低湿玉米籽粒的射频加热模拟与试验

摘要

为了准确预测射频加热过程低湿(含水率13.0％～20.0％)玉米籽粒的温度分布变化,该研究结合玉米籽粒的多组分结构特征、热物理特性及介电特性的异质性,建立了玉米籽粒的三维二组分物理几何模型和射频加热数学模型,并利用验证后的模型研究不同姿态和含水率玉米籽粒的射频选择性加热.结果表明:射频加热过程中平放玉米籽粒温度的模拟值与试验值最大相对误差仅为3.47％,玉米籽粒中胚的温度高于胚乳,该模型能很好地预测籽粒内部的选择性加热现象.射频加热过程直立玉米籽粒的几何效应最强,显著提高了胚的电场强度和功率密度,导致其优先加热程度最大,其次是斜放和侧立玉米籽粒的,平放玉米籽粒中胚的优先加热程度最小.射频加热过程含水率为13.0％的玉米籽粒中胚与胚乳的温差逐渐增大,而含水率为16.5％和20.0％的玉米籽粒中胚与胚乳的温差先增大后减小;当玉米籽粒被加热至55°C时,含水率为16.5％的玉米籽粒中胚的优先加热程度最大,其次是含水率为13.0％玉米籽粒的,含水率为20.0％的玉米籽粒中胚的优先加热程度最小.研究结果揭示了玉米籽粒的姿态和含水率对其射频选择性加热的影响规律,可为射频加热技术应用于低湿玉米籽粒的热处理过程提供有益借鉴.