基于过程模拟及实验验证的烹饪成熟优化原理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31660449
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C2002.食品生物化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Cooked food, a key factor for national nutrition and health, occupied the main part of daily diet; the automation of Chinese cuisine is an inevitable result of social development, it has huge economic potential. Basic researches on cooking quality formation and control are urgently necessary for both aspects; however, no direct references can be quoted according to western studies. Therefore, optimization of quality for cooking doneness is hypothetically selected as a breakthrough point of our study on the basis of theories, methods and tools accumulated during ten years’ hard working. Based on the governing equation of heat/mass transfer, dynamics of the quality changing for thermal processing and theirs solution and calculation, optimal operating parameters will be achieved according to the quality optimization model of fluid-solid cooking to be done, in which the heat/mass transfer operating conditions, cooking quality and doneness value will be used as optimization variables, objective function and limit function, respectively. As a result, a universal method for numerical optimization of cooking doneness will be finally established. Meanwhile, in order to improve the quality of cooking, researches on optimization for cooking doneness will be carried out upon technologies of real time acquisition for kinetic parameters and time-temperature integrators together with food analysis methods. What’s more, the optimal value of key operation parameters, such as oil temperature, size and stirring, will also be gained by real experiments. Afterwards, the results of experiments will be compared with numerical optimization. Generally, this study attempts to get optimization methods of numerical calculation which can be flexible, convenient, and not limited to the types of applications via a few experimental validation and calibration. Finally, the inner changing laws and control principle of doneness might be revealed according to further extending applications of the above mentioned results integrated with optimized method
烹饪食品是饮食摄入的主要形式,对国民营养健康至关重要。烹饪自动化是社会发展的必然,有巨大经济潜力。两者都迫切需要关于烹饪品质形成与控制的基础研究,而西方并没有可直接引用的成果。因此,在十多年积累的理论、方法、手段之上,拟选择烹饪成熟优化作为研究突破口,基于热质传递控制方程、热处理品质变化动力学,针对以热质传递操作条件为优化变量、以烹饪品质为目标函数、以成熟指标为限制函数的流-固烹饪成熟品质优化模型,建立控制方程的CFD软件求解方法,计算搜索出最优操作参数,从而构建具有普适性的烹饪成熟数值优化方法。同时,以动力学参数实时采集及时间温度积分器等技术结合食品分析开展油温、刀工、搅拌等关键操作参数烹饪成熟优化研究,并与数值优化结果比较,通过有限的实验验证、校准得到可以灵活、方便、不受限地开展应用的数值优化方法。最后,通过上述研究结合数值优化方法的延伸应用,尝试揭示火候形成的内在技术规律和控制原则。

结项摘要

中国居民饮食摄入的主要形式是烹饪食品。而烹饪自动化是社会发展的必然,有巨大经济潜力。两者都迫切需要关于烹饪品质形成与控制的基础研究。因此,基于热/质传递控制方程、热处理品质变化动力学,针对以热质传递操作条件为优化变量、以烹饪品质为目标函数、以成熟指标为限制函数的流-固烹饪成熟品质优化模型,建立控制方程的CFD软件求解方法,计算搜索出最优操作参数,从而构建烹饪成熟数值优化方法。同时,以动力学参数实时采集及时间温度积分器等技术结合食品分析开展油温、刀工、搅拌等关键操作参数烹饪成熟优化研究,并与数值优化结果比较,通过有限的实验验证、校准得到可以开展应用的数值优化方法。.项目主要研究内容:1)构建了考虑蒸发、收缩现象的爆炒过程中热/质传递数学模型并进行验证。新构建数学模型包含5个控制方程、2个收缩方程、7个边界条件和8个初始条件,27个附加方程及48个相关参数,并确定了有限元分析软件COMSOL的求解方法。而且发现颗粒特征尺寸、能量传递速率和流体-颗粒的换热时间/接触面积对颗粒成熟时间和含水率等烹饪品质有极显著(P<0.01)影响;颗粒切割越细、预热油温越高、搅拌操作越剧烈,其内部升温更快,烹饪成熟所需时间更短,烹饪品质越好。2)完成模型中关键参数-渗透率的测定,得到猪里脊肉在中心温度为10~50℃时的液体固有渗透率为1.67×10-17 m2~9.9×10-16 m2。3)经传质模型无量纲水分含量分析解原理及MATLAB 软件联合处理得到猪里脊肉在不同形状、油温及比表面积下油炒时其对流传质系数在4.266×10-6 m/s~3.845×10-5 m/s 范围内变化。随着比表面积的增大及油温的升高,对流传质系数显著增大,而样品形状改变对其影响并不显著。.中式烹饪是中国十多亿国民的主要饮食形式,对中式烹饪开展系统、深入地研究,把握烹饪过程传热与品质变化的内在原理,以推进烹饪科学的进步及烹饪的自动化、标准化,有助于揭示烹饪科学的内在规律,利于中式烹饪的对外宣传和推广。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
锅具传热特性对中式烹饪操作控制的影响
  • DOI:
    10.13652/j.issn.1003-5788.2018.06.015
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    食品与机械
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭静;邓力;王磊;何聪颖;余冰妍;林锦;崔杰
  • 通讯作者:
    崔杰
西式火腿煮制过程中品质变化动力学研究
  • DOI:
    10.13652/j.issn.1003-5788.2019.07.008
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    食品与机械
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石宇;邓力;谢乐;余冰妍;廖小梅;苏婕妤
  • 通讯作者:
    苏婕妤
考虑收缩的爆炒热/质传递过程模拟与验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢乐;邓力;李静鹏;曾雪峰;闫 勇;石 宇;苏婕妤
  • 通讯作者:
    苏婕妤
猪里脊肉油传热过程中品质变化动力学研究
  • DOI:
    10.13652/j.issn.1003-5788.2018.04.009
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    食品与机械
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余冰妍;邓力;李文馨;程芬;徐嘉
  • 通讯作者:
    徐嘉
基于电子鼻、电子舌比较分析冷藏方式对小香鸡风味的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    肉类研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李双艳;邓力;汪孝;崔俊;何聪颖
  • 通讯作者:
    何聪颖

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其他文献

特征γ射线谱分析的蒙特卡罗模拟技术
  • DOI:
    10.7498/aps.69.20200279
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓力;李瑞;王鑫;付元光
  • 通讯作者:
    付元光
无人机与民航客机碰撞概率研究
  • DOI:
    10.14177/j.cnki.32-1397n.2019.43.01.017
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    南京理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓力
  • 通讯作者:
    邓力
历代中医外感病因学发展探析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    长春中医药大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓力;聂娇;陈孝银
  • 通讯作者:
    陈孝银
三维中子/光子输运S_N程序的并行重构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    核动力工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    衷斌;沈华韵;魏军侠;邓力
  • 通讯作者:
    邓力
组合几何 Monte Carlo粒子输运支撑软件框架JCOGIN 的研发
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    原子能科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宝印;李刚;邓力;莫则尧
  • 通讯作者:
    莫则尧

其他文献

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邓力的其他基金

烹饪过程的全局数值模拟
  • 批准号:
    32260644
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于MRI和CFD的快速烹饪过程猪肉中水分迁移规律研究
  • 批准号:
    31860443
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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