Os objetivos deste trabalho foram obter um processo de pasteurização da polpa de juçara embalada em bolsas plásticas (100 mL) de alta, a fim de minimizar a degradação das antocianinas, mantendo as propriedades nutricionais e organolépticas do produto, com viabilidade técnica e econômica para as comunidades tradicionais e agricultores familiares. Para tanto se avaliou a degradação da antocianina e a atividade enzimática presente na polpa de juçara, submetida à acidificação e pasteurização depois de embalada; armazenada por 60 dias; e monitorou-se a qualidade da polpa mediante análises físicas, químicas e sensoriais. A polpa foi acidificada com ácido cítrico a pH 4,0. A outra parte não sofreu processo de acidificação. Em seguida, a polpa foi embalada em sacos de polipropileno diferenciado. Por fim, as polpas, acidificadas com ácido cítrico a pH abaixo de 4,0 e não acidificada, foram submetidas aos seguintes tratamentos: armazenada sob refrigeração a 6 °C; armazenada sob congelamento a -17 °C; pasteurizada a 80 °C por 5 minutos e armazenada sob refrigeração a 6 °C; pasteurizada a 80 °C por 5 minutos e armazenada sob congelamento a -17 °C; Num segundo momento, após a realização das análises do primeiro processo, a polpa embalada foi pasteurizada em tacho com aquecimento a gás, com água à temperatura de fervura - 97°C. A polpa foi mantida a esta temperatura por um (1) minuto. A acidificação e armazenamento foram realizados da mesma forma que no primeiro processo. A polpa de juçara manteve-se estável por 45 dias de armazenamento refrigerado e congelado para todos os tratamentos. Sensorialmente, não houve diferença significativa entre os tratamentos. Considerando-se a estabilidade da polpa, sua aceitação sensorial e o uso da refrigeração como alternativa ao congelamento, a pasteurização em tacho a 97°C se torna uma possibilidade às comunidades extrativistas. / The objectives of this study were to obtain a pasteurization process the juçara pulp packed in plastic bags (100 mL) high barrier in order to minimize anthocyanin\'s degradation, maintaining the organoleptic and nutritional properties of the product, technical and economic feasibility for the traditional communities and family farmers. For that we evaluated the anthocyanin\'s degradation and the enzymatic activity present in the juçara pulp, subjected to acidification, after pasteurization packed; stored for 60 days; and monitored to pulp quality by physical, chemical and sensory analysis. The pulp was acidified with citric acid to pH 4.0. The other part has not undergone the process of acidification. Then the pulp was packed in bags of different polypropylene. Finally, pulps, acidified with citric acid at pH below 4.0 and not acidified were treated as follows: stored under refrigeration at 6 ° C, stored in a freezer at -17 ° C, pasteurized at 80 ° C for 5 minutes and stored in a refrigerator at 6 ° C, pasteurized at 80 ° C for 5 minutes and stored under freezing at -17 ° C. Subsequently, after the analyzes of the first process, the pulp was pasteurized in packaged pot with heating the gas with water at boiling temperature - 97 ° C. The pulp was held at this temperature for one (1) minute. Acidification and storage were carried out in the same way as the first process.The juçara pulp remained stable for 45 days of cold and frozen storage for all treatments. No significant difference was found between treatments by sensorial analysis. Considering the stability of the pulp, its sensory acceptance and use of alternative freezing cooling, the packet pasteurization becomes a possibility by extractive communities.

