Generalized model for the simulation of food refrigeration. Development and validation of the predictive numerical method

Abstract

A generalized mathematical model was developed to simulate food refrigeration in air. The model takes into account surface water evaporation. It allows food physical properties to be considered as functions of temperature and/or composition, while providing means for including internal heat generation, composite materials (for instance, flesh and skin) and time-varying external temperature and humidity. Wetted surfaces and packaging can also be accounted for by the model, which can be used for spheres, infinite or finite cylinders, slabs. The numerical method was developed using the Crank-Nicolson scheme, and compared with exact analytical solutions as well as with experimental data on the refrigeration of various foods.

Un modèle mathématique généralisé a été développé pour la simulation de la réfrigération des denrées dans un écoulement d'air. Le modèle permet de tenir compte des transfert's de matière par évaporation d'eau de surface. Les propriétés physiques des produits peuvent être considérées comme des fonctions de la température et/ou la composition. Il permet aussi la possibilité d'inclure une génération interne de chaleur, de traiter des matériaux composés (par exemple de la chair et de la peau) et de considérer une température externe et une teneur en eau qui varient dans le temps. Les surfaces mouillées peuvent être considérées dans le modèle pour des géométries simples (sphères, cylindres infinis et finis, plaque plane). La méthode numérique a été développée avec un schéma de Crank Nicholson et comparée avec les solutions analytiques et avec les données expérimentales pour différents cas.