(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111473018.X (22)申请日 2021.12.02 (71)申请人 吉林大学 地址 130012 吉林省长 春市前进大街269 9 号 (72)发明人 王笑丹　董艳丽　胡凤　王翠莲　 吴铎　 (74)专利代理 机构 长春市四环 专利事务所(普 通合伙) 22103 代理人 张建成 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种基于COMSOL仿真软件的肉品烤制过程 的模拟分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于COMSOL仿真软件的 肉品烤制过程的模拟分析方法， 该方法包括： 在 COMSOL Multiphysics软件中构建肉品几何模 型， 确定控制方程、 初始条件、 边界条件， 剖分网 格并运行研究求解； 采集肉品烤制过程中温度数 据及含水量信息， 对数值模拟结果进行验证； 基 于软件求解结果进行相应的后处理， 分析肉品烤 制过程。 通过本发明， 能对烤制过程中的肉品在 任意时刻任意位置的温度、 湿度、 压力进行预测， 在实际生产中有助于肉品在烤制前， 根据样品的 尺寸， 烤箱温度判断合适的烤制时间， 控制产品 质量的稳定 。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 114117817 A 2022.03.01 CN 114117817 A 1.一种基于 COMSOL仿真软件的肉品烤制过程的模拟分析 方法， 包括 一下步骤： a、 基于COMSOL  Multiphysics软件构建肉品几何模型， 确定控制方程、 初始条件、 边界 条件， 剖分网格并运行研究求 解； b、 采集肉品烤制过程中温度数据及含水量信息， 对数值模拟结果进行验证； c、 基于软件求 解结果及相应的后处 理， 分析肉品烤制过程； 所述步骤a中： 所述肉品的几何模型为： 基于肉品的几何尺寸， 在COMSOL软件中建立 三维的几何模型； 所述控制方程为： 以多孔介质内流体或气体分子作为主要的研究对象， 基于分子动力 学和能量守恒定律的相关理论知识， 建立相应的耦合控制方程组； 初始条件为： 初始温度为 室温， 初始水分含量为新鲜肉品的湿基含水量， 初始压力为标准大气压； 所述边界条件包 括： 液态水和蒸气在样品表面的边界通量， 样品表面的对流传热的热通量， 样品表面的蒸发 速率函数及边界热源； 剖分网格的方法为采用自由四面体网格进行网格剖分； 然后根据工 艺要求设定求解时间步长并运行求解， 得到烤制过程中每一点的相应物理量随时间的变化 情况； 所述步骤b中： 所述的采集数据包括： 烤制不同时间肉品几个不同位置点的温度数据， 烤制不同时间 肉品的平均水分含量； 验证数值模拟结果为， 将采集到的试验数据与数值模拟结果进行对 比， 验证数值模拟的准确性； 所述步骤c中： 基于软件求解结果及相应的后处理， 对肉品烤制过程进行分析： 通过温度分布云图分 析肉品烤制过程不同位置的温度变化， 通过水分含量分布图分析肉品烤制过程不同位置的 水分含量变化， 通过流线图分析 水分、 蒸气在烤制过程中的流动或扩散情况。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114117817 A 2一种基于COMSOL仿真软件的 肉品烤制过程的模拟分析方 法 技术领域 [0001]本发明涉及食品加工与计算机模拟 技术领域， 尤其涉及一种基于COMSOL仿真软件 的食品烤制过程的模拟分析 方法。 背景技术 [0002]烤肉制品是中国传统肉制品之一， 由于具有独特的风味和诱人的色泽， 深受大众 的喜爱； 电烤箱是餐饮业、 家 庭中应用最广泛的烤肉烹饪设备。 [0003]在肉品烤制过程中， 通常会涉及到对流传热、 热传导、 扩散、 蒸发， 这些物理过程会 对烤制过程中肉品的温度、 水分含量造成影响， 也决定着烤制终点； 在实际生产中操作人员 主要依靠经验对烤制终点进行判断， 这种主观的判断很容易造成食品的质量不稳定； 对肉 品烤制过程进 行仿真模拟， 能有效预测食品在该过程中的温度、 水分含量和压力的变化， 能 为实际生产加工过程 提供理论指导， 有利于产品质量的控制。 [0004]肉品等大多数食品物料都属于多孔介质； 目前， 有关烤制过程中的数值模拟主要 采用连续介质假设模拟， 这种手段忽略了多孔介质内部复杂的微观孔隙结构对其传热传质 过程的影响， 不能很好 地解释多孔介质物料在烤制过程中产生的传热传质现象。 发明内容 [0005]本发明提供了一种采用COMSOL软件， 基于多孔介质理论肉品在烤制过程中， 温度、 水分含量变化及分布情况 的模拟分析方法， 从而有助于更精确的控制烤制时间， 保证烤制 食品的品质稳定 。 [0006]一种基于 COMSOL仿真软件的肉品烤制过程的模拟分析 方法， 包括以下步骤： [0007]a、 基于COMSOL  Multiphysics软件构建肉品几何模型， 确定控制方程、 初始条件、 边界条件， 剖分网格并运行研究求 解； [0008]b、 采集肉品烤制过程中温度数据及含水量信息， 对数值模拟结果进行验证； [0009]c、 基于软件求 解结果及相应的后处 理， 分析肉品烤制过程； [0010]所述步骤a中： [0011]所述肉品的几何模型为： 基于肉品的几何尺寸(立方体)， 在COMSOL软件中建立三 维的几何模型； [0012]所述控制方程为： 以多孔介质内流体或气体分子作为主要的研究对象， 基于分子 动力学和能量守恒定律的相关理论知识， 建立相应的耦合控制方程组。 初始条件为： 初始温 度为室温， 初始水分含量为新鲜肉品的湿基含水量， 初始压力为标准大气 压； 所述边界条件 包括： 液态水和蒸气在样品表面的边界通量， 样品表面的对流传热的热通量， 样品表面的蒸 发速率函数及边界热源。 剖分网格的方法为采用自由四面体网格进行网格剖分； 然后根据 工艺要求设定求解时间步长并运行求解， 得到烤制过程中每一点的相应物理量随时间的变 化情况； [0013]所述步骤b中：说　明　书 1/4 页 3 CN 114117817 A 3