A pasteurização é um processo térmico para inativar micro-organismos patogênicos e deterioradores em alimentos líquidos. O controle do processo é fundamental para a manutenção da temperatura de pasteurização, de forma que a modelagem dinâmica se torna útil no desenvolvimento, nos testes de controladores e nos procedimentos de operação. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento e a validação experimental da modelagem dinâmica de um pasteurizador a placas com três seções de troca térmica para estudar sua operação em regime transiente. A modelagem consiste em balanços diferenciais de energia entre canais e placas do trocador, perda de calor para o ambiente do tubo de retenção e conexões e as respectivas condições iniciais e de contorno. Os coeficientes de troca térmica do equipamento foram determinados experimentalmente. Na simulação foram adotados métodos de diferenças finitas e a resolução matemática foi realizada através do software gPROMS. O modelo foi aplicado para representar o comportamento de um pasteurizador a placas de escala laboratorial (Armfield FT43A), operando em duas condições: sem e com a influência da incrustação na seção de aquecimento do trocador. Para a validação do modelo foram realizados ensaios experimentais da partida e de perturbação das vazões de alimentação do processo. Foram inseridos termopares em diversos pontos do equipamento e as temperaturas foram registradas com um sistema de aquisição de dados. Para estudar a influência da incrustação na pasteurização, foram realizados ensaios experimentais com dois tipos de leite para se ter alta e baixa incrustação. As placas do trocador foram pesadas e fotografadas antes e depois dos ensaios de incrustação para avaliar o depósito formado. Foram utilizados modelos genéricos de incrustação para a simulação desse efeito sobre o processo de pasteurização. Através da comparação dos resultados experimentais e simulados foi verificada que a modelagem matemática para a operação transiente do processo de pasteurização analisado foi muito satisfatória. / Pasteurization is a thermal process used to inactivate pathogenic and deteriorative microorganisms in liquid foods. Process control is essential for the temperature maintenance of pasteurization, so that the dynamic model is an important tool in the development, controller tests, and also in the procedure of operation. The aim of this work was the development and experimental validation of the dynamic model of a plate pasteurizer with three sections of heat exchange studying the transient state operation. The model consists of differential equations of thermal energy balance between channels and plates of heat exchanger, heat loss to the environment of the holding tube and connections and their respective initial and boundary conditions. The heat transfer coefficients of plate heat exchanger and tubes were determined experimentally. In the simulation, finite difference methods were adopted and the math solving was performed using the gPROMS software. The model was applied to represent the behavior of a plate pasteurizer in laboratory scale (Armfield FT43A), operating in two conditions: free of fouling and with fouling influence on the heating section of the heat exchanger. Experimental tests of the start-up and of disturbances in flow rates of the process were performed for the model validation. Thermocouples were inserted at various points of the equipment and the temperatures were recorded with a data acquisition system. In order to study the influence of the fouling, experimental tests were performed with two kinds of milk to obtain high and low fouling. Plates of the heat exchanger were weighed and photographed before and after of the fouling tests for evaluate the deposit formed. Generic models of fouling were used to simulate the effect of fouling on the pasteurization process. Through the comparison of experimental and simulated results, it was verified that the mathematical modeling for the transient operation of the pasteurization process was very satisfactory.

No presente projeto, foi estudada a viabilidade do uso da lata de alumínio como embalagem para suco de laranja natural submetido a tratamento térmico mínimo, através de ensaios de vida de prateleira durante um período de 57 dias, com armazenamento em geladeira. O suco foi processado em trocador de calor tipo placas às temperaturas nominais de pasteurização de 80ºC e 85ºC e embalado à temperatura ambiente sob atmosfera de nitrogênio em latas de alumínio revestidas com verniz protetor. As análises foram efetuadas na freqüência de 14 dias (1º, 15º, 29º, 43º e 57º dia após o processamento). As respostas analisadas foram pH, ºBrix, acidez titulável, “ratio"(ºBrix/acidez titulável), sólidos totais, sólidos insolúveis e detecção de íons alumínio e análises microbiológicas (contagem total de bactérias mesofílicas e contagem de leveduras e bolores). As análises de variância dos resultados indicaram que as condições de processo reais estudadas (82,5ºC - 35 s; 82,5ºC - 45 s; 87,5ºC - 35 s e 87,5ºC - 45 s) não influenciaram as características físico-químicas do suco (pH, ºBrix, acidez titulável, “ratio"). Durante o período de armazenamento testado (57 dias), foi verificado que não houve aumento do conteúdo de íons alumínio no suco de laranja e os valores encontrados foram abaixo do limite tolerado de ingestão semanal de alumínio (Provisional Tolerable Weekly Intake – PTWI) estabelecido pela FAO/WHO. Sob o aspecto microbiológico (contagem total de bactérias mesofílicas e contagem de leveduras e bolores), foi verificada a eficiência do processo de pasteurização. Para as condições de processo 82,5ºC – 45 s e 87,5ºC – 45 s, o número de bactérias mesofílicas sobreviventes diminuiu com o tempo de