O processamento térmico contínuo usando trocadores de calor é uma forma muito comum de industrialização de alimentos líquidos. Atrelada à inativação de micro-organismos e enzimas pela alta temperatura, está a perda de qualidade do produto; portanto, o estudo e avaliação deste tipo de processo é fundamental para garantir a inocuidade e a melhora da qualidade do produto. Neste trabalho foi desenvolvida a modelagem matemática de um processo térmico contínuo em trocadores bitubulares para determinação da distribuição da temperatura média do produto e da letalidade sobre um atributo de segurança ou qualidade. No modelo, foram considerados os trocadores de aquecimento e de resfriamento, bem como o tubo de retenção. Admitiu-se regime permanente, escoamento pistonado e leva-se em conta a troca de energia com o ambiente. Para a aplicação do modelo, foi adotado um sistema em escala de laboratório com vazão de processamento entre 10 e 50 L/h, trocadores com quatro módulos de troca térmica e área total de 0,13 m² e sistema de indicação e aquisição de dados de temperatura. Como fluidos de trabalho foram usados: mistura de glicerina/água 80 % (Newtoniano) e solução 1 % de carboxi-metil-celulose (CMC, não-Newtoniano). Fluidos e utilidade foram água quente pressurizada e água gelada. Os parâmetros de troca térmica do modelo foram ajustados com sucesso através de ensaios experimentais. Foram ajustados: 1) coeficientes de convecção natural do ar sobre as seções de aquecimento e de resfriamento; 2) parâmetros da correlação de Nusselt x Reynolds para o coeficiente de convecção dos fluidos de trabalho; 3) coeficiente global de troca térmica com o ambiente no tubo de retenção. A validação do modelo ajustado foi realizada através da comparação das distribuições de temperatura experimental com a predição do modelo. A letalidade, levando em conta o tempo espacial no percurso do produto foi calculada e avaliada, indicando importante contribuição da seção de aquecimento e forte influência da elevação de temperatura na entrada do tubo de retenção para compensar as perdas para o ambiente. O modelo proposto mostra-se útil para a avaliação de processos térmicos em sistemas tubulares. / The continuous thermal processing using heat exchangers is a very usual form of industrialization of liquid foods. Linked to the inactivation of microorganisms and enzymes by high temperature is the loss of product quality; thus, the study and evaluation of this type of process is critical to ensure the safety and improve product quality. In this work, it was developed a mathematical model of a continuous process with tubular heat exchangers to determine the distribution of the average temperature of the product and the lethality considering a safety or quality attribute. In the model, are considered the exchangers for heating and cooling and the holding tube. It was assumed steady state plug-flow and it was taken into account the energy exchange with the ambient air. For the application of the model, it was adopted a laboratory system with processing flow rate between 10 and 50 L/h, exchangers with four heat transfer modules and total area of 0.13 m² and a temperature indication and acquisition system. The working fluids used were: a mixture of glycerol/water 80 % (Newtonian) and a 1 % solution of carboxymethylcellulose (CMC, non-Newtonian). Utility fluids were pressurized hot water and cold water. The heat transfer parameters of the model were adjusted successfully using the experimental data. Were adjusted: 1) the coefficients of natural convection of the air over the heating and cooling sections; 2) the parameters of the Nusselt x Reynolds correlation for the convective coefficient of the working fluid; 3) the overall heat exchange coefficient between the product and the ambient air in the holding tube. The validation of the fitted model was performed by comparing the experimental temperature distributions with the prediction from the model. Lethality, taking into account the space-time in the path of the product was calculated and evaluated, indicating a significant contribution of the heating section and a strong influence on the temperature rise in the entrance of the holding tube to compensate for losses to the surroundings. The model proves useful for the evaluation of thermal processes in tubular systems.

