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Description: Heat treatment to control pest insects in grain processing facilities is becoming more widely used because the fumigant methyl bromide has generally been phased out due to its atmosphere ozone-depleting characteristics. Models with finite difference method, using realistic boundary conditions, were developed to predict the heat and mass transfer that occurred on a concrete floor, in the presence and absence of grain, inside a heat-treated building. Temperatures measured every 2 min at 0.5 m below the ceiling and 0.05 m above the bare concrete floor and room relative humidity (RH) were used to model temperature and water loss inside wheat and oats. Temperatures on the surface of the concrete floor and in the grain measured every 2 min during the heat treatment were used to verify and validate the developed models. The maximum and minimum residues between the measured and predicted temperatures of the concrete floors under grain were 3.2°C and -2.8°C, respectively. The larger residues were mostly located at the beginning of the heat treatment. After concrete floor temperatures reached 25°C, the residues between the measured and calculated temperatures of concrete floors under grain were less than ±1°C. These residues were also less than the differences between the temperatures measured in different replicates. The temperature of concrete floor was simulated under the following assumptions: 1) continuous heating of the building for 36 h, and 2) wheat and oats at 11.0, 13.0, or 15.0% moisture contents with 0.01, 0.05, or 0.10 m thickness evenly covering a 0.35 m diameter area on the concrete floor. Simulation results showed that: 1) the temperature of the concrete floor could reach 50°C after 30 h heat treatment, 2) moisture content of the grain could make about 2.5°C difference to the concrete floor temperature, and 3) cleaning before heat treatments should be sufficient to have residues of no more than 0.01 m thick of grain or grain products on floors.

Keywords: Heat treatment, grain-processing building, temperature, mathematical modeling.
Résumé: Le traitement thermique pour contrôler les insectes nuisibles dans les installations de transformation des céréales est de plus en plus utilisé car la fumigation au bromure de méthyle se voit progressivement abandonnée en raison de son potentiel à endommager l’ozone atmosphérique. Des modèles utilisent une méthode aux différences limitées, et des conditions aux limites réalistes, ont été développés pour prédire le transfert de chaleur et de masse qui s'est produit sur un plancher de béton, avec et sans céréales, à l'intérieur d'un bâtiment, pendant un traitement thermique. Les températures mesurées toutes les 2 minutes à 0,5 m en dessous du plafond et à 0,05 m au-dessus du plancher nu en béton et l’humidité relative de la salle ont été utilisés pour faire un modèle de la température et de la perte d'eau dans le blé et l'avoine. Les températures sur la surface du plancher de béton et dans le grain mesurées toutes les 2 minutes pendant le traitement thermique ont été utilisées pour vérifier et valider les modèles développés. Les résidus entre les températures mesurées et les prévisions pour les planchers de béton sous des céréales avaient un maximum de 3,2 °C et un minimum de -2,8 °C, respectivement. Les résidus les plus grands se trouvaient surtout au début du traitement thermique. Après que les températures au plancher en béton ont atteint 25 °C, les résidus entre les températures mesurées et celles calculées pour les planchers de béton sous des céréales étaient inférieures à ± 1 °C. Ces résidus étaient également inférieurs à la différence entre les températures mesurées dans les divers endroits. La température du béton a été simulée selon les conditions suivantes: 1) le chauffage de l'immeuble continue pendant 36 heures et 2) le blé et l’avoine à 11,0, 13,0, ou 15,0 % de teneur en eau avec 0,01, 0,05, ou 0.10 m d’épaisseur couvrant de façon uniforme une zone de diamètre de 0,35 m sur le plancher de béton. Les résultats de simulation ont montré que: 1) la température du plancher de béton pourrait atteindre 50 °C après 30 heures de traitement thermique, 2) la teneur en eau du grain pourrait faire varier la température du plancher en béton, de 2,5 °C et 3) le nettoyage avant les traitements thermiques doit être suffisant pour maintenir les résidus de grain inférieurs à 0,01 m d'épaisseur de grain ou de produits de grain sur le plancher.
Mots-clés: traitement thermique, installations de transformation des céréales, température, modèles mathématiques.
Citation: Jian, F., P.G. Fields, D.S. Jayas, N.D.G. White and M. Loganathan. 2012. Measured and predicted temperatures in a grain processing building under heat treatment – 2. Mathematical modeling of heat and mass transfer during heat treatment. Canadian Biosystems Engineering 54:3.9-3.17.
Volume: 54
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Pages 3.9- - 3.17
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Date: 2013-04-19
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Type: Text.Article
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