armazenamento. Para as condições 82,5ºC – 35 s e 87,5ºC – 35 s, houve aumento do número de sobreviventes a partir do 23º dia e 33ºdia, respectivamente, em relação ao suco não-processado. As condições de processo empregadas indicaram, no período de armazenamento testado (57 dias), valores de contagem de leveduras e bolores inferiores ao limite máximo tolerado pela Legislação Brasileira para suco “in natura" (104 UFC/mL). / In this research project, minimal heat treatment was studied for fresh single- strength orange juice. The juice was packaged in aluminum cans and stored at refrigerated temperature during 57 days concerning shelf life tests. The juice was processed using a plate heat exchanger at nominal pasteurization temperatures 80ºC and 85ºC and packaged in aluminum varnished cans at ambient temperature, under nitrogen atmosphere. The analyses, conducted each 14 days (1st, 15th, 29th, 43rd and 57th day after the processing day), were: pH, ºBrix, titratable acidity as citric acid, ratio (ºBrix/ titratable acidity), total solids, water-insoluble solids, aluminum ions content and microbiological analyses (total plate count and yeast and mold count). Statistical analyses indicated that the physic-chemical characteristics of orange juice were not influenced by the real process conditions (82.5ºC - 35 s; 82.5ºC - 45 s; 87.5ºC - 35 s and 87.5ºC - 45 s). The orange juice aluminum ions content did not increase during the 57 days storage and all the values were lower than the Provisional Tolerable Weekly Intake (PTWI) established by FAO/WHO. In addition, the pasteurization process showed effective in reducing microbial load. For the temperature-time conditions 82.5ºC - 45 s and 87.5ºC - 45 s, the number of surviving organisms decreased as the storage period increased. However for the temperature-time conditions 82.5ºC - 35 s and 87.5ºC - 35 s, there was an increase of the number of surviving organisms after 23rd day and 33rd day, respectively, compared to raw orange juice. During the 57 days storage, the yeast and mold count were lower than the maximum acceptable limit established by Brazilian Legislation (104 CFU/mL).

Os objetivos deste trabalho foram obter um processo de pasteurização da polpa de juçara embalada em bolsas plásticas (100 mL) de alta, a fim de minimizar a degradação das antocianinas, mantendo as propriedades nutricionais e organolépticas do produto, com viabilidade técnica e econômica para as comunidades tradicionais e agricultores familiares. Para tanto se avaliou a degradação da antocianina e a atividade enzimática presente na polpa de juçara, submetida à acidificação e pasteurização depois de embalada; armazenada por 60 dias; e monitorou-se a qualidade da polpa mediante análises físicas, químicas e sensoriais. A polpa foi acidificada com ácido cítrico a pH 4,0. A outra parte não sofreu processo de acidificação. Em seguida, a polpa foi embalada em sacos de polipropileno diferenciado. Por fim, as polpas, acidificadas com ácido cítrico a pH abaixo de 4,0 e não acidificada, foram submetidas aos seguintes tratamentos: armazenada sob refrigeração a 6 °C; armazenada sob congelamento a -17 °C; pasteurizada a 80 °C por 5 minutos e armazenada sob refrigeração a 6 °C; pasteurizada a 80 °C por 5 minutos e armazenada sob congelamento a -17 °C; Num segundo momento, após a realização das análises do primeiro processo, a polpa embalada foi pasteurizada em tacho com aquecimento a gás, com água à temperatura de fervura - 97°C. A polpa foi mantida a esta temperatura por um (1) minuto. A acidificação e armazenamento foram realizados da mesma forma que no primeiro processo. A polpa de juçara manteve-se estável por 45 dias de armazenamento refrigerado e congelado para todos os tratamentos. Sensorialmente, não houve diferença significativa entre os tratamentos. Considerando-se a estabilidade da polpa, sua aceitação sensorial e o uso da refrigeração como alternativa ao congelamento, a pasteurização em tacho a 97°C se torna uma possibilidade às comunidades extrativistas. / The objectives of this study were to obtain a pasteurization process the juçara pulp packed in plastic bags (100 mL) high barrier in order to minimize anthocyanin\'s degradation, maintaining the organoleptic and nutritional properties of the product, technical and economic feasibility for the traditional communities and family farmers. For that we evaluated the anthocyanin\'s degradation and the enzymatic activity present in the juçara pulp, subjected to acidification, after pasteurization packed; stored for 60 days; and monitored to pulp quality by physical, chemical and sensory analysis. The pulp was acidified with citric acid to pH 4.0. The other part has not undergone the process of acidification. Then the pulp was packed in bags of different polypropylene. Finally, pulps, acidified with citric acid at pH below 4.0 and not acidified were treated as follows: stored under refrigeration at 6 ° C, stored in a freezer at -17 ° C, pasteurized at 80 ° C for 5 minutes and stored in a refrigerator at 6 ° C, pasteurized at 80 ° C for 5 minutes and stored under freezing at -17 ° C. Subsequently, after the analyzes of the first process, the pulp was pasteurized in packaged pot with heating the gas with water at boiling temperature - 97 ° C. The pulp was held at this temperature for one (1) minute. Acidification and storage were carried out in the same way as the first process.The juçara pulp remained stable for 45 days of cold and frozen storage for all treatments. No significant difference was found between treatments by sensorial analysis. Considering the stability of the pulp, its sensory acceptance and use of alternative freezing cooling, the packet pasteurization becomes a possibility by extractive communities.

