高温液态物料真空冷却存在严重飞溅问题,造成物料重量损失和真空室环境污染。本课题针对高温液态熟食品在真空预冷过程中的爆沸飞溅问题展开理论与实验研究,旨在为高温液态熟食品真空冷却工艺的制定提供参考。真空冷却高温液体熟食品实验研究主要考虑容器大小、容器形状、液面表面积、液面高度、初始温度、挡水方式、冷却方式、冷却终温、冷却食品重量、孔径、孔密度等十一个影响因素,实验采用控制变量法和平行实验法。将物料加热到预定终温后,定量装入预制容器,而后将物料转移至真空冷却实验台,采集随时间变化的温度和质量数据,且对整个实验过程进行拍摄记录,观察实验现象。以高温果汁为研究对象,通过改变控制工艺流程,检测水的蒸发量与溅出量,比较冷却过程中不同控制方式的无效失水量,以及冷却速率,优化冷却工艺。相同溶液体积量前提下,预制容器为长方体时,长方体容积越大,液体飞溅量越少,1500ml容器的无效飞溅量仅为13.3%;在真空冷却液体的盛放容器常用规格选择上,方形更占优势。在60℃到80℃的温度区间内,初始温度越高,真空冷却液体飞溅量越少。实验过程中液体飞溅量与相对料装载量呈明显反比关系,即相对物料装载量越低,液体的飞溅量越少。从降温速率角度分析,在真空冷却与冷风冷却方式之间进行对比,真空冷却方式明显更有优势。通过对实验现象的分析,针对真空冷却过程中的沸腾阶段,做出合理的分析和假设,建立物理模型、数学模型进行沸腾过程的数值模拟。数值模拟考虑高温液态熟食品在相变过程中的重力,浮力,液体粘性和表面张力的相互作用。耦合相变传热、VOF多相流模型以及标准壁面函数,设定沸腾开始时的状态为初始条件,采用ANSYS系列软件进行计算和分析。计算过程采用PISO求解方法,压力的降低由压力出口处的表压力决定,具体数值通过真空泵的功率和抽速以及真空腔室的容积计算得出。随着降压过程的进行,原蒸发冷凝模型中的液体饱和温度应该发生变化,其变化的速度由水的饱和温度和饱和压力的拟合公式决定。根据实际情况确定物料各项属性和计算参数,并对模拟结果进行分析。