陈舒航，周建伟，刘东红，4*，刘 懿

    (1 浙江大学生物系统工程与食品科学学院 杭州310058 2 浙大宁波理工学院 浙江宁波315100 3 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室 江苏无锡214122 4 浙江大学馥莉食品研究院 杭州310058)

    罐藏是一种常见的食品贮藏方法，广泛运用于食品工业中。热力杀菌因其具有高效、方便的特点，是食品加工中最常用的杀菌手段[1]。罐藏食品的热杀菌涉及流体传热，用传统方法难以得到罐头内的任意时刻每个位置的温度分布情况，对罐头内冷点和最低杀菌强度判断的准确度不足[2]。借助计算机对热杀菌过程进行仿真模拟，能有效预测不同类型食品在该过程中温度、速度、压力、最慢加热区(Slowing heating zone，SHZ)及杀菌强度的变化[3-8]。将仿真结果应用于调整几何尺寸、热处理温度、处理时间、旋转速度等参数[9-12]，在保证杀菌强度的同时，减少杀菌时间，提高产品风味和营养水平，节约能耗。精准的仿真模型可提高试验的精准性和有效性，为设备研发及确定最优控制方案提供依据。

    罐头顶隙是指罐藏食品的表面或液面与罐头容器上盖间所留空隙，可维持一定的真空度，平衡罐头内外的压力差，避免在热杀菌过程中出现凸角、瘪听等外观变形的情况[13]。目前对罐头热杀菌过程的模拟大多忽略了顶隙对传热的影响，且未考虑顶隙处存在的液体蒸发和冷凝现象，因而无法对杀菌过程中的压力变化进行准确预测[14-15]。忽略顶隙也会导致对温度的预测产生偏差，使得最小杀菌值的计算不够准确。

    羧甲基纤维素钠(Carboxymethylcellulose，CMC)具有与一些液态食品相似的流变学特性，常被用于液态罐头食品热杀菌的模拟过程[16]。本文选取1.0% CMC 溶液，借助COMSOL Multiphysics软件，构建了包含及不包含顶隙的2 种模型模拟罐头食品的热杀菌过程。通过热穿透试验，由模拟值与真实值之间的平均相对误差验证模型可靠性，以期获得一种较准确的罐头热杀菌过程的预测模型，更精准地分析热杀菌过程中速度场、温度场、致死率场及压力的变化情况。在含顶隙模型的基础上，探究不同顶隙高度及保温温度对1.0%CMC 罐头内相对压力的影响，为工厂生产罐头时所预留的顶隙高度及不同工作温度下杀菌釜的压力控制提供参考。

    1 材料与方法

    1.1 材料试剂

    金属罐(罐号7113)，山东环球印铁制罐有限公司；纯净水，娃哈哈公司；羧甲基纤维素(化学纯级)，国药集团化学试剂有限公司。 ......