A pasteurização do leite é obrigatória no Brasil e o sistema lento (65ºC/30 minutos) é o mais empregado na fabricação de queijos. Os parâmetros de tempo e temperatura empregados no mundo foram definidos após estudos sobre a resistência térmica do Mycobacterium tuberculosis e da Coxiella burnetti, reconhecidos como os microrganismos patogênicos, não formadores de esporos e que eventualmente podem estar presentes no leite cru, que apresentam a maior resistência térmica. Entretanto, não há estudos sobre a resistência térmica do M. bovis que circula nos bovinos no Brasil. Este estudo propôs-se a avaliar a resistência térmica (65ºC) de cinco espoligotipos de M. bovis, isolados de bovinos abatidos no estado de São Paulo, em leite integral experimentalmente contaminado. Leite UHT foi contaminado com M. bovis e, então, submetido a tratamento térmico em banho-maria a 65ºC por 30 minutos. Cada espoligotipo foi testado 3 vezes. As amostras foram retiradas do banho nos tempos 0 (o momento em que o leite atingiu 65ºC), 5, 10, 15, 20, 25 e 30 correspondendo ao tempo, em minutos, de tratamento térmico. O leite contaminado também foi analisado, para quantificação da carga inicial. O controle do processo envolveu o acompanhamento da temperatura do leite (um tubo com termômetro) e análise das enzimas fosfatase alcalina e peroxidase ao final do tratamento; para tal, amostras de leite cru foram tratadas juntamente com as amostras-teste. Para quantificação, foi realizada a diluição decimal seriada seguida da semeadura em duplicata em meio Stonebrink-Leslie (37ºC/45dias). Os resultados mostraram que foi na fase de aquecimento que ocorreu a maior taxa de morte. Houve diferença de resistência entre os espoligotipos ao processo que simulou a pasteurização lenta e o BR024 foi o mais resistente. Conclui-se que houve diferença da eficácia da pasteurização, de acordo com o espoligotipo testado, mas que os resultados precisam ser melhor investigados. / Milk pasteurization is mandatory in Brazil and the Low Temperature Long Time - LTLT - Pasteurization (62 to 65°C/30 min.) is normally used for cheese making. Permitted parameters were based on the reports of Myconbacterium bovis/tuberculosis inactivation made up to that time. Since then, just a few studies have been done to determine if the M. bovis in circulation nowadays among bovine population still presents the same pattern of inactivation. In this way, this study verified the behavior of recently isolated M. bovis against LTLT Pasteurization parameters reproduced in water bath. M. bovis isolated from bovines slaughtered in São Paulo State, Brazil. When milk reached 65°C the 0 tube was removed and refrigerated while the others taken out after 5, 10, 15, 20, 25 and 30 minutes and cooled. For controlling heat treatment a thermometer was adapted to one tube with 5 ml each of raw milk which were submitted together to heat treatment and used for analysis of peroxidase and alkaline phosphatase enzymes after 30 minutes of heat treatment. Milk samples were submitted to serial decimal dilution in peptone water (0.1%) and inoculated in the Stonebrink-Leslie media. After 45 days at 37°C, colonies were counted and the result expressed in CFU/ml. The results showed that heating phase determined more inactivation than the holding phase. The resentence was different between the spoligotypes that simulated the low pasteurization and BR024 was more resentence. The results enable us to speculate that in the worst scenario of natural contamination of the milk.

