Residence time distribution measurements and simulation of the flow pattern in a scraped surface heat exchanger during crystallisation of ice cream

Fayolle, Francine; Belhamri, Rachida; Flick, Denis

doi:10.1016/j.jfoodeng.2012.12.009

Cited by 9 publications

(4 citation statements)

References 22 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…The residence time distribution is used for modelling processes in the food industry (Fayolle, Belhamri & Flick 2013), mineral processing (Mulenga & Chimwani 2013), wastewater management (Moullec et al 2008) and combustion (Costa, Silva & Azevedo 2003). Understanding of the relationship between the dynamics of a flow and the residence time distributions throughout a flow therefore might offer valuable insights into the effects of flow features on the progress of processes taking place within the fluid.…”

Section: Shin R D Sandberg and E S Richardsonmentioning

confidence: 99%

Self-similarity of fluid residence time statistics in a turbulent round jet

2017

View full text Add to dashboard Cite

Fluid residence time is a key concept in the understanding and design of chemically reacting flows. In order to investigate how turbulent mixing affects the residence time distribution within a flow, this study examines statistics of fluid residence time from a direct numerical simulation (DNS) of a statistically stationary turbulent round jet with a jet Reynolds number of 7290. The residence time distribution in the flow is characterised by solving transport equations for the residence time of the jet fluid and for the jet fluid mass fraction. The product of the jet fluid residence time and the jet fluid mass fraction, referred to as the mass-weighted stream age, gives a quantity that has stationary statistics in the turbulent jet. Based on the observation that the statistics of the mass fraction and velocity are self-similar downstream of an initial development region, the transport equation for the jet fluid residence time is used to derive a model describing a self-similar profile for the mean of the mass-weighted stream age. The self-similar profile predicted is dependent on, but different from, the self-similar profiles for the mass fraction and the axial velocity. The DNS data confirm that the first four moments and the shape of the one-point probability density function of mass-weighted stream age are indeed self-similar, and that the model derived for the mean mass-weighted stream-age profile provides a useful approximation. Using the self-similar form of the moments and probability density functions presented it is therefore possible to estimate the local residence time distribution in a wide range of practical situations in which fluid is introduced by a high-Reynolds-number jet of fluid.

show abstract

Section: Shin R D Sandberg and E S Richardsonmentioning

confidence: 99%

Self-similarity of fluid residence time statistics in a turbulent round jet

2017

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Furthermore, the improved efficiency and parallelization of the software codes has led to a drastic reduction of computation times, while, with increased memory came the possibility to cope with ever larger and more realistic problems [20]. Finally, more sophisticated experimental methods such as particle image velocimetry, positron emission particle tracking, X-ray computed tomography, magnetic resonance imaging and neutron imaging have been become more easily accessible to verify computations and increase robustness and reliability of the computer models at the same level of spatial and temporal detail [40][41][42][43][44].…”

Section: Computer Models Of Food Processesmentioning

confidence: 99%

Digital twins of food process operations: the next step for food process models?

Verboven

Defraeye

Datta

et al. 2020

Current Opinion in Food Science

100

View full text Add to dashboard Cite

“…The commonly used heat exchangers for the treatment of high-viscous food substances in most cases are characterized by the duration of technological processes, which predetermines the expediency of the development and implementation of generally understandable mechanisms for the optimization of heat-and-mass exchange processes in general [19,20]. Work [21] reports research into the heat transfer of Newtonian liquids in a scraper heat exchanger depending on the motion speed and properties.…”

Section: Improvement Of a Scraper Heat Exchanger For Pre-heating Planmentioning

confidence: 99%

Improvement of a scraper heat exchanger for pre-heating plant-based raw materials before concentration

Kasabova

Sabadash

Mohutova

et al. 2020

EEJET

View full text Add to dashboard Cite

На підприємствах харчових виробництв під час підігрівання рідких та пастоподібних продуктів широким попитом користуються скребкові теплообмінники, які завдяки високої інтенсивності термообробки дозволяють зберігати початкові властивості сировини, що переробляється. Більшість теплообмінників мають нестабільну стабілізуючою дією: тиск пари-температура, що призводить до псування сировини, в умовах значної енерго-та металоємності. Усунення цих недоліків можливо при використанні в якості нагрівача в вдосконаленому скребковому теплообміннику температуро-стабільного гнучкого плівкового резистивного електронагрівача випромінювального типу. В якості перемішуючого органу теплообмінника запропоновано використовувати шарнірну лопать зі зрізаючої крайкою (з відбивальною гріючою поверхнею) для отримання рівномірного розподілу товщини шару продукту на робочій поверхні й додаткового її підігрівання відбивальною поверхнею лопаті. Теплообмінник має можливість встановлення охолоджуючої оболонки з кільцевими каналами для проходження холодоагенту, яку розміщено на зовнішній поверхні безтермоізоляційного гнучкого електронагрівача. Таке рішення забезпечує можливість охолодження до-15 °C та одночасно виступає в якості додаткової повітряної теплоізоляції при відсутності носія в ній. Визначено рівномірність розподілу теплового потоку на нагрівальній поверхні модельної конструкції вдосконаленого апарата (60,3...60,5 °C) та на відбивальній поверхні шарнірної лопаті зі зрізаючою крайкою (60,0...60,3 °C). Встановлено сумарну товщину шару рідини в залежності від частоти обертання валу запропонованої шарнірної лопаті зі зрізаючою крайкою, яка складає: при 50 хв-1-2,65 мм, при 350 хв-1-1,5 мм, в порівнянні зі стандартною шарнірною лопаттю (товщина шару від 5,0 мм до 1,5 мм) за витратою продукту W=50 л/год. Удосконалений скребковий теплообмінник характеризується зменшенням в 1,48 раз питомих витрат енергії (170,4 кДж/кг), затрачуваної на нагрівання одиниці об'єму продукту в порівнянні з підігрівачем з паровою оболонкою-252,6 кДж/кг. В результаті досліджень підтверджено ефективність використання удосконаленого скребкового теплообмінника та запропоновано його конструкційна схема Ключові слова: підігрівання, скребковий теплообмінник, зрізаюча лопать, теплопідведення, гнучкий плівковий резистивний електронагрівач випромінювального типу

show abstract

Residence time distribution measurements and simulation of the flow pattern in a scraped surface heat exchanger during crystallisation of ice cream

Cited by 9 publications

References 22 publications

Self-similarity of fluid residence time statistics in a turbulent round jet

Self-similarity of fluid residence time statistics in a turbulent round jet

Digital twins of food process operations: the next step for food process models?

Improvement of a scraper heat exchanger for pre-heating plant-based raw materials before concentration

Contact Info

Product

Resources

About