Orientador: Vivaldo Silveira Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-05T22:00:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CasteliniNeto_Armando_M.pdf: 13618067 bytes, checksum: 5304d293b5811c2a4c8041f27a9a74c0 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O trabalho consistiu em avaliar a linearidade do processo de pasteurização HTST na seção de aquecimento, verificar a diferença de sintonia entre as estratégias de controles convencionais (PID) e não convencionais (fuzzy/PID) e avaliar e comparar a eficiência desses controladores quando processados em fluidos newtoniano e não-newtoniano. O pasteurizador utilizado foi a placas de 3 seções (regeneração, aquecimento com retenção e resfriamento). O fluido newtoniano utilizado foi água e o não-newtoniano uma solução aquosa de 0,5% m/m de Carboximetilcelulose (CMC) sódica. Os binômios tempo/temperatura foram aferidos para cada fluido envolvido no processo com base nas limitações do trocador de calor e do controle das utilidades. Para a avaliação qualitativa da linearidade, as curvas de reação do processo foram analisadas pelo método da superposição sugeridos por Ogata (1985), subsidiado pela análise do fator de sensibilidade do coeficiente global de transferência de calor ¿U¿, avaliando a variação das propriedades termofísicas da água e solução aquosa de CMC frente às mudanças das temperaturas de entrada e de saída desses fluidos na seção de aquecimento. Ambos os processos apresentaram comportamento não linear; porém, o processo é mais nãolinear quando utilizada a solução de CMC sódica. A partir das curvas de resposta, foram obtidos os parâmetros de sintonia do PID/feedback pelo método de Aström e Hägglund (1984) e com esses foram obtidos os parâmetros de sintonia do controle fuzzy/PID pelo método de Li (1997). A variável controlada foi a temperatura de pasteurização na saída do tubo de retenção e a manipulada a vazão de água quente no trocador. Os controles foram testados, avaliados e comparados através dos índices de erros absolutos IAE, ITAE e ISE, fazendo-se perturbações de set-point na temperatura de saída da seção de aquecimento, com a seção de regeneração desativada para teste de eficiência de sintonia; e perturbações de carga na temperatura de entrada dos produtos no pasteurizador com as seções de regeneração e aquecimento integradas. Especificamente para o fluido não-newtoniano, também foi alterada sua concentração de entrada. Os valores obtidos dos parâmetros da sintonia foram diferentes para cada um dos fluidos pasteurizados. O controle PID teve bom desempenho para ambas as perturbações de setpoint e de carga no caso da água, o que não aconteceu quando se utilizou a solução de CMC sódica, principalmente no caso da perturbação da sua concentração.de entrada. Este desempenho inferior foi superado pelo uso do controle Fuzzy/PID que mostrou melhor desempenho perante às perturbações de carga e set-point / Abstract: The goal of this work was to evaluate the pasteurization process linearity in heat and cooling sections, to check if it would have tuning differences between conventional (PID) and non-conventional (fuzzy) control strategies and evaluate and compare these controllers performance when processed a Newtonian and a non-Newtonian fluid. A Plate Heat Exchanger with three sections (regeneration, heating with retention and cooling) was used. The Newtonian fluid used was water and the non-Newtonian fluid was a 0,5% w/w water based solution of Sodium Carboxymethyl cellulose (CMC). The temperature/time residence was achieved to both fluids based on the limitations of the heat exchange and the utilities control. To qualitative linearity evaluation, the gain curves were analyzed by the superposition method suggested by Ogata (1985), subsided by the sensibility factor analysis of the heat transfer global coefficient ¿U¿, evaluating the thermo physical properties variation in addiction to inlet and outlet temperature changes of this fluids in the heating section. The analysis showed that both systems presented nonlinear behavior; however, the most non-linear process was the one that sodium CMC was used. The PID/feedback tuning parameters were obtained from the gain curves, using Aström e Hägglund (1984) method and these parameters were used to obtain the fuzzy/PID/feedback tuning parameters by Li (1997) method. The controlled variable was the pasteurization temperature and the manipulated variable was the hot water flow. The controls were evaluated and compared through the absolute errors indexes IAE, ITAE e ISE indexes, by doing set point disturbances in the outlet heating section temperature, with the regenaration section turned off to tuning efficiency test and changing the inlet fluid temperature with both regeneration and heating section turned on. In the non-newtonian fluid case, the inlet concentration was also modified. The presented tuning parameters were different to both pasteurized fluids. The PID/feedback strategy had good performance after disturbances in the inlet temperature in the case of water, what did not happened when CMC water based solution was used. This lower performance was supplied by the use of the PID/Fuzzy/feedback strategy, that showed better performances after set-point and charge disturbances / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Antonio Marsaioli Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:47:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_EstevanMartinsde_D.pdf: 9750403 bytes, checksum: dc709488be2a3d64759b2ee68ce4648e (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: A maior parte da energia suprida na indústria de carnes é consumida nos processos de aquecimento e resfriamento. Desta energia, menos de 60 % é efetivamente aproveitada para o processamento térmico. Esta demanda provém da baixa eficiência dos equipamentos utilizados e rendimento da produção de embutidos cozidos, além da necessidade de considerável espaço físico para sua instalação. A conseqüência disto é a agregação de custos com sistemas de isolamento térmico. As