O principal objetivo do trabalho foi o desenvolvimento de um modelo matemático de um pasteurizador a placas visando a determinação da distribuição de temperatura e de letalidade ao longo dos canais do trocador de calor em todas as suas seções, nas conexões tubulares e no tubo de retenção para a avaliação do decaimento logarítmico da concentração de um microorganismo alvo ou da atividade de uma enzima alvo em um processo de pasteurização contínua. A modelagem matemática foi composta pelo balanço diferencial de energia e letalidade nos canais do trocador, no tubo de retenção e nas suas conexões, levando em conta a perda de calor para o ambiente nos tubos. O modelo construído apresentou um conjunto de equações diferenciais ordinárias de primeira ordem e sua resolução foi feita pelo método das diferenças finitas usando o software gPROMS. Um estudo de caso foi analisado e a modelagem descreveu de forma coerente o processo térmico e a letalidade e futuramente ela poderá ser utilizada para a otimização do processo de pasteurização em trocadores de calor a placas, visando a obtenção de produtos seguros e de alta qualidade. A verificação do processo de pasteurização que o modelo desenvolvido contempla foi realizada a partir da validação experimental utilizando um integrador tempo-temperatura e ensaios laboratoriais com indicador enzimático (fosfatase alcalina em tampão fosfato), que mostraram que o modelo desenvolvido se aproxima de maneira satisfatória dos resultados reais. / The main objective of this study was to develop a mathematical model in a plate pasteurizer in order to determine the temperature and lethality distribution along the channels of the heat exchanger in all its sections, in tubular connections and holding tube evaluating the logarithmic decay in concentration of a target microorganism or enzyme activity in a continuous pasteurization process. Mathematical modeling was composed of the differential energy balance and lethality in the channels of the exchanger, the holding tube and its connections, taking into account the heat loss to the environment in the tubes. The constructed model presented a set of ordinary differential equations of first order and its resolution was made by the finite difference method using the gPROMS software. A case study was analyzed and the modeling described the thermal and the lethality process very well and in the future it can be used to optimize the process of pasteurization in plate heat exchangers, aiming the achievement of safe and with high quality products. A verification of the pasteurization process that the model developed contemplates has been performed based on experimental validation using time-temperature integrator and testing with enzymatic indicator (alkaline phosphatase in phosphate buffer), which showed that the model developed satisfactorily approximates the actual results.

Orientador: Thais Borges César / Banca: Antonio José Goulart / Banca: Fernanda Lopes Kinouchi / Resumo: O suco de laranja é fonte de vários tipos de compostos bioativos relacionados a benefícios à saúde e a atividade antioxidante deriva não somente da vitamina C, um dos principais nutrientes do suco de laranja, mas também dos flavonoides cítricos, denominados flavanonas. O presente estudo teve como objetivo avaliar o estresse oxidativo e a resposta glicêmica e insulínica em indivíduos adultos saudáveis submetidos a uma dose única de suco de laranja fresco em comparação ao suco de laranja pasteurizado. Participaram do estudo 21 voluntários que foram submetidos a duas colheitas de sangue, a primeira após ingestão de suco de laranja fresco, e a segunda depois de um intervalo de 30 dias, após a ingestão de suco de laranja pasteurizado. Foram realizadas dosagem das variáveis bioquímicas: triglicérides (TG), colesterol total (CT), colesterol de LDL (LDL-C), colesterol de HDL (HDL-C), glicemia de jejum e insulina de jejum. Para determinar o estresse oxidativo no soro dos pacientes foram realizados os ensaios de TBARS e DPPH, antes e após o consumo de cada suco de laranja. Após a ingestão de suco de laranja fresco, houve diminuição nos níveis de colesterol total, efeito não observado após a ingestão do suco de laranja pasteurizado. Os níveis da glicose sanguínea se mantiveram dentro da normalidade após à ingestão dos sucos de laranja, fresco e pasteurizado enquanto os níveis de insulina aumentaram após a ingestão do suco pasteurizado em relação ao suco fresco. A capacidade antioxidante apresentou diferença significativa nos períodos pré e pós a ingestão de suco de laranja fresco, com redução da porcentagem do radical DPPH no soro dos indivíduos, entretanto tal diferença não foi significativa para a ingestão do suco de laranja... