Due to their rich nutritive value, eggs are potential hosts and carriers of pathogenic microbes like Salmonella enteritidis. Heat pasteurization is the best solution for controlling these pathogens, but affects the egg's vital functional properties due to protein denaturation. Therefore, microwave heating was considered for in-shell egg pasteurization. Based on a few laboratory trials, finite difference time domain (FDTD) and finite element models (FEM) were developed to simulate the electric field and power distribution in the egg components (egg white and yolk), taking into consideration the complex shape, dielectric properties and heterogeneous composition of the in-shell egg. Using the simulation results, process optimization was carried out to determine the most effective procedure and design for the process. Laboratory-scale experimental trials were conducted to test the validity and effectiveness of the optimized parameters. Operations under the optimal parameters set forth were found to be very efficient in terms of heating time and uniformity. Based on the optimal parameters obtained by simulations, a slotted waveguide applicator for heating shell eggs was designed and built. The applicator consisted of a standard waveguide with an array of SParabolic slots. The issue of non-uniformity in microwave heating was overcome by optimizing the power density used for the process and by rotating the egg during the heating process. A power density of 1.5 W g-1 and an angular velocity of rad s-1 were found to be optimal. The applicator enhanced both penetration and focus, as well as providing the necessary temperature gradient from the egg yolk to the shell for pasteurization. The pasteurization process was validated by inoculating eggs with a microbial contaminant and pasteurizing them in the designed applicator. Heat-induced changes in the egg white's physical properties brought about by in-shell pasteurization by microwave or water bath heating of the egg / La grande valeur nutritive de l'uf le rend potentiellement susceptible de servir comme hôte et porteur de microbes pathogéniques tel Salmonella enteritidis. La pasteurisation par la chaleur est la meilleure solution au contrôle de ces pathogènes, mais, suite à une dénaturation des protéines, elle a un effet néfaste sur d'importantes propriétés fonctionnelles de l'uf. C'est pourquoi la possibilité d'une pasteurisation par réchauffement par micro-onde fut considérée pour les ufs en coquille. Fondé sur quelques épreuves en laboratoire, des modélisations par domaine de différence finie en temps et par éléments finis furent mise au point pour simuler la distribution du champ électrique et de la puissance dans différents constituants de l'uf (blanc et jaune d'uf), en tenant compte de la forme complexe, des propriétés diélectriques, et de la composition hétérogène d'un uf en coquille. Se basant sur les résultats de simulation, un procédé d'optimisation fut exécuté afin de déterminer le procédé et la conception les plus efficaces pour ces fins. Des essais expérimentaux à l'échelle du laboratoire visèrent à évaluer la validité et l'efficacité des paramètres optimisés. Le procédé opérant sous les paramètres optimisés énoncés se montra plus efficace en termes de la durée de mise en température et de son uniformité, que le procédé de pasteurisation à l'eau chaude. Ces paramètres optimaux, ayant leur origine dans des simulations, dirigèrent le design d'un applicateur équipé d'un guide d'ondes à fentes, servant au réchauffement d'ufs en coquille. Cet applicateur consiste en un guide d'ondes conventionnel avec une série de fentes paraboliques en forme de S. Les difficultés liées au manque d'uniformité du réchauffement par micro-ondes furent surmontées en optimisant la densité de puissance en place durant le procédé, et en tournant l'uf durant toute la période de chauffage. Une densité$
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.95086 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Rajalakshmi Sivaramakrishnan, SatyanarayanDev |
| Contributors | G S Vijaya Raghavan (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Bioresource Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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