Three-Dimensional Numerical Simulation of OhmicHeating in Food
DOI:
https://doi.org/10.66104/6965rv11Palavras-chave:
Tratamento Térmico de Alimentos, Métodos NuméricosResumo
Este trabalho apresenta simulações numéricas tridimensionais do aquecimento ôhmico em um meio homogêneo, utilizando um sistema de equações diferenciais parciais não lineares e acopladas que descrevem a condução de calor, a distribuição do campo elétrico e a geração de energia térmica. A abordagem adotada considera a dependência da condutividade elétrica com a temperatura, característica essencial para representar corretamente o comportamento físico do processo. As equações governantes discretizadas com o Método das Diferenças Finitas com aproximações de segunda ordem em malha uniforme, usando um esquema totalmente implícito, garantindo estabilidade numérica ao longo do tempo. As análises revelaram uma elevação quase linear da temperatura, com maior intensidade na região central do domínio, onde há maior densidade de corrente elétrica. A geração volumétrica de calor também se concentrou no centro, acompanhando os gradientes do potencial elétrico. Os resultados obtidos mostraram-se consistentes com estudos anteriores e reforçaram a confiabilidade do modelo para aplicações envolvendo aquecimento rápido, uniforme e controlado em sistemas condutivos.
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Referências
[1] ALKANAN, Z. T.; ALTEMIMI, A. B.; AL-HILPHY, A. R. S.; WATSON, D.
G.; PRATAP-SINGH, A. Ohmic heating in the food industry: Developments in
concepts and applications during 2013–2020. Applied Sciences, v. 11, n. 6, 2021.
Dispon´ıvel em: https://www.mdpi.com/2076-3417/11/6/2507.
[2] BURDEN, R. L.; FAIRES, J. D. An´alise num´erica. 2. ed. S˜ao Paulo: Pioneira
Thomson Learning, 2003.
[3] DE ALWIS, A.; FRYER, P. A finite-element analysis of heat generation and
transfer during ohmic heating of food. Chemical Engineering Science, v. 45, n. 6,
p. 1547–1559, 1990. DOI: https://doi.org/10.1016/0009-2509(90)80006-Z. DOI: https://doi.org/10.1016/0009-2509(90)80006-Z
[4] GIULIANGELI, V. C.; STR ¨OHER, G. R.; SHIRAI, M. A. Comparison of energy
consumption, color, ascorbic acid and carotenoid degradation in guava (Psidium
guajava) pulp during conventional and ohmic heating. Journal of Food Science
and Technology, v. 60, p. 222–232, 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s13197-
022-05607-w.
[5] GUO, W.; LLAVE, Y.; JIN, Y.; FUKUOKA, M.; SAKAI, N. Mathematical
modeling of ohmic heating of two-component foods with non-uniform electric
properties at high frequencies. Innovative Food Science & Emerging Technologies,
v. 39, p. 63–78, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifset.2016.11.005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifset.2016.11.005
[6] HAYAKAWA, K.-I.; NONINO, C.; SUCCAR, J. Two dimensional heat con-
duction in food undergoing freezing: Predicting freezing time of rectangular or
finitely cylindrical food. Journal of Food Science, v. 48, n. 6, p. 1841–1848, 1983. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1983.tb05098.x
[7] ICIER, F.; ILICALI, C. Temperature dependent electrical conductivities of fruit
purees during ohmic heating. Food Research International, v. 38, n. 10, p. 1135–
1142, 2005.
[8] JAEGER, H.; ROTH, A.; TOEPFL, S.; HOLZHAUSER, T.; ENGEL, K.;
KNORR, D.; VOGEL, R. F.; BANDICK, N.; KULLING, S.; HEINZ, V.;
STEINBERG, P. Opinion on the use of ohmic heating for the treatment of
foods. Trends in Food Science & Technology, v. 55, p. 84–97, 2016. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.tifs.2016.07.007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2016.07.007
[9] KNIRSCH, M. C. et al. Ohmic heating – a review. Trends in
Food Science & Technology, v. 21, n. 9, p. 436–441, 2010. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.tifs.2010.06.003. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2010.06.003
[10] LIMA, M.; OLIVEIRA, G.; SILVA, F. Numerical analysis of ohmic heating in
food products. Applied Thermal Engineering, v. 123, p. 1345–1354, 2017. DOI: DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.05.137
https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.05.123. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.05.123
[11] MAM´EDIO, R.; STR ¨OHER, G. R.; SANTIAGO, C. D. Simula¸c˜ao num´erica
bidimensional de aquecimento ˆohmico est´atico. In: Anais do Congresso Bra-
sileiro de Engenharia Qu´ımica em Inicia¸c˜ao Cient´ıfica (COBEQ-IC), 2024.
Dispon´ıvel em: https://proceedings.science/cobeq-ic-2024/trabalhos/simulacao-
numerica-bidimensional-de-aquecimento-ohmico-estatico?lang=pt-br.
[12] PALANIAPPAN, S.; SASTRY, S. K. Simulation of ohmic heating of
foods. Journal of Food Engineering, v. 14, p. 221–236, 1991. DOI: DOI: https://doi.org/10.1111/j.1745-4530.1991.tb00093.x
https://doi.org/10.1016/0260-8774(91)90030-5.
[13] PALANIAPPAN, S.; SASTRY, S. K. Electrical conductivity of selected foods
during ohmic heating. Journal of Food Engineering, v. 15, p. 241–255, 1992. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1745-4530.1992.tb00155.x
DOI: https://doi.org/10.1016/0260-8774(92)90009-D.
[14] PATANKAR, S. Numerical heat transfer and fluid flow. CRC Press, 2018. DOI: https://doi.org/10.1201/9781482234213
[15] PEREIRA, R. N. C.; JUNG, E. P.; MINIST´ERIO DA INTEGRAC¸ ˜AO
E DO DESENVOLVIMENTO REGIONAL. Aquecimento ˆohmico
e bioeconomia. 2023. Dispon´ıvel em: https://www.gov.br/int/pt-
br/assuntos/noticias/201caquecimento-ohmico-e-bioeconomia201d-e-o-tema-
da-proxima-tercas-tecnologicas-lives. Acesso em: 15 dez. 2025.
[16] PLETCHER, R. H.; TANNEHILL, J. C.; ANDERSON, D. Computational fluid
mechanics and heat transfer. CRC Press, 2012.
[17] YE, X.; RUAN, R.; CHEN, P.; DOONA, C. Simulation and verification of ohmic
heating in static heater using MRI temperature mapping. LWT – Food Science
and Technology, v. 37, n. 1, p. 49–58, 2004. DOI: https://doi.org/10.1016/S0023-
6438(03)00133-6.
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