Computer Simulation for Microwave Heating

Chen, Hao; Tang, Juming

doi:10.1002/9780470959435.ch6

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“…As a starting point, the electromagnetic modelling was verified according to the similarity principle between the applicator geometry and spatial field distribution within the empty microwave applicators at 2450 MHz (Figures 6A and 7A). Measuring and validating transient electric field distribution in 3D food product is still a particular challenge [52]. One convenient solution is to compare the electric field distribution within microwave applicator with fundamental waveguide theory (Figure 1).…”

Section: Electromagnetic Field Distribution In the Cavitiesmentioning

confidence: 99%

Evaluation of Microwave Applicator Design on Electromagnetic Field Distribution and Heating Pattern of Cooked Peeled Shrimp

Siguemoto

Gut

Dimitrakis

et al. 2021

Foods

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Non-uniform temperature distribution within solid food is a major problem associated with microwave heating, which limits industrial applications. Therefore, an experimentally validated 3D model was proposed to study the effect of microwave applicator geometry on the electromagnetic field distribution and heating pattern of shrimp under different processing conditions. Simulation results were compared with physical experiments, in which a cooked peeled shrimp sample was heated using two different laboratory-scale microwave applicators (rectangular and cylindrical cavities). For the rectangular applicator, the temperature distribution within the shrimp, when examined in cross-section, was more homogeneous compared to that of the cylindrical applicator. The results showed the influence of the complex shape of the food on the temperature distribution during microwave heating, as well as of process parameters (input power and geometry cavity). Moreover, this modelling method could provide a better understanding of the microwave heating process and assist manufacturing companies to evaluate a suitable microwave applicator according to their specific purpose.

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Section: Electromagnetic Field Distribution In the Cavitiesmentioning

confidence: 99%

Evaluation of Microwave Applicator Design on Electromagnetic Field Distribution and Heating Pattern of Cooked Peeled Shrimp

Siguemoto

Gut

Dimitrakis

et al. 2021

Foods

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“…Il existe plusieurs techniques numériques pour simuler le chauffage par micro-ondes, parmi lesquelles deux méthodes ont été principalement employées : la méthode « Finite Difference Time Domain » (FDTD) et la méthode des éléments finis (FEM) (Dibben, 2001). Moins fréquemment, la méthode des moments et la méthode de la ligne de transmission ont également été appliquées (Chen et Tang, 2011 ;Knoerzer et al, 2011).…”

Section: Généralités Sur Les Méthodes Numériques Utiliséesunclassified

“…En bref, la méthode FDTD est une procédure par pas de temps qui simule les ondes électromagnétiques continues dans une région spatiale finie jusqu'à ce que le temps de simulation désiré soit atteint ou qu'un modèle de champ électromagnétique stable soit établi (Chen et Tang, 2011). Dans la méthode FDTD, les équations de Maxwell sont résolues alternativement.…”

Section: Généralités Sur Les Méthodes Numériques Utiliséesunclassified

“…Dans la méthode des éléments finis, la géométrie étudiée est décomposée en une union de petits éléments de géométrie simple, généralement des quadrilatères ou triangles en deux dimensions et des tétraèdres ou hexaèdres en trois dimensions (Dibben, 2001). Fondamentalement, les quatre étapes principales suivantes sont appliquées dans la méthode FEM : division de la région/géométrie de la solution en plusieurs sous-régions ou éléments ; obtention de l'équation aux dérivées partielles dans chaque élément ; intégration des solutions de tous les éléments dans la solution pour la géométrie complète et enfin résolution numérique des équations obtenues (Chen et Tang, 2011). Comme la méthode FEM ne nécessite pas de grille régulière, la décomposition de la géométrie est très flexible.…”

Section: Généralités Sur Les Méthodes Numériques Utiliséesunclassified

“…De ce fait, la méthode n'a aucune restriction, même avec des géométries arbitraires et irrégulières, et elle peut traiter tout type de conditions aux limites (Choi et al, 2015). Cette méthode est donc utile pour les géométries très complexes (Chen et Tang, 2011). La méthode FEM a été largement utilisée pour modéliser le chauffage par micro-ondes des produits alimentaires en raison de sa flexibilité dans la gestion des géométries irrégulières et des conditions aux limites, des variations des propriétés spatiales et temporelles (Liu et al, 2013 ;Romano et al, 2005).…”

Section: Généralités Sur Les Méthodes Numériques Utiliséesunclassified

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Procédés de chauffage par micro-ondes : approches expérimentales et numériques des interactions avec les produits alimentaires

Curet¹

2019

STA

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Ce document présente les concepts élémentaires des transferts de chaleur relatifs au procédé de traitement thermique par micro-ondes de produits alimentaires. Les paramètres procédés et les propriétés produits sont détaillés en lien avec les différents mécanismes responsables de l'élévation de température sous micro-ondes. Des aspects théoriques relatifs à la propagation d'ondes dans des structures guidées sont aussi présentés en incluant les effets thermiques sur le produit traité. Un focus est porté sur les différents dispositifs expérimentaux existants pour des applications en recherche et développement ainsi que la modélisation du chauffage par micro-ondes en vue de prédire le comportement thermique du produit au cours du procédé. Enfin, les applications majeures de la technologie de chauffage par micro-ondes sont présentées en incluant à la fois des discussions sur les effets thermiques et non-thermiques des micro-ondes dans les matrices alimentaires. ABSTRACT. This document presents the basic concepts of heat transfer related to the microwave heating process of food products. The process parameters and product properties are detailed with the different mechanisms responsible for the temperature rise under microwave. Theoretical aspects of wave propagation in guided structures are also presented, including thermal effects on the processed material. Some focus will be on the various existing experimental devices for research and development applications as well as microwave heating modelling approaches to predict the thermal behaviour of the product during the process. Finally, the major applications of microwave heating technology are presented by including both thermal and non-thermal effects on food materials. MOTS-CLÉS. micro-ondes, transfert de chaleur, propriétés diélectriques, modélisation, guide d'ondes, effets thermiques et athermiques. KEYWORDS. microwaves, heat transfer, dielectric properties, modelling, waveguides, thermal and non-thermal effects.

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Microwavable Food Packaging

Regier

2017

Reference Module in Food Science

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Computer Simulation for Microwave Heating

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Evaluation of Microwave Applicator Design on Electromagnetic Field Distribution and Heating Pattern of Cooked Peeled Shrimp

Evaluation of Microwave Applicator Design on Electromagnetic Field Distribution and Heating Pattern of Cooked Peeled Shrimp

Procédés de chauffage par micro-ondes : approches expérimentales et numériques des interactions avec les produits alimentaires

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