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The orange juice is a source of various types of bioactive compounds. The orange juice's antioxidant activity, related to health benefits, derive not only from vitamin C, one of the main nutrients of orange juice, but also of flavonoids citrus, called flavanones. The present study aimed to evaluate the oxidative stress and glycemic and insulinic response in normal adult individuals subjected to a single dose of fresh orange juice compared to pasteurized orange juice. Twenty one volunteers that participated in the study were subjected to two samples of blood, the first after ingestion of fresh orange juice, and the second after an interval of 30 days after ingestion of pasteurized orange juice. Dosage of biochemical variables were carried out: triglycerides (TG), total cholesterol (TC) and LDL cholesterol (LDL-C), HDL cholesterol (HDL-C), reason LDH/HDL, fasting plasma glucose and insulin of fasting. To determine oxidative stress in individuals' serum tests were performed and TBARS, DPPH before and after the consumption of each orange juice. After 24h from ingestion of fresh orange juice, there was decrease in total cholesterol level, non-observed after ingestion of pasteurized orange juice. Glucose levels have remained within normal after ingestion of orange juices, fresh and pasteurized. Increased insulin levels after ingestion of pasteurized juice on fresh juice. The antioxidant capacity presented significant difference in pre and post ingestion of fresh orange juice, with a reduction of the percentage of DPPH radical in serum of individuals, however this difference was not significant to the ingestion of pasteurized orange juice. There was no statistically significant difference in levels of TBARS, 24 h... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

No presente projeto, foi estudada a viabilidade do uso da lata de alumínio como embalagem para suco de laranja natural submetido a tratamento térmico mínimo, através de ensaios de vida de prateleira durante um período de 57 dias, com armazenamento em geladeira. O suco foi processado em trocador de calor tipo placas às temperaturas nominais de pasteurização de 80ºC e 85ºC e embalado à temperatura ambiente sob atmosfera de nitrogênio em latas de alumínio revestidas com verniz protetor. As análises foram efetuadas na freqüência de 14 dias (1º, 15º, 29º, 43º e 57º dia após o processamento). As respostas analisadas foram pH, ºBrix, acidez titulável, “ratio”(ºBrix/acidez titulável), sólidos totais, sólidos insolúveis e detecção de íons alumínio e análises microbiológicas (contagem total de bactérias mesofílicas e contagem de leveduras e bolores). As análises de variância dos resultados indicaram que as condições de processo reais estudadas (82,5ºC - 35 s; 82,5ºC - 45 s; 87,5ºC - 35 s e 87,5ºC - 45 s) não influenciaram as características físico-químicas do suco (pH, ºBrix, acidez titulável, “ratio”). Durante o período de armazenamento testado (57 dias), foi verificado que não houve aumento do conteúdo de íons alumínio no suco de laranja e os valores encontrados foram abaixo do limite tolerado de ingestão semanal de alumínio (Provisional Tolerable Weekly Intake – PTWI) estabelecido pela FAO/WHO. Sob o aspecto microbiológico (contagem total de bactérias mesofílicas e contagem de leveduras e bolores), foi verificada a eficiência do processo de pasteurização. Para as condições de processo 82,5ºC – 45 s e 87,5ºC – 45 s, o número de bactérias mesofílicas sobreviventes diminuiu com o tempo de armazenamento. Para as condições 82,5ºC – 35 s e 87,5ºC – 35 s, houve aumento do número de sobreviventes a partir do 23º dia e 33ºdia, respectivamente, em relação ao suco não-processado. As condições de processo empregadas indicaram, no período de armazenamento testado (57 dias), valores de contagem de leveduras e bolores inferiores ao limite máximo tolerado pela Legislação Brasileira para suco “in natura” (104 UFC/mL). / In this research project, minimal heat treatment was studied for fresh single- strength orange juice. The juice was packaged in aluminum cans and stored at refrigerated temperature during 57 days concerning shelf life tests. The juice was processed using a plate heat exchanger at nominal pasteurization temperatures 80ºC and 85ºC and packaged in aluminum varnished cans at ambient temperature, under nitrogen atmosphere. The analyses, conducted each 14 days (1st, 15th, 29th, 43rd and 57th day after the processing day), were: pH, ºBrix, titratable acidity as citric acid, ratio (ºBrix/ titratable acidity), total solids, water-insoluble solids, aluminum ions content and microbiological analyses (total plate count and yeast and mold count). Statistical analyses indicated that the physic-chemical characteristics of orange juice were not influenced by the real process conditions (82.5ºC - 35 s; 82.5ºC - 45 s; 87.5ºC - 35 s and 87.5ºC - 45 s). The orange juice aluminum ions content did not increase during the 57 days storage and all the values were lower than the Provisional Tolerable Weekly Intake (PTWI) established by FAO/WHO. In addition, the pasteurization process showed effective in reducing microbial load. For the temperature-time conditions 82.5ºC - 45 s and 87.5ºC - 45 s, the number of surviving organisms decreased as the storage period increased. However for the temperature-time conditions 82.5ºC - 35 s and 87.5ºC - 35 s, there was an increase of the number of surviving organisms after 23rd day and 33rd day, respectively, compared to raw orange juice. During the 57 days storage, the yeast and mold count were lower than the maximum acceptable limit established by Brazilian Legislation (104 CFU/mL).