indústrias de grande porte existentes no país, que possuem três linhas de processamento, requerem cerca de 64 funcionários operando. continuamente para atingir uma produção média diária de 80 toneladas. O objetivo deste trabalho foi simplificar o processo minimizando o dispêndio de energia, aumentando o rendimento e com a melhoria da qualidade nutricional e higiênico-sanitária das salsichas industrializadas, além de reduzir o custo operacional, através do desenvolvimento de um sistema contínuo fechado para o processamento de salsichas com aplicação de microondas. O sistema, construído a nível de bancada no Laboratório de Microondas do Departamento de Engenharia de Alimentos FEA/UNICAMP, constituiu-se de um gerador de microondas de 1,9 kW operando na freqüência de 2,45 GHz alimentando um aplicador na forma de guia de onda retangular de alumínio, aonde foi inserido um guia de produto cilíndrico de Teflon. Em uma das extremidades do tubo de teflon foi acoplada uma extrusora construída em aço AISI 304, com desenho apropriado para a co-extrusão contínua de salsichas revesti das de um filme de colágeno/metilcelulose, antes do cozimento e pasteurização por microondas. A emulsão cárnea foi extrudada através de uma bomba positiva. O filme de colágeno/metil-celulose e o agente .de coagulação foram administrados por meio de duas bombas peristálticas. Os ensaios de cozimento foram programados com a aplicação de potências de 0,4 kW a 1,8 kW e vazões de emulsão cárnea variando desde 2,35 até 30 kg/h. Os produtos obtidos foram comparados em cor, aparência, textura, composição e qualidade microbiológica com salsichas de igual formulação porém industrializadas por processos convencionais. Os resultados obtidos demonstraram que as salsichas tratadas à densidade de potência de 170,14 Wh/kg apresentaram melhor aparência, cor e textura do que os demais tratamentos. Em comparação com os produtos industrializados, diferiram quanto à uniformidade da superfície externa pela presença de irregularidades no filme de recobrimento e textura mais rígida. Além disto, sofreram segmentação em função da presença dos vapores gerados durante o cozimento dentro do guia de produto, além da focalização de microondas no centro do produto e concentração de sal no agente coagulante. A qualidade microbiológica do produto processado por microondas foi comparável com os resultados obtidos pelo aquecimento convencional, predominando a flora láctica. O gasto energético estimado com bases no protótipo e extrapolado para escala industrial, para a etapa de cocção, equivale a 18,98 da energia gasta no processo convencional. O sistema necessita ser melhorado quanto ao desenho da. extrusora, à dimensão da câmara de aplicação do filme de recobrimento e a exaustão dos vapores de cozimento, para sua otimização / Abstract: The meat industry expends most of the supplied energy in the heating and cooling processes. Less than 60% of the generated energy are directly useful for the heat process. Such requirements have been originated from the low efficiency of the industrial equipment available and the low yielding of the cooked sausage production rate. . Furthermore, the processing lines need a very large installation area bringing about high expenses for the overall systems thermal insulation. The large scale meat industries prevailing in the country, having an average of three processing lines require an operating labor amounting to 64 employee per shift in a continuous way to reach an the average target capacity of 80 ton daily. The objective of this work was to simplifying the plant processes and operations in order to minimize the energy expenses, increasing capacity ratio, improving the nutritional quality and sanitation conditions of industrialized sausages and lowering operation costs through the application of a continuous microwave and closed system for processing sausages. The type of microwave system setup was bench scale, at the Microwave Laboratory of the Food Engineering Department (FEA/UNICAMP/SP-BR). It consisted of one 1,9 kW high voltage generator and launcher at 2,45 GHz coupled to an aluminum waveguide type applicator internally holding a Teflon cylindrical product tube. An extruder made of AISI 304 stainless steel was designed to be coupled to one end of the Teflon tube, and capable of extruding the meat emulsion with simultaneous coverage of colagen-metylcellulose, emulsion, before cooking and pasteurizing into the microwave system. The meat emulsion was pumped by a progressive cavity pump and the collagen emulsion and coagulation solution were pumped by two peristaltic pumps. The cooking stages were programmed with power densities ranging from 0,4 kW to 1,8 kW under the flow rates from 2,35 to 30 kg/h. The final products were compared by color, appearance, texture, composition and microbiological quality to the sausage of the same formulation obtained by the conventional process. The results showed that sausage treated with 170,4 Wh/kg power density had the best appearance, color and texture as compared to the other treatments. Differences occurred in relation to the industrialized products concerning both to the surface uniformity, due to the rugosity of covering film, and to the segmentation caused by the vapor pressure during the cooking process, in the addition to the problem of focusing energy at the center of the product and salt concentration of the coagulating solution. The microorganism counting of the final microwaved product was similar to the industrialized product heated by the conventional process, with predominance of lactic microorganisms. The supplied energy predicted on the basis of the prototype operation and converted to industrial scale for the cooking step was equal to 18,98 % of the conventional process. The system needs to be improved as regards. to the extruder design, the dimension of the film application chamber and the sizing of the exhaustion chamber for the generated vapors. The coagulating salt solution must be eliminated / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos