بررسی عددی اثرات درصد پری قوطی بر الگوی انتقال حرارت محلول نشاسته

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکترا، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 استادیار، گروه مهندسی صنایع غذایی دانشکده صنایع غذایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استادیار، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز دانشگاه سمنان

4 استاد، صنایع غذایی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

در صنایع کنسروسازی مواد خوراکی درک الگوهای انتقال حرارت درون قوطی به انتخاب مدل حرارتدهی مناسب کمک میکند. در این مطالعه، به منظور بررسی نقش سرفضای قوطی بر زمان فرآوری، الگوهای دمایی نمونهها به صورت عددی تحلیل شدند. قوطیها توسط محلول 5/3% نشاسته در سه سطح 80،90 و 100% پر شدند. نرخ حرارتدهی در قوطیهای کاملاً پر شده سریعتر بود در حالیکه زمانیکه از سرفضا در کنسروسازی استفاده میشود، هرچه حجم سرفضا بیشتر باشد، فرآیند حرارتدهی سریعتر خواهد بود. ناحیه سرد در 100% پرشده در 10% انتهای قوطی قرار داشت و در نمونههای با 80 و 90 درصد پری، این ناحیه در نزدیکی مرز بین دو فاز قرار گرفت. در حرارتدهی ایستای قوطی، سرعت حرارتدهی در نمونه های 100% پری بیشتر از 80 و 90% بود و در صورت وجود سرفضا، هرچه سرفضای قوطی کمتر باشد، سرعت گرم شدن ناحیه سرد کندتر خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Study of the Effects of Can Fill Level on the Heat Transfer Pattern in Starch Dispersion

نویسندگان [English]

  • Azadeh Ranjbar 1
  • Aman Mohammad Ziaiifar 2
  • Mahdi Parvini 3
  • Mahdi Kashaninezhad 4
  • Yahya Maghsudluo 4
1 PhD. Graduated of Food Technology at Gorgan University of Natural Resources and Agricultural Science
2 Assistant Professor- Head of Department Food Process Engineering Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources Gorgan
3 Assistant Professor- Faculty of Chemical Engineering, Gas and Petroleum, Semnan University, Semnan
4 Professor, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources Gorgan
چکیده [English]

In food canning industries, understanding the patterns of heat transfer inside the can helps to select an appropriate heating model. In this study, in order to examine the role of the head space on the processing time, the temperature patterns of samples were numerically analyzed with COMSOL 4.2 software. The cans were filled by starch dispersion (3.5%) at 75 °C in three filling levels of 80, 90 and 100%. The heating rate was higher in the samples which were fully filled while when the headspace is used in canning, a larger volume of headspace leads to a faster heating process. The cold area in 100% fill samples is near the 10% length from the bottom of the can and in samples with 80 and 90% fill level, is near the solution-air interface. In static sterilization of the food cans, heat transfer rate in 100% filled cans is more and if there is headspace in can, the heating rate decrease with decreasing the air volume but the final temperature is higher.

کلیدواژه‌ها [English]

  • heat penetration parameters
  • can filling level
  • numerical analysis
  • starch dispersion
[1] Farid, M., Ghani, A.G.A. (2004). A new computational technique for the estimation of sterilization time in canned food. Chem. Eng. Proc. 43: 523–531.

[2] Karaduman, M., Uyar, R., Erdogdu, F. (2012). Toroid cans – An experimental and computational study for process innovation. J. Food Eng. 111:6–13.

[3] Jackson, J.M., Olson, F.C.W. (1940). Thermal processing of canned foods in tin containers IV. Studies of the mechanics of heat transfer within the container. Food Res. 5: 409-421.

[4] Yang, W. H., Rao, M. A. (1998a). Numerical Study of Parameters Affecting Broken Heating Curve. J. Food Eng. 37: 43-61.

[5] Kannan, A., Sandaka P.Ch. G. (2008).Heat transfer analysis of canned food sterilization in a still retort. J. Food Eng. 88: 213–228.

[6] 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. Inter. J Heat and Mass Trans. 55, 3774–3788.

[7] Yang, W. H., Rao, M. A. (1998b). Transient Natural Convection Heat Transfer to Starch Dispersion in a Cylindrical Container: Numerical Solution and Experiment. J. Food Eng. 36, 395-4 15.

[8] Ball, C.O., Olson, F.C.W. (1957). Sterilization in Food Technology- Theory, Practice and Calculations. McGraw Hill, New York.