数值摸拟法即借助计算机软件或编程,利用数值计算方法获得数值解。
这种求解方式是在对食品传热过程与机理研究分析的基础上,建立数学模型、设定边界条件,进而使用计算机求解。此方法对绝大多数食品模型和环境都适用,但需要对物理模型及边界条件有充分和正确的理解。
根据对相变热扩散形式描述方式的不同,数值计算对食品冻结的处理方法可分为焓模式数学模型和表观比热容数学模型,两者各有优缺点。焙模式的主要特征是采用焓和温度一起作为待求函数,在整个区域(包括液相区、固相区和两相区)建立统一的能量方程,利用数值解法求得焓和温度分布。食品的焙在冻结过程中是温度的连续函数,可使计算与编程简化,但精度较低些;而食品的比热容在冻结初始时不是温度的连续函数,计算难度和复杂程度会有所增加,同时计算中需作一些近似处理,不过,在较准确地获得食品的热物理性质后,此模型就能非常准确地预测食品的冻结时间。
研究证明,只要选用合适的数学模型及准确的食品热物理性质参数,数值模拟结果就有相当高的精度。物理问题的数学模型的选用较容易完成,但后一环节却十分困难,因为食品热物理性质较难直接测量且成本高,目前多采用数学模型求解的方法来确定。近年来,应用COSTHERM软件或PEC0工程CIPACT93024软件、采用MM或DSC测量方法等,都可较为准确地获得食品热物性参数。