Heat Transfer Model for Cryomechanical Freezing of Food Materials

แบบจำลองการถ่ายโอนความร้อนของอาหารขณะแช่แข็งแบบไครโอแมคคานิคส์

Name: Ladda Phaiboonkit

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. Faculty of Engineering. Food Engineering

Name: ลัดดา ไพบูลย์กิจ

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะวิศวกรรมศาสตร์. สาขาวิชาวิศวกรรมอาหาร

keyword: Heat Transfer Model

; Cryomechanical Freezing

; Food Materials

; อาหารแช่แข็ง

; ไครโอแมคคานิคส์

Abstract: Cryomechanical freezing is applied for food freezing with combined advantages of cryogenic and mechanical freezing. Modeling of this process using a classical parabolic heat conduction equation in both stages has proved to be inappropriate and unsuccessful. Recently, a one-dimensional heat transfer model for a semi-infinite slab undergoing cryomechanical freezing was developed and numerically solved using MATLAB code (Sathianpattaratanee, 2004). An analytical solution of the hyperbolic heat conduction equation was used to simulate the temperature profiles during the cryogenic stage, whereas the parabolic heat conduction equation was applied for the mechanical freezing stage. The predicted temperature profiles were validated with the existing data available in the literature. Hence, the objectives of this work were to verify the hyperbolic/parabolic heat conduction equation for cryomechanical freezing of Sathianpattaratanee (2004) and to extend the hybrid model to describe heat transfer within an irregular shaped food undergoing such process. In this work, a commercial software COMSOL? version 3.2, which is based on the finite element method, was used. The simulated temperature profiles were then validated with our own experimental data with pork slab as the test material. It was found that the hybrid model gave better prediction of the experimental results compared with the use of the parabolic equation only. To extend the model to an irregular shaped sample, a composite sample viz. minced pork steamed bun was used. The simulation for two-dimensional heat transfer using the hybrid model was then carried out. Satisfactory results were achieved except during the initial freezing period.

Abstract: การแช่แข็งด้วยวิธีไครโอแมคคานิคส์ เป็นการแช่แข็ง 2 ขั้นตอน ซึ่งรวมเอาข้อดีของเทคนิคการ แช่แข็งแบบไครโอจินิคส์ และแมคคานิคส์เข้าด้วยกัน ซึ่งการจำลองกระบวนการถ่ายโอนความร้อนทั้งสองขั้นตอนด้วยสมการการนำความร้อนแบบพาราโบลิก ไม่สอดคล้องกับผลการแช่แข็งด้วยวิธี ไครโอแมคคานิคส์ Sathianpattaratanee (2004) จึงได้พัฒนาแบบจำลองการถ่ายโอนความร้อน ในกระบวนการแช่แข็งแบบไครโอแมคคานิคส์ของตัวอย่างรูปทรงแบบแผ่นในหนึ่งทิศทาง โดยนำผลเฉลยแบบแม่นตรงของสมการก ารนำความร้อนแบบไฮเพอร์โบลิกมาใช้จำลองการถ่ายโอนความร้อนในกระบวนการแช่แข็งแบบไครโอจินิคส์ และใช้สมการการนำ ความร้อนแบบพาราโบลิกในการจำลองการถ่ายโอนความร้อนในช่วงการแช่แข็งแบบแมคคานิคส์ และแก้สมการโดยใช้โปรแกรม MATLAB และตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองกับผลการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของตัวอย่างที่ตำแหน่งต่าง ๆ จากงานวิจัยอื่นที่มีอยู่ งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองการถ่ายโอนความร้อนด้วยสมการการนำความร้อนแบบไฮเพอร์โบลิก ร่วมกับสมการการนำความร้อนแบบพาราโบลิก ในการจำลองกระบวนการแช่แข็งแบบไครโอแมคคานิคส์ และเพื่อพัฒนาแบบจำลอง การถ่ายโอนความร้อนของอาหารระหว่างกระบวนการแช่แข็งแบบไครโอแมคคานิคส์ โดยได้เลือกใช้โปรแกรม COMSOL (เวอร์ชั่น 3.2) ซึ่งอาศัยหลักการของวิธีไฟไนต์อิเลเมนต์ ในการแก้สมการ เมื่อตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองการถ่ายโอนความร้อนโดยเปรียบเทียบ ผลการจำลองกับผลการทดลองแช่แข็งเนื้อหมูแบบแผ่นใน 2ขั้นตอน พบว่าแบบจำลองที่ใช้สมการการนำความร้อนแบบไฮเพอร์โบลิก ร่วมกับสมการการนำความร้อนแบบพาราโบลิกสามารถอธิบายการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่ตำแหน่งต่างๆ ของเนื้อหมูได้ดี และให้ผลการ ทำนายดีกว่าการใช้สมการการนำความร้อนแบบพาราโบลิกเพียงอย่างเดียวตลอดทั้งกระบวนการ

King Mongkut's University of Technology Thonburi

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Chairath Tangduangdee

Role: Advisor

Name: Sakamon Devahastin

Role: Advisor

Name: ชัยรัตน์ ตั้งดวงดี

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: สักกมน เทพหัสดิน ณ อยุธยา

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2005

Modified: 2552-02-02

Issued: 2009-02-02

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9741850476

CallNumber: FDE353

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Food Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	FDE353.pdf	1.51 MB	122	2024-10-29 16:17:44
2	FDE353ab.pdf	115.08 KB	29	2018-07-04 14:51:12
3	FDE353aben.txt	2.23 KB	22	2018-05-10 20:47:41
4	FDE353abth.txt	2.38 KB	24	2018-05-10 20:47:42

ใช้เวลา

0.031909 วินาที