Estudo da distribuição do tempo de residência em um processo de pasteurização assistido por micro-ondas.

• Autor(a) principal: Fortes, Nilo Henrique Meira
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-01112018-115416/
• topic: Convoluções; Distribuição do tempo de residência; Escoamento (Modelos); Flow models; Numerical convolution; Pasteurização; Pasteurization; Residence time distribution

O processo de pasteurização tem como objetivo garantir a segurança e qualidade nutricional do alimento e aumentar sua vida de prateleira. O conhecimento da distribuição do tempo de residência (DTR) do alimento em cada etapa do processo contínuo é importante para uma avaliação adequada do processo e das alterações que causa no alimento. Este trabalho tem como objetivo estudar a DTR em um processo de pasteurização contínuo assistido por micro-ondas aplicado a alimentos líquidos e propor modelos de escoamento para representá-la. Para isso, foram realizados experimentos de estímulo-resposta com alimentação tipo pulso por técnica condutimétrica utilizando uma solução saturada de NaCl como traçador. Com isso, foram obtidas as curvas de DTR do sistema completo, dos trocadores de calor das seções de pré-aquecimento e resfriamento, de seis tubos de retenção com diferentes diâmetros e comprimentos (volumes entre 40 e 125 mL) e do sistema de aquisição de dados de condutividade elétrica. Os experimentos foram realizados em quatro vazões volumétricas (0,5, 0,7, 0,9 e 1,1 L/min), a temperatura ambiente (19 a 26 °C) e como fluido de trabalho foi utilizada uma corrente de alimentação de água com concentração 0,5 g/L de NaCl para estabilizar a leitura de condutividade elétrica. Foram realizadas três repetições por vazão para o processo completo, trocadores de calor e tubos de retenção, e cinco repetições por vazão para o sistema de aquisição de dados, dada a maior sensibilidade. Observou-se a necessidade de realizar o procedimento de convolução numérica para avaliar a distorção na curva de DTR do processo causada pelo escoamento na célula do sistema de aquisição de dados. Foram testados cinco modelos de escoamento: dispersão axial, compartimentado PFR+CSTR, tanques em série, convecção generalizada e y-laminar. O critério de ajuste dos modelos foi a minimização do erro quadrático entre valores experimentais e calculados da curva E(t). Os modelos de dispersão axial e y-laminar foram o que apresentaram melhor ajuste para os tubos de retenção e o modelo de convecção generalizada apresentou melhor ajuste para os trocadores de calor. O regime de escoamento durante os experimentos variou entre laminar e de transição (valores de Reynolds entre 1259 e 4238). Os resultados para o sistema completo e trocadores de calor foram satisfatórios, para os tubos de retenção foi observada uma grande incerteza nos valores dos parâmetros e foi observada a importância da convolução numérica em sistemas de pequeno volume.