A pasteurização é um processo térmico para inativar micro-organismos patogênicos e deterioradores em alimentos líquidos. O controle do processo é fundamental para a manutenção da temperatura de pasteurização, de forma que a modelagem dinâmica se torna útil no desenvolvimento, nos testes de controladores e nos procedimentos de operação. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento e a validação experimental da modelagem dinâmica de um pasteurizador a placas com três seções de troca térmica para estudar sua operação em regime transiente. A modelagem consiste em balanços diferenciais de energia entre canais e placas do trocador, perda de calor para o ambiente do tubo de retenção e conexões e as respectivas condições iniciais e de contorno. Os coeficientes de troca térmica do equipamento foram determinados experimentalmente. Na simulação foram adotados métodos de diferenças finitas e a resolução matemática foi realizada através do software gPROMS. O modelo foi aplicado para representar o comportamento de um pasteurizador a placas de escala laboratorial (Armfield FT43A), operando em duas condições: sem e com a influência da incrustação na seção de aquecimento do trocador. Para a validação do modelo foram realizados ensaios experimentais da partida e de perturbação das vazões de alimentação do processo. Foram inseridos termopares em diversos pontos do equipamento e as temperaturas foram registradas com um sistema de aquisição de dados. Para estudar a influência da incrustação na pasteurização, foram realizados ensaios experimentais com dois tipos de leite para se ter alta e baixa incrustação. As placas do trocador foram pesadas e fotografadas antes e depois dos ensaios de incrustação para avaliar o depósito formado. Foram utilizados modelos genéricos de incrustação para a simulação desse efeito sobre o processo de pasteurização. Através da comparação dos resultados experimentais e simulados foi verificada que a modelagem matemática para a operação transiente do processo de pasteurização analisado foi muito satisfatória. / Pasteurization is a thermal process used to inactivate pathogenic and deteriorative microorganisms in liquid foods. Process control is essential for the temperature maintenance of pasteurization, so that the dynamic model is an important tool in the development, controller tests, and also in the procedure of operation. The aim of this work was the development and experimental validation of the dynamic model of a plate pasteurizer with three sections of heat exchange studying the transient state operation. The model consists of differential equations of thermal energy balance between channels and plates of heat exchanger, heat loss to the environment of the holding tube and connections and their respective initial and boundary conditions. The heat transfer coefficients of plate heat exchanger and tubes were determined experimentally. In the simulation, finite difference methods were adopted and the math solving was performed using the gPROMS software. The model was applied to represent the behavior of a plate pasteurizer in laboratory scale (Armfield FT43A), operating in two conditions: free of fouling and with fouling influence on the heating section of the heat exchanger. Experimental tests of the start-up and of disturbances in flow rates of the process were performed for the model validation. Thermocouples were inserted at various points of the equipment and the temperatures were recorded with a data acquisition system. In order to study the influence of the fouling, experimental tests were performed with two kinds of milk to obtain high and low fouling. Plates of the heat exchanger were weighed and photographed before and after of the fouling tests for evaluate the deposit formed. Generic models of fouling were used to simulate the effect of fouling on the pasteurization process. Through the comparison of experimental and simulated results, it was verified that the mathematical modeling for the transient operation of the pasteurization process was very satisfactory.

Orientador: Marcelo Cristianini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-13T10:42:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Augusto_PedroEstevesDuarte_M.pdf: 2374617 bytes, checksum: 51b7576f4277bc0fdae47e5122fc60fd (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A crescente busca por alimentos mais seguros e de melhor qualidade nutricional e sensorial cria a necessidade de melhor entendimento dos processos envolvidos na produção dos mesmos. O tratamento térmico é um dos métodos mais utilizados na conservação de alimentos, sendo o processamento dentro da embalagem um dos mais seguros. A utilização de modelamento matemático da transferência de calor na avaliação de tratamentos térmicos vem se mostrando uma poderosa ferramenta na garantia da segurança sem comprometimento da qualidade nutricional e sensorial dos alimentos. A fluidodinâmica computacional (CFD) vem sendo utilizada em diversos trabalhos para melhor entendimento de processos térmicos de alimentos líquidos. Entretanto, a falta de consistência e uniformidade nas modelagens, aliadas as raras avaliações experimentais das simulações, criam a necessidade de avaliações entre metodologias utilizadas e validações criteriosas. O presente trabalho estudou a transferência de calor durante tratamentos térmicos de alimentos líquidos embalados em garrafas comerciais através de modelagem matemática por CFD. Determinou-se o coeficiente convectivo de transferência de calor (h) para duas garrafas comerciais em um sistema de aquecimento e um de resfriamento em