Institut für Bio- und LebensmitteltechnikLebensmittelverfahrenstechnik

Numerisch gestützte Untersuchung der Gefriertrocknung in einem Solid-State-Mikrowellenofen

Motivation und Zielsetzung:

Die produktschonende Gefriertrocknung ist ein weit verbreitetes Verfahren ist in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Sie wird eingesetzt, um Produkten eine längere Haltbarkeit zu verleihen und spezielle Matrixeigenschaften einzustellen. Allerdings ist die lange Dauer der Gefriertrocknung bei hohen Betriebskosten problematisch. Daher liegt ein großes Interesse darin, die Prozesszeiten durch den Einsatz innovativer Technologien zu verkürzen.

Ein möglicher Ansatz zur Beschleunigung des Prozesses ist der Einsatz von Mikrowellen. Mikrowellen sind dazu in der Lage tief in das Trockengut einzudringen und so den oftmals limitierenden Wärmewiderstand der Produktmatrix zu umgehen. Ein Problem des Einsatzes von Mikrowellen liegt jedoch im ungleichmäßigen Energieeintrag in das Produkt. Es entstehen Hot- und Cold-Spots, die im schlimmsten Fall das Produkt schädigen. Über die Solid-State-Technologie ist eine gezielte elektrische Steuerung des Mikrowellenfelds möglich. So können Produktschädigungen vermieden werden. Für die zielgerichtete Steuerung des elektro-magnetischen Felds sind jedoch Kenntnisse über dessen Verteilung im Verfahrensraum essenziell.

Ziel der Arbeit ist die simulative Untersuchung des elektromagnetischen Felds in einem Solid-State-Mikrowellenofen im Labormaßstab. Hierbei liegt der Fokus auf der Untersuchung relevanter Parameter bei der Anwendung verschiedener Steuerungskonzepte. Als Grundlage für elektromagnetische Simulationen dient die Software CST Microwave Studio.

Die Aufgabenstellung kann an individuelle Interessen angepasst werden. Bei Interesse einfach melden bei:

M.Sc. Till Sickert
till sickertZyp7∂kit edu
Tel.: 0721/608-43614

 

TS Till Sickert
Abbildung 1: v. l. n. r. Verfahrensraum des Mikrowellenofens; simulierte Verteilung des elektrischen Felds im Verfahrensraum; simulierte Verteilung der dissipierten Leistungsdichte im Trockengut.