بررسی ضرایب نفوذ حرارتی (j و f) با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی در کنسرو غذایی بر پایه نشاسته

کنسروکردن در قوطی، یکی از موثرترین روش ها در نگهداری مواد خوراکی است. مواد بر پایه نشاسته بخش عمده ای از مواد خوراکی مانند انواع فرنی ها را شامل می شوند. این محلول ها به دلیل حساسیت به نیروهای برشی اتوکلاوهای دورانی و تخریب بافت، معمولاً به صورت ایستا در اتوکلاوهای ثابت استریل می شوند. رفتار دوگانه حرارتی سرفضای خالی و دمای اولیه پرکردن، نقش مهمی در سرعت تغییرات دمایی و تعیین مکان ناحیه سرد این محصولات بازی می کنند. هدف از این مطالعه مدل سازی عددی اثر غلظت نشاسته، حجم سرفضای خالی و دمای اولیه پرکردن بر سرعت انتقال حرارت محلول نشاسته طی استریلیزاسیون ایستا در قوطی با کمک نرم افزار کامسول، و مقایسه داده های آزمایشگاهی با نتایج حاصله می باشد. از محلول های 5/3 و 5% نشاسته و 7% شکر در سه درصد مختلف پری 80 ،90 و 100 با دو دمای اولیه 50 و c°75 که در قوطی استوانه ای mm 101× 99 به صورت ایستا در اتوکلاو حرارت دهی می شدند، استفاده شد. جهت افزایش سرعت انتقال حرارت و کاهش زمان فرآیند حرارتی از یک فنر با قطر خارجی cm 2 (فاصله هر پیچ cm 1) در محور مرکزی قوطی استفاده شد. نتایج نشان دادند که در هر دو دمای اولیه، افزایش غلظت نشاسته باعث طولانی تر شدن زمان فرآیند و افزایش fh شد. ناحیه سرد در 100% پرشده در 10% انتهای قوطی قرار داشت و در نمونه های با 80 و 90 درصد پری، این ناحیه در نزدیکی مرز بین دو فاز قرار گرفت. در حرارت دهی ایستای قوطی، سرعت حرارت دهی 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. دمای اولیه، غلظت نشاسته و درصد پری تأثیری بر j نداشت و در حدود یک باقی ماند اما در مرحله خمیری شدن در تمامی تیمارها اندکی افزایش یافت. این نشان دهنده تبدیل انتقال حرارت جابجایی به حالت هدایت در مرحله خمیری شدن است. افزودن شکر باعث کاهش شدید فاکتورهای fh و f 2 شد. فاکتور f 2 در مقایسه با نمونه های بدون شکر افزایش یافت. استفاده از فنر در محور مرکزی قوطی باعث جابجایی ناحیه سرد به بخش بین فنر و دیواره و کاهش 50 درصدی در زمان فرآیند حرارتی شد بدون آن که کاهش قابل توجهی در حجم محصول ایجاد کند.