imersão em água. Observou-se que mesmo pequenas diferenças entre geometrias de embalagens resultaram em considerável diferença nos valores de h entre embalagens e sistemas, reforçando a necessidade de avaliação dessa propriedade para cada processo real estudado. Avaliou-se quatro metodologias utilizadas nos trabalhos de CFD para determinação das condições de contorno das simulações, observando-se que as que consideram perfis de temperatura superestimam o fluxo de calor trocado com o produto, podendo comprometer a segurança e conservação do mesmo. A metodologia que considera o fluxo de calor decorrente das condições de contorno h e perfil térmico do meio de aquecimento apresentaram boa concordância com os perfis térmicos experimentais, mostrando-se adequados à modelagem de processos térmicos de alimentos. Caracterizou-se reologicamente um alimento líquido modelo, podendo ser utilizado para simulação de sucos de frutas, assim como a inativação térmica de um microrganismo modelo em processos de pasteurização (Lactobacillus plantarum). Analisou-se as características do tratamento térmico de alimentos líquidos em duas embalagens comerciais, através de perfis de temperatura, velocidade, característica da região de aquecimento mais lento (RAML) e inativação microbiana. Os perfis de temperatura e velocidade obtidos nas simulações de CFD do processo térmico do alimento modelo utilizado se mostraram semelhantes aos reportados na literatura, sendo descritas as características do processo. A análise dos perfis de temperatura obtidos experimentalmente e através do modelo indicaram boa correlação das simulações de CFD, sugerindo a possibilidade de utilização dessa ferramenta para avaliação de perfis térmicos em processos térmicos de alimentos embalados. Entretanto, a análise de validação microbiológica indicou grande desvio entre os valores experimentais e obtidos pelo modelo, atribuído a baixa resistência térmica do microrganismo alvo utilizado nas condições de processo. Nesse caso, mesmo pequenos desvios entre as temperaturas experimentais e obtidas por CFD podem resultar em grande desvio na inativação microbiana final, sugerindo que a utilização de CFD na avaliação de tratamentos térmicos deve ser vista com cautela. Os resultados obtidos comprovam a necessidade de validação dos modelos obtidos através de avaliação de perfil térmico e inativação microbiológica / Abstract: The growing demand for safer and high-quality food products creates the need for better knowledge of the processes involved in food production. Thermal process is one of the safest and most frequently used methods for food preservation, in special when performed in the package. The mathematical modelling of heat transfer is a useful tool for designing safety process while minimizing nutritional and sensory drops. The computational fluid dynamics (CFD) have been widely used for better understand of liquid food thermal process. However, no consistency in the mathematical models built is observed, and just a very few works compare the CFD data with experimental ones. There is a need for the evaluation of the use of CFD for thermal process design. The present work has evaluated the heat transfer in in-package liquid food during thermal process, using mathematical modelling by CFD. The convective heat transfer coefficient (h) among two commercial bottles and a heat and a cooling system were determinated. It was observed that even small differences among packages and heat transfer system result in distinct coefficient and that it must be measured for the exact heat transfer system. Four methodologies were evaluated for the boundary conditions definition of the CFD simulations, based on the previous CFD works. The models that considered the temperature profiles as boundary condition, showed faster heating. By over-estimating the product heating rate, those models are not appropriated for the mathematical modelling of heat process, as it compromises the safety and preservation of food products. The model that considered the measured value of h and temperature profile of the water bath as boundary condition showed good agreement with experimental values, being appropriated for thermal process modelling. The rheological characteristics of a model liquid food was determinated, and the thermal resistance of Lactobacillus plantarum, a target microorganism in pasteurization processes, was evaluated in this model, which can be used as a fruit juice simulator. The thermal process of liquid foods was evaluated in two commercial bottles, using temperature, velocity, slowest heating zone (SHZ) and microbiological inactivation profiles. The temperature and velocity profiles were compatible with those described in CFD works. The thermal profile obtained by CFD shown good correlation with experimental values, suggesting that CFD can be used in thermal process temperature profiles evaluation. Although, the microbiological validation shown large deviation between the experimental values and obtained by the model, probably due the low thermal resistance of the studied microorganism. These results indicate that the CFD utilization in thermal process evaluation might be carefully seen, in especial when the microorganism thermal resistance is low in process conditions. In these situations, even small differences between CFD and experimental temperatures results in considerable microbial inactivation divergence. The results obtained in this work show the need for CFD models evaluation by thermal profile and microbiological inactivation / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos