优化速冻荔枝的解冻过程：一种结合热力学建模与品质保持的多目标方法

《Journal of Food Measurement and Characterization》：Optimizing quick-frozen litchi thawing: a multi-objective approach integrating thermodynamic modeling and quality preservation

本研究针对荔枝解冻品质劣化问题，开发了热风解冻多梯度模型。通过液氮速冻至-18°C，结合热风设备解冻实验与NSGA-II多目标优化，构建三维响应面模型，确定最佳解冻温度32°C，能耗3756.02 J/g，ΔE 9.89，验证误差均低于6%，为荔枝品质保留提供了可靠框架。

　　

摘要

本研究旨在解决冷冻荔枝在热风条件下解冻过程中质量下降的问题，通过开发并验证一个全面的热力学模型来实现这一目标。实验中，荔枝在-60°C的液氮环境中快速冷冻15分钟，直至其内部温度降至-18°C。随后，使用DJL-SLX-544 H多梯度热风解冻设备对冷冻荔枝进行解冻，并在强制对流传热条件下观察荔枝解冻过程中的热力学行为。通过结合严格的实验测量和理论建模的协同方法，评估了所开发模型的准确性，测量值与预测值之间的相关系数高达0.994。此外，系统性的研究揭示了荔枝在不同温度梯度下的复杂解冻特性。进一步构建了一个三维响应面模型，利用NSGA-II多目标优化算法优化了解冻过程，明确了解冻温度、能耗以及颜色差异（ΔE）之间的关系。优化结果表明，最佳解冻温度为32°C，此时能耗为3756.02 J/g，颜色差异（ΔE）为9.89。至关重要的是，验证实验确认了优化参数的可靠性和稳健性，与算法模型的预测相比，能耗的相对误差仅为4.96%，颜色差异（ΔE）的相对误差为6.07%。这项研究为优化解冻工艺提供了可靠的框架，显著有助于保持荔枝的质量并减少解冻后的品质下降。