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Modelado y simulación de la dinámica de secado por microondas de papas

2018-11-10 10:59:48
Modelado y simulación de la dinámica de secado por microondas de papas

Resumen: Usando el sistema de secado por acoplamiento de aire caliente por microondas hecho por nosotros mismos, se probaron la temperatura y el contenido de agua de la papa cortada en dados a diferentes potencias de microondas (600, 900, 1 200 y 1500 W) para obtener la curva de secado, la curva de velocidad de secado y secado de la patata. La densidad de potencia de microondas óptima se estableció para establecer un modelo cinético de secado por microondas y un modelo efectivo de difusión de humedad para la papa.

El modelo de coeficiente de difusión de agua efectivo de la papa en cubitos se sustituyó por el software COMSOL Multiphysics para establecer un modelo de acoplamiento de campo electromagnético de tres campos, transferencia de calor sólido y transferencia de materia diluida. Los resultados mostraron que la tasa de secado por microondas de la papa cortada en cubitos entró después del período de aceleración de 270 s. Durante el período de desaceleración, la densidad de potencia de microondas óptima del equipo de secado por microondas es de 6 W / g. El modelo de secado puede ser descrito por la ecuación de Page. El coeficiente de difusión de humedad efectivo del secado por microondas de la papa es de 4.35 × 10–9 ~ 9.02 × 10–9 m2 / s. .

Palabras clave: secado por microondas de papa; modelo cinético; Simulación de comsol

El secado por microondas tiene las ventajas de una velocidad de secado rápida, alta eficiencia, bajo consumo de energía, etc., y se usa ampliamente en la industria alimentaria. Yi Li et al. estableció un modelo cinético de secado por aire caliente por microondas y un coeficiente de difusión de agua efectivo para predecir el tiempo de secado de la papaya en diferentes condiciones. Wei Lingjun estudió el calor del pollo a –5 ~ 95 ° C y una frecuencia de 2 450 MHz. Propiedades físicas y dieléctricas.

Los resultados muestran que la velocidad del plato giratorio ideal es de 7.5 r / min en el proceso de calentamiento por microondas del horno de microondas doméstico. Tao Man et al estudiaron las características de secado por microondas de las semillas de peonía y usaron la tasa de secado, la tasa de descascarado y la tasa de maduración de la peonía como índices de evaluación. El mejor método para obtener semillas secas de peonía por microondas es el tiempo de secado de 20 s, el tiempo intermitente de 60 s, y el espesor de la capa de material es de 2 capas.

Para comprender de manera más intuitiva el estado seco de los materiales durante el secado por microondas, algunos académicos utilizaron diferentes programas de simulación para simular el proceso de calentamiento y secado de alimentos por microondas. Pitchai et al. usé Quickwave en FDTD para simular el proceso de calentamiento de alimentos por microondas. La distribución de la temperatura fue similar a la prueba de secado del material. Liu et al. usé el software FEMAP y la serie PHOTO para simular el proceso de calentamiento de alimentos en un horno de microondas y lo comparó con los resultados de la prueba. PEDREÑO – MOLINA et al. discutió el calentamiento de diferentes posiciones de carga por el método de imagen térmica; Zhang Ke et al. usé el software COMSOL Multiphysics para simular el proceso de calentamiento de microondas del paquete de alimentos, y estableció el modelo de acoplamiento bidireccional de conducción electromagnética-térmica de las propiedades dieléctricas de los alimentos con el tiempo. Y se llevó a cabo la verificación experimental.

Estos estudios establecieron modelos matemáticos bajo calentamiento por microondas o un acoplamiento de campo doble de campos electromagnéticos a campos de transferencia de calor sólido utilizando solo software de simulación. Dado que es difícil monitorear el estado seco (es decir, la temperatura y el contenido de humedad) del material por medio de pruebas en un entorno de microondas, es necesario simular el estado seco del material bajo calentamiento por microondas. El autor estableció el modelo de dinámica de secado por microondas y el modelo de coeficiente de difusión de agua efectivo de la papa. El modelo de acoplamiento de tres campos de campo electromagnético, transferencia de calor sólido y transferencia de materia diluida se estableció utilizando COMSOL Multiphysics como el software de simulación para simular el contenido de humedad de las heces de papa durante el calentamiento por microondas. Y la temperatura con el cambio de potencia de microondas y el tiempo de calentamiento, y la prueba fue verificada.