O principal objetivo do trabalho foi desenvolver uma ferramenta de simulação, para servir de base para o projeto e dimensionamento de processos contínuos de pasteurização de alimentos líquidos em trocadores de calor a placas, possibilitando minimizar perdas de qualidade sensorial e nutricional, bem como gastos desnecessários com aquecimento e resfriamento, decorrentes do sobreprocessamento, tendo o controle sobre o histórico de temperatura. Foi desenvolvida uma modelagem matemática para o processo contínuo de pasteurização HTST (High Temperature Short Time) de leite em trocador de calor a placas com três seções, para determinação da distribuição de temperatura ao longo do processo e avaliação do impacto sobre o leite. Foram desenvolvidos três modelos e seus resultados confrontados com os dados experimentais, realizados com água e leite. Os três modelos forneceram resultados similares e próximos ao comportamento experimental. O cálculo de letalidade permitiu detectar sobreprocessamento no processo estudado. Ensaios com indicador enzimático (fosfatase alcalina em tampão fosfato) foram realizados para quantificar o impacto do processo sobre o produto e comparar com a letalidade calculada pelos modelos. / The aim of this work was to develop a simulation tool to be used in the design of continuous pasteurization of liquid foods using plate heat exchangers, enabling to minimize the nutritional and sensorial losses as well as unnecessary costs during heating and cooling, caused by the overprocessing. The control is made by the temperature profile. A mathematical model was developed for continuous milk HTST (High Temperature Short Time) pasteurization with a three section plate heat exchanger to determine the temperature profile and to evaluate the process impact on the product. Three models were tested and the simulation results compared with the experimental data using water and milk. The results of the three models were similar among them and close to the experimental behavior. Calculating the lethality of the process showed it was overprocessing the product. Tests using enzymatic indicator (alkaline phosphatase in phosphate buffer) were held to quantify the impact of the process on the product and compare to the lethality calculated using the models.

O ovo é importante como alimento e como matéria-prima industrial. Tem alto conteúdo de colesterol, o qual, por sua vez, está sujeito à oxidação. Os óxidos formados interferem na morfologia e função da membrana celular, inibem a biossíntese do colesterol, e são aterogênicos, citotóxicos, mutagênicos e cancerígenos. O processamento e o armazenamento levam à oxidação do colesterol. O presente trabalho teve como objetivos (a) a caracterização e avaliação do ovo líquido integral (OLI) em relação ao armazenamento da matéria-prima; (b) a avaliação do ovo líquido integral (OLI), do ovo líquido integral pasteurizado (OLIP), do ovo integral em pó atomizado (OIPA) e do ovo integral em pó atomizado armazenado, em relação à estabilidade oxidativa do colesterol; e (c) a avaliação do efeito da adição de antioxidantes naturais durante o processamento do ovo integral em pó atomizado, em relação à estabilidade oxidativa do colesterol. O OLI produzido a partir de matéria-prima armazenada por 30 dias, a 4ºC, não foi afetado quanto à estabilidade oxidativa do colesterol. A pasteurização e a atomização, realizadas em condições de laboratório, não levaram ao comprometimento oxidativo do colesterol. Foi constatada oxidação significativa do colesterol no OIPA, obtido em condições de laboratório, quando armazenado por 90 dias, a 25ºC, na ausência de luz. Os antioxidantes naturais comerciais GUARDIAN® Rosemary Extract (RE) e o GUARDIANTM TOCO 70 (TOCO 70) não foram efetivos na prevenção da oxidação induzida do colesterol, quando adicionados (antes ou depois da atomização) ao ovo integral em pó atomizado obtido em condições de laboratório, armazenado por 21 dias, a 25°C, na ausência de luz. / Egg is important as food and as industrial raw material. It has high cholesterol, which, in turn, is subject to oxidation. Cholesterol oxides interfere with morphology and function of cell membrane, inhibit cholesterol biosynthesis, and are atherogenic, cytotoxic, mutagenic and carcinogenic. Processing and storage lead to oxidation of cholesterol. Present study aimed (a) characterization and evaluation of liquid whole egg (OLI) in relation to storage of raw material; (b) evaluation of liquid whole egg (OLI), liquid pasteurized whole egg (OLIP), atomized powder whole egg (OIPA) and stored atomized powder whole egg, relative to cholesterol oxidative stability, and (c) evaluation of natural antioxidants addition\'s effect in processing of atomized powder whole egg, relative to cholesterol oxidative stability. OLI produced from raw materials stored for 30 days, at 4°C, was not affected on cholesterol oxidative stability. Pasteurization and atomization, performed under laboratory conditions, did not lead to significant cholesterol oxidation. It has been found significant cholesterol oxidation in OIPA, obtained under laboratory conditions, when stored for 90 days at 25°C in absence of light. Commercial natural antioxidants GUARDIAN® Rosemary Extract (RE) and GUARDIANTMTOCO 70 (TOCO 70) were not effective in prevention of cholesterol induced oxidation when added (before or after spraying) to atomized powder whole egg obtained under laboratory conditions, stored for 21 days at 25°C in absence of light.

