冻结,能最大限度地保持食品原有的状态和营养成分,提高速冻食品的品质,在速冻食品中具有... 详细信息

为了适应速冻食品行业的发展需要,实现速冻设备的优化,必须重视速冻机械的研发。自然工质干冰相比其他工质有很高的相变潜热,可以对食品进行超快速冻结,能最大限度地保持食品原有的状态和营养成分,提高速冻食品的品质,在速冻食品中具有很大的优势。因此开展干冰喷射速冻草莓的分析研究,对优化干冰喷射草莓速冻装置的设计和推广应用有一定的指导意义。项目建立了干冰喷射速冻草莓的模型,对草莓速冻间空间内干冰速冻过程的热流场进行模拟仿真。设计了35种不同条件下的速冻间模型,使用COMSOL模拟软件模拟不同进出口大小和干冰喷入速度对速冻草莓的影响。通过对草莓表面温度的模拟、速冻间内干冰流线的模拟、速冻间内干冰固相分数的模拟、草莓内部传热的模拟、干冰喷射速冻的模拟,以速冻时间和温度作为考量指标,分析每一组草莓速冻的时间及温度均匀性,选出性能最好的模拟组进行不同进出口位置的讨论。通过以上模拟方法选择性能最好的模拟组,为进一步实验打下基础。在确定最佳干冰喷射速度、喷射入口直径、进出口位置的基础上,进行了相关验证性的实验,并对速冻后草莓理化性质进行测量。搭建了二氧化碳和液氮联合喷射速冻草莓的实验系统,研究了不同入口速度的低温氮气和相同速度的低温二氧化碳混合过程中管道压力和温度的变化,并进行了不同速度比与不同进出口位置对速冻草莓的研究。为进一步设计开发高效的干冰喷射速冻草莓装置提供依据。结论如下:（1）在模拟结果中,模型（c）（进口位置交替,出口位置在下方,干冰入口流速为0.30 m/s,入口半径为25 mm）速冻完成时间较短,温度较均匀。（2）草莓速冻间模型实验结果与数值模拟误差分别为3.03%和5.08%。利用实验得出的草莓温度对草莓分层模型进行误差分析,结果MD=4.9%,RMSE=8.6%,说明模型具有较好的普适性和精度。（3）对速冻前后的草莓水份损失率,组织中维生素C的含量,草莓表皮的色泽度,可溶性固体的含量,花青素含量等理化指标进行测定。得到干冰喷射速冻草莓相关参数均优于速冻草莓的相关标准。（4）在联合喷射实验中,随着低温氮气流速的增加,管道中压力损失变大,出口处温度降低。当速度比为0.2:0.3时,草莓内外温度均匀、冻品品质高。改变不同进出口位置,速冻间（c）（进口位置交替,出口位置在右下方）草莓温度更加均匀。

关键词：干冰喷射速冻草莓模拟

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干冰为冷源的含瓦斯型煤低温冷冻试验

煤炭学报 2017年第S1期42卷 160-165页

作者：李小军王兆丰祁晨君岳高伟河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000

为了探索干冰作为煤层井下低温冷冻取样方法制冷剂的可行性和掌握冷冻取样过程煤的温度变化规律,以型煤为研究对象,使用自主设计的模拟测试装置,分别开展了不同瓦斯压力条件下干冰直接冷冻、干冰加不同量乙醇助冷(干冰-乙醇)冷冻型煤的... 详细信息

为了探索干冰作为煤层井下低温冷冻取样方法制冷剂的可行性和掌握冷冻取样过程煤的温度变化规律,以型煤为研究对象,使用自主设计的模拟测试装置,分别开展了不同瓦斯压力条件下干冰直接冷冻、干冰加不同量乙醇助冷(干冰-乙醇)冷冻型煤的低温冷冻试验。试验结果表明:干冰可以用作冷冻取样方法的制冷剂,干冰直接冷冻和干冰-乙醇冷冻均对型煤有较好的冷冻效果,干冰-乙醇冷冻在初期降温阶段的冷冻效果略优;甲烷吸附平衡压力越大,煤芯冷冻降温速度越快、煤芯温度达到的最低温度越低,结果在某种程度上说明了煤层原始瓦斯压力越高,采用低温冷冻取样方法效果越好。研究结果可为煤层瓦斯含量测定低温冷冻取芯装置的开发提供参考。

关键词：型煤瓦斯含量低温干冰乙醇

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高热通量芯片干冰冷却降温性能的理论分析

化工学报 2021年第4期72卷 2047-2056页

作者：宁静红孙朝阳鲍春秀赵延峰天津商业大学天津市制冷技术重点实验室天津300134

针对高热通量芯片的冷却散热问题,利用具有巨大升华潜热以及极低初始温度的干冰作为散热流体,通过建立干冰冷却的散热器模型,对散热器散热空间内干冰冷却降温过程的热流场进行模拟仿真,对干冰冷却的芯片降温特性进行分析,得出:干冰入口... 详细信息

针对高热通量芯片的冷却散热问题,利用具有巨大升华潜热以及极低初始温度的干冰作为散热流体,通过建立干冰冷却的散热器模型,对散热器散热空间内干冰冷却降温过程的热流场进行模拟仿真,对干冰冷却的芯片降温特性进行分析,得出:干冰入口半径为6 mm,散热器针柱直径为2 mm、11×11均匀分布的散热效果最好。随着干冰流速逐渐增大,芯片温度达到稳定时间越快,流速为0.20 m/s时稳定温度为15.49℃,远低于芯片结温,0.06 m/s的流速即可达到芯片安全温度。干冰流速为0.20 m/s,在10 s时散热空间内已充满干冰,降温效果更好。功率为125 W时,干冰冷却也可将芯片中心测点(A点)温度稳定控制在49.47℃之下。此外,对比分析了P0=65 W下的水冷式冷却降温与P0=95 W下的干冰冷却降温性能,得出水冷式冷却稳定后的温度停留在74.2℃,干冰冷却稳定后的温度为15.49℃,干冰冷却降温的芯片整体温度分布更均匀,冷却效果更好。研究结果为进一步深入研究高热通量芯片干冰冷却降温系统打下基础。

关键词：高热通量芯片干冰冷却降温性能分析

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干冰气调法对散装卤凤爪货架期的影响

食品与发酵工业 2019年第15期45卷 182-188页

作者：刁欣悦南家莲郇延军马菲刘丽江南大学食品学院江苏无锡214122 潍坊工程职业学院山东青州262500

为延长散装卤凤爪的货架期,对菌落总数、硫代巴比妥酸值(thiobarbituric acid reactive substances value, TBARS)、挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen, TVB-N)、pH值、色度、感官品评以及电子鼻分析等指标进行分析,探究干冰... 详细信息

为延长散装卤凤爪的货架期,对菌落总数、硫代巴比妥酸值(thiobarbituric acid reactive substances value, TBARS)、挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen, TVB-N)、pH值、色度、感官品评以及电子鼻分析等指标进行分析,探究干冰的使用方式(仅第0天加入干冰;第0、2、4天加干冰;第0、3天补加干冰)对散装卤凤爪货架期的影响。结果表明,仅在0 d添加干冰可将货架期延长至3 d,而分别添加2次和3次干冰组都可以将货架期延长至5 d,与对照组相比,延长3 d。干冰组的TBARS与TVB-N值都低于空白对照组( P 干冰具有较好的保鲜效果。实验结果说明干冰保鲜法可用于延长散装卤凤爪的货架期,为散装酱卤肉制品的保鲜提供了一条新思路。

关键词：干冰散装卤凤爪保鲜货架期品质