مدل‌سازی انتقال حرارت در کنسرو حاوی عصاره مالت در بسته‌بندی نیمه‌سخت بر پایه آلومینیوم

مجله پژوهشهای علوم و صنایع غذایی ایران

مقاله 7، دوره 20، شماره 1 - شماره پیاپی 85، فروردین و اردیبهشت 1403، صفحه 85-99   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ifstrj.2023.78801.1205

نویسندگان

سعیده حمیدی¹؛ نفیسه زمین‌دار^{* 1}؛ نیره قلی پور شهرکی²

¹گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ایران

²گروه علوم و صنایع غذایی، واحد شهرکرد، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرکرد، ایران

چکیده

در این پژوهش مدل عددی انتقال حرارت در کنسرو عصاره مالت با بریکس 60 در بسته‌بندی آلومینیومی نیمه‌سخت با نرم‌افزار فلوئنت توسعه داده شد. شکل هندسی کنسرو حاوی نمونه، توسط نرم­افزار گمبیت رسم و شبکه­بندی مناسب با فاصله گره­هایcm 1/0 و cm2/0 اعمال شد. سپس انتقال حرارت درون کنسرو در طول فرآیند حرارتی با استفاده از نرم­افزار فلوئنت شبیه­سازی شد. پروفیل­های دمایی فرآیند حرارتی، شکل و محل ناحیه کند حرارتی در کنسرو نمونه بررسی شد. همچنین تأثیر وجود سرفضا (فضای خالی بالای ظرف) بر انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفت. شبکه­بندی مناسب برای شبیه­سازی، شبکه با فاصله گره­های cm2/0 بود. نتایج شبیه­سازی نشان داد که محل ناحیه کند حرارتی در کنسرو عصاره مالت دارای سرفضا در پایان مرحله حرارت­دهی در محدوده cm27/3->Z>37/3-، cm3/0>Y>1-، cm8/0>X>02/0-  و در مدل فاقد سرفضا در پایان مرحله حرارت­دهی در محدوده cm05/3->Z>46/3- ، cm48/0>  Y>44/3-، cm76/3>X>58/3- است. بین دماهای پیش­بینی شده و دماهای حاصل از تکرارهای آزمایشگاهی در سطح احتمال 1% تفاوت معنی­دار مشاهده نشد. پروفیل­های دمایی حاصل از شبیه­سازی در حالت­های دارا و فاقد سرفضا در مراحل مختلف فرآیند حرارتی دارای مشابهت قابل قبولی بودند.

کلیدواژه‌ها

بسته بندی آلومینیومی نیمه انعطاف پذیر؛ دینامیک سیالات محاسباتی؛ عصاره مالت؛ ناحیه کند حرارتی

مراجع

1. Abdul Ghani, A.G., Farid, M.M., & Chen, X.D. (2002). Numerical simulation of transient temperature and velocity profiles in a horizontal can during sterilization using computational fluid dynamics. Journal of Food Engineering, 51(1), 77-83. https://doi.org/10.1016/S0260-8774(01)00039-5
2. Abdul Ghani, A.G., Farid, M.M., & Chen, X.D. (2002). Theoretical and experimental investigation of the thermal inactivation of Bacillus stearothermophilus in food pouches. Journal of Food Engineering, 51(3), 221-228. https://doi.org/10.1016/S0260-8774(01)00060-7
3. Abdul Ghani, G., Farid, M.M., Chen, X.D., & Richards, P. (1999). An investigation of deactivation of bacteria in a canned liquid food during sterilization using computational fluid dynamics (CFD). Journal of Food Engineering, 42, 207-214. https://doi.org/10.1016/S0260-8774(99)00123-5
4. Abdul Ghani, A.G., Farid, M.M., Chen, X.D., & Richards, P. (1999). Numerical simulation of natural convection heating of canned food by computational fluid dynamics. Journal of Food Engineering, 41, 55-64. https://doi.org/10.1016/S0260-8774(99)00073-4
5. Alonso, A.A., Arias-Mendes, A., Balsa-canto, E., Garsia, M.R., Molinia, J.I., Vilas, C., & Villafin, M. (2013). Real time optimization for quality control of batch thermal Sterilization prepackaged Food Control, 32(2), 392-403. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2013.01.002
6. Brennan, A. (1979). Food engineering operations. Applied Science. London.
7. Cevik, M., & Icier, F. (2021). Numerical simulation of temperature histories of frozen minced meat having different fat contents during ohmic thawing. International Journal of Thermal Sciences, 165, 106958. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2021.106958
8. Dash, K., Sharma, M., & Tiwari, A. (2022). Heat and mass transfer modeling and quality changes during deep fat frying: A comprehensive review. Journal of Food Process Engineering, 45(4). https://doi.org/10.1111/jfpe.13999
9. Erdogdu, F., & Tutar, M. (2012). A computational study for axial rotation effects on heat transfer in rotating cans containing liquid water, semi-fluid food system and headspace. International Journal of Heat and Mass Transfer, 55, 3774–3788. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.03.031
10. Fadavi, A., Yousefi, S., Darvishi, H., & Mirsaeedghazi, H. (2018). Comparative study of ohmic vacuum, ohmic, and conventional-vacuum heating methods on the quality of tomato concentrate. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 47, 225-230. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2018.03.004
11. Farid, M.M., & Abdul Ghani, A.G. (2004). A new computational technique for the estimation of sterilization time in canned food. Chemical Engineering and Processing, 43, 523–53. https://doi.org/10.1016/j.cep.2003.08.007
12. Islamic Republic of Iran ISIRI NUMBER 3897. Barley malt extract specifications and test methods. Institute of Standards and Industrial Research of Iran. ISLAMIC REPUBLIC OF IRAN.
13. Loews, F.A. (1952). Improvement in anthrone method for determination of carbohydrates. Analytical Chemistry, 24(1), 219. https://doi.org/10.1021/ac60061a050
14. Mohamed, I.O. (2007). Determination of an effective heat transfer coefficients for can headspace during thermal sterilization process. Journal of Food Engineering, 79, 1166-1171. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.04.015
15. Narsaiah, K., Bedi, V., Ghodki, B., & Goswami, T. (2021). Heat transfer modeling of shrimp in tunnel type individual quick freezing system. Journal of Food Process Engineering, 44(11). https://doi.org/10.1111/jfpe.13838
16. Nicolai, B.M., Verboven, P., & Scheerlinck, N. (2001). Food process modeling. PP 60-81 in: L. M. M. Tijskens and M. L. A. T. M. Hertog. The Modeling of Heat and Mass Transfer. CRC Press., Boca Rayton.
17. Norton, & Sun, D.W. (2006). Computational fluid dynamics (CFD) – an effective and efficient design and analysis tool for the food industry: A review. Trends in Food Science & Technology, 17(11), 600-620. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2006.05.004
18. Razavi, M. A., & Akbari, R. (2012). Biophysical properties of agricultural & food materials. Mashhad Ferdowsi University, Mashhad.
19. Sahin, S., & Sumnu, S.G. (2006). Physical Properties of Foods. Middle East Technical University. Ankara.
20. Simpson, R., Almonasid, S., & Mitchel, M. (2004). Matyhematical model development, Experimemtal validation and processing optimization: retortable pouches packed with seafood in cone frusum shape. Journal of Food Engineering, 63, 153-162. https://doi.org/10.1016/S0260-8774(03)00294-2
21. Vatankhah, H., Zamindar, N., & Shahedi Baghekhandan, M. (2015). Heat transfer simulation and retort program adjustment for thermal processing of wheat based Haleem in semi-rigid aluminum containers.