O estudo da inativação da enzima pectinametilesterase (PME) em suco de laranja foi realizado, tanto por tratamento térmico convencional quanto por microondas em batelada. O tratamento térmico convencional foi realizado em banho termostático em diferentes temperaturas no intervalo entre (40 e 95) °C e tempo de retenção entre (0 a 60) s. O processo de aquecimento assistido por micro-ondas foi conduzido em digestor e em reator de síntese química e enzimática, ambos operando em modo descontínuo, por energia de micro-ondas. Nesse processo as condições de ensaio foram: intervalo de temperatura entre (40 e 90) °C e tempo de retenção entre (0 e 60) s. O histórico da temperatura foi adquirido em tempo real para todos os processos. Foram conduzidas análises físico-químicas de caracterização do suco não processado. As análises da atividade da enzima PME presente, acidez e teor de sólidos solúveis foram realizadas tanto para o suco não processado quanto para o suco pasteurizado em diferentes condições. A efetividade entre os métodos empregados foi verificada pela análise dos parâmetros obtidos para a cinética da inativação enzimática. Os resultados demonstram que o processo térmico assistido por micro-ondas focalizadas se mostrou mais efetivo que o processamento térmico convencional atingindo inativação de 90 % a 60 °C após 10 s de processamento e atingindo 99 % de inativação quando exposto a 80 °C por no mínimo 20 s. / The enzyme pectin methylesterase (PME) inactivation in orange juice was studied by both conventional and microwave heat treatment in batch conditions. Conventional heat treatment was carried out in a thermostatic bath, maintaining the temperature constant during the process. Different temperatures were tested at the interval between (40 and 95) °C and time between (0 and 60) s. The microwaveassisted heating process took place through two equipments: the first one have used a multi-mode microwave digestor, and the second a chemical and enzymatic synthesis mono-mode microwave reactor. Temperatures have been tested in the range of (40 to 90) °C and retention time between (0 and 60) s. The temperature\'s history has been acquired in real time for all processes. Physical-chemical characterization of the non-processed juice, pectin methylesterase enzyme activity, acidity and soluble solids content were conducted for both, fresh and treated juice. The results demonstrated that the microwave-assisted pasteurization was more effective than conventional, reaching 90 % inactivation at 60 °C after 10 s and reaching 99 % inactivation when exposed to 80 °C by at least 20 s.

O presente trabalho objetivou avaliar o efeito da gordura do leite bovino na resistência térmica do Mycobacterium fortuitum. Amostras de leite bovino integral e desnatado foram contaminadas com inóculo padronizado de M. fortuitum, atingindo a concentração de aproximadamente 107 UFC/mL de leite, e submetidas à pasteurização lenta (65ºC/30mim.). Foi realizada a contagem do agente nos tempos 0, 5, 10, 15, 20, 25 e 30 minutos de pasteurização (em meio Lowenstein-Jensen, incubação a 37ºC/5 dias), e os resultados, em logarítmo, foram plotados em diagrama de dispersão com posterior regressão linear para construção da curva de sobreviventes (ou curva de morte térmica). Foram obtidas 3 curvas para o leite integral e 3 para o leite desnatado, porém, para o cálculo do valor D65ºC, utilizou-se a melhor reta obtida para cada tipo de leite. Encontraram-se valores D65ºC do Mycobacterium fortuitum iguais a 18,02 minutos para o leite integral e 7,82 minutos para o desnatado; a gordura do leite influenciou no padrão da curva de morte térmica e teve efeito protetor sobre o M. fortuitum. Conclui-se que a pasteurização lenta é capaz de reduzir 3,85 log de M. fortuitum em leite desnatado e 1,67 log em leite integral, resultando em diferentes níveis de segurança ao consumidor. / This study aimed to evaluate the effect of cow milk fat on the thermal resistance of Mycobacterium fortuitum. Samples of whole and skim cow milk were contaminated with a standardized inoculum of M. fortuitum, until 107 cfu/mL, and heated at 65ºC/30 minutes (Holder Pasteurization). It was repeated tree times, with milk (whole and skim) from the same animal. Survivors were enumerated by plate count method, after heating for 0, 5, 10, 15, 20, 25 and 30 minutes (in Lowenstein-Jensen medium, incubation at 37ºC/5 days) and the logarithmic results were plotted on dispersion diagram with posterior linear regression for the construction of the survivors? curve (or thermal death curve). Those data resulted on 3 curves for the whole milk and 3 for the skim milk, although, for the D65ºC value calculation, it was selected the best-fit line for each kind of milk. The D65ºC value for Mycobacterium fortuitum achieved was 18,02 minutes for the whole milk and 7,82 minutes for the skim milk; the milk fat influenced the pattern of thermal death curve and had a protective effect on the M. fortuitum. It was inferred that the holder pasteurization (65ºC/30 min) is capable to reduce 3,85 log of the M. fortuitum at skim milk and 1,67 log at whole milk, resulting in different security levels for the customers.

