本论文研究内容是国家科技部“十五”重大科技专项—农产品深加工技术与设备研究开发课题《优质鲜榨苹果汁和浑浊型苹果汁加工关键技术研究》的一部分。 鲜榨苹果汁以其风味纯正、营养丰富、价格适中,越来越受到广大消费者的青睐,已经成为苹果汁未来发展的一个重要方向。在灭菌前的鲜榨苹果汁中含有多种微生物,影响果汁的质量安全和货架期。冷杀菌作为一种新型而有效的杀菌技术正日益受到消费者的青睐,其中紫外线杀菌由于其杀菌效率高、投资少、操作简便、无污染的特点,在食品工业中的应用备受关注。本文根据紫外线能杀灭多种微生物以及穿透力较差的的特性,采用管式液膜方式进行杀菌处理,使紫外线在有效的穿透能力下对果汁进行杀菌,保证杀菌效率维持在一个较高的水平,从而最大限度的保留鲜榨苹果汁的新鲜风味和营养成分。通过研究果汁中不同种类微生物对紫外线耐受情况,采用单因素实验研究了紫外杀菌时间、杀菌距离和果汁厚度与杀菌效率的关系,确定了模拟的边界条件,借助高性能计算机采用有限元分析和流体模拟技术(CFD)的手段,对苹果汁的管式液膜紫外杀菌过程进行了动态流体杀菌过程模拟,以紫外线能量累积杀菌理论为基础,分析了不同初始速度及流动方式对杀菌率的影响,直观显示了管式液膜紫外杀菌过程中果汁中细菌的运移及存活情况:活细菌的动态分布等密度线,管道内不同部位速度场和湍动能的分布,为确定高效的液体流态和杀菌控制参数提供了数学理论基础。结果显示:选用照射距离为2cm、液层厚度为4mm对杀菌过程进行数值模拟,模拟结果表明,果汁以湍流方式在管道中进行流动时紫外杀菌效果较好,果汁初始速度为8m/s时杀菌效果较好。 该研究应用CFD软件—FLUENT对紫外线杀菌过程进行模拟,大大减少了实验的工作量及研发费用,并提出管式液膜紫外线杀菌方式提高紫外杀菌率,拓展了紫外杀菌的应用范围。