Simulación del proceso de pasteurización de leche por microondas y por inmersión. Análisis comparativo del tipo de tratamiento y orientación del envase

ARBALLO, JAVIER RAMIRO; LESPINARD, ALEJANDRO R.; MASCHERONI, RODOLFO HORACIO

Córdoba

Congreso; XXII Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones (ENIEF 2016); 2016

Asociación Argentina de Mecánica Computacional

Una de las tecnologías más empleadas en la actualidad para el calentamiento de alimentos es el empleo de microondas. Este procedimiento se aplica a diario a nivel doméstico pero demuestra tener dificultades en diseños industriales, uno de ellos es la no uniformidad en la distribución de las temperaturas. Este fenómeno se origina por una distribución no homogénea de los campos electromagnéticos dentro del volumen de control, dependiendo fundamentalmente de las propiedades dieléctricas del material y de la geometría del sistema. En este trabajo se analizó matemáticamente el calentamiento de un producto líquido dentro de un tanque (reactor) mediante microondas con y sin agitación mecánica. Con este fin se desarrolló un modelo matemático que incluye la resolución del balance microscópico de energía considerando un término fuente para integrar la interacción con la energía de las microondas. La distribución electromagnética se obtuvo a través de la resolución de las ecuaciones de Maxwell tanto para el producto como para la cavidad. En el caso de tanque agitado, al balance no estacionario de energía se acopló el balance microscópico de cantidad de movimiento, para resolver la distribución de velocidades dentro del tanque provocado por el movimiento de las aspas. Los balances acoplados junto con las ecuaciones de Maxwell y las condiciones iniciales y de contorno fueron resueltos empleando el método de elementos finitos a través del software COMSOL Multiphysics. Se utilizaron los módulos de flujo laminar, ondas electromagnéticas y transferencia de calor en líquidos para obtener los perfiles de velocidades, campo eléctrico y temperatura respectivamente. A partir de las simulaciones numéricas se pudo evaluar el efecto de la velocidad de agitación, la posición de los magnetrones y la ubicación del producto dentro de la cavidad en los perfiles de temperatura desarrollados en el interior de la muestra