Leite integral de búfala foi experimentalmente contaminado com Mycobacterium fortuitum e Listeria monocytogenes. Foi feita a análise quantitativa dos agentes imediatamente antes e depois de dois tratamentos térmicos: pasteurização (do leite) e filagem (da Mozzarella). Na análise da Listeria, foi empregada metodologia adaptada para a obtenção do NMP, usando os meios UVM, Fraser e Palcam como pré-enriquecimento, enriquecimento seletivo e isolamento, respectivamente. O Mycobacterium foi semeado em placas com meio Löwenstein-Jensen modificado. Os resultados mostraram que a pasteurização do leite reduziu em média 6,0 log NMP/mL de Listeria sp e 4,0 log UFC/mL de Mycobacterium sp. A filagem da coalhada reduziu em média 8,37 log NMP/g de Listeria sp e 6,3 log UFC/g de Mycobacterium sp. Concluiu-se que a filagem da Mozzarella foi mais eficiente que a pasteurização do leite na redução do inóculo de Listeria monocytogenes e Mycobacterium fortuitum em cerca de 2 logaritmos de cada agente. / Whole buffalo milk was experimentally contaminated with Mycobacterium fortuitum and Listeria monocytogenes. The quantitative analysis of the agents was made immediately before and after two thermal treatments: pasteurization (of milk) and stretching (of Mozzarella). In the analysis of the Listeria, methodology adapted for the attainment of the MPN was used, employing UVM, Fraser and Palcam as not selective enrichment, selective enrichment and isolation, respectively. The Mycobacterium was plated onto modified Löwenstein-Jensen. The results had shown that the pasteurization of milk reduced 6,0 log MPN/mL Listeria sp on average, and 4,0 log CFU/mL de Mycobacterium sp. The stretching of the curd reduced 8,37 log MPN/g de Listeria sp on average, and 6,3 log CFU/g de Mycobacterium sp. It has been concluded that the stretching of Mozzarella was more efficient than the pasteurization of milk in the reduction of Listeria monocytogenes inoculum and Mycobacterium fortuitum in about 2 logarithms of each agent.

Atualmente na indústria alimentícia é comum a efetivação do processo de pasteurização em túneis, onde um fluido, geralmente água, é utilizado para transferir para o produto a energia térmica necessária. Por causa disso, um dos fatores importantes deste procedimento é a maneira como este fluido é aspergido por sobre o produto a ser pasteurizado. Existem diversas maneiras de fazer esta aspersão, cada uma com as suas características e eficiência no que diz respeito à transferência de energia no processo de pasteurização. O objetivo deste trabalho é avaliar diferentes modelos de esguichos utilizados em túneis de pasteurização de cerveja. Para isso é montada uma bancada para a realização ensaios que avaliem uma das etapas do processo de pasteurização da cerveja, onde são instalados os exemplares dos esguichos e uma garrafa de 600 ml de cerveja instrumentada. Todos os testes são realizados com os mesmos parâmetros (vazão e temperatura do fluido), somente alternando os modelos de esguichos. Usa-se a ANOVA para a comparação dos tempos de aquecimento do fluido interno e calcula-se o número de Nusselt para a convecção interna na garrafa para a avaliação dos esguichos. O resultado encontrado mostra uma independência do desempenho do processo de aquecimento em relação à alteração de modelo de esguicho para três dos quatro modelos avaliados e o último apresenta um desempenho pior. / Nowadays, in the food industry, it is usual to carry out the pasteurization process in pasteurization tunnels, where a fluid, generally water, is used to transfer the required thermal energy to the product. Because of this, one of the most important aspects of this procedure is how the fluid is sprinkled on the product that needs to be pasteurized. There are many ways to do this, each one has its own characteristics and efficiency regarding the energy transfer to the pasteurization process. The objective of this work is to evaluate distinct spray models that are used in pasteurization tunnels for beer. For this, a workbench is built to carry out experiences that evaluate one of the stages of the beer pasteurization process, where spray models are installed and an instrumented 600 ml bottle beer is used. All the tests are performed using the same specifications (flow rate and fluid temperature), just varying the spray models. ANOVA, to compare the heating times of the internal fluid, and the Nusselt number of the internal convection are used for the sprays evaluation. The result shows the independence of the performance with regard to the change of the spray model for three of the four tested models and the latter shows a worse performance.

Orientador: Salvador Massaguer Roig / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-05T11:20:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Busani_SilviaFatimaBorges_D.PDF: 12953590 bytes, checksum: f4928b1a7cba5073da7384ea057dda79 (MD5) Previous issue date: 2005 / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Fumio Yokoya / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-05T11:21:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hashimoto_JorgeMinoru_D.PDF: 18659887 bytes, checksum: 0c5564f92906c495fdff457951a7dd3f (MD5) Previous issue date: 2005 / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

A pasteurização do suco de laranja está associada a degradação da pectina solúvel. Neste trabalho, suco de laranja natural foi pasteurizado em um trocador de calor de placas utilizando três diferentes temperaturas: 82,5, 85,0 e 87,0 °C e tempos de retenção variando de 11 a 59 s, com o intuito de se obter um produto "minimamente processado". Suco de laranja em garrafa de polietileno foi comparado ao suco em lata de alumínio armazenados durante o período de 21 dias, sob temperatura de refrigeração. Foram realizadas análises de ° Brix, acidez, pH, sólidos insolúveis, sólidos totais, teor de polpa, atividade da pectinesterase, microbiologia e sensorial. O principal objetivo deste trabalho foi estudar a cinética da enzima pectinesterase e correlacionar estes resultados com atributos de qualidade do suco de laranja processado. As propriedades físico-químicas do suco de laranja processado apresentaram diferenças significativas devido as variações da matéria-prima durante o período de estudo, de junho de 1999 a fevereiro de 2000. A condição de pasteurização obtida mais apropriada foi a de 87°C e tempo de retenção variando de acordo com o pH do suco; pH 4,0 requereu um tempo de retenção maior do que pH 3,4 e 4,5. De acordo com os resultados, foi determinado uma vida de prateleira de até 15 dias para o suco de laranja pasteurizado. As análises sensoriais mostraram que o suco de laranja processado apresentou um sabor próximo ao do suco natural não processado, apresentando uma pequena mudança com o aumento do tempo de retenção. O suco processado a 87°C e 58,55 s obteve maior aceitação pelo consumidor comparado ao suco de marca comercial, apresentando maior intenção de compra. Um modelo matemático correlacionando temperatura, tempo de retenção e pH foi obtido para predizer a inativação da pectinesterase. / Orange juice pasteurization is associated with enzymatic degradation of soluble pectin. In this work, single-strength orange juice was pasteurized in a plate heat exchanger using three different temperatures: 82.5, 85.0 and 87.0 °C and holding times varying from 11 to 59 s in order to obtain a minimal processed product. A comparison among orange juice stored in polyethylene bottles and aluminum cans under refrigerated conditions for 21 days was obtained. Brix degree, acidity, pH , insoluble solids, total solids, pulp and pectin-methilesterase (PME) activity and microbiological analysis were conducted during storage period. Also sensory analysis were conducted in samples after one day of processing. The main objective of this work was to study of PME kinetics and correlate the results with quality attributes of processed orange juice. The pasteurized orange juice physicochemical properties showed differences due to raw material differences along the period of study, from June 1999 to February 2000. The more appropriated orange juice pasteurization parameter was 87.0 °C and varying holding time according to pH; pH 4.0 required longer holding times than pH 3.4 or 4.5. According to the results, a shelf life of 15 days was determined for the processed orange juice, at above conditions. The sensorial analyses showed that the pasteurized orange juice taste was similar to the fresh squeezed juice taste. The taste changed a little as the holding time increased. The processed juice at 87.0°C and 58.55 s received higher scores compared to a commercial brand, and so, people would buy it. A mathematical model was achieved correlating temperature, holding time and pH to predict the PME inactivation.