Este estudo foi realizado com cenouras processadas pelo calor, acidificadas com combinações de ácido acético e lático. A qualidade dos produtos processados foi avaliada por análises físicas, químicas, microbiológicas e sensoriais após um, dois e três meses de armazenamento a temperatura ambiente. A combinação de ácidos que mostrou melhores resultados foi de 75% de ácido acético com 25% de ácido lático. Os resultados mostraram a possibilidade de processar termicamente cenouras em pequenas indústrias obtendo produtos de alta qualidade, com redução de custos em equipamentos e energia. / A study was conducted on canned carrots acidified with the combination of acetic and lactic acids. The quality of the processed products was determined by physical, chemical, microbiological and sensory analyses after one, two and three months storage periods at room temperature. The best results of acids combination was 75% of acetic with 25% of lactic. The results indicated the possibility of processing high quality canned carrots by small canneries, with low cost equipment and low energy requirements.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:02:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10444_Flávio Lopes Francisco Bittencourt.pdf: 4150669 bytes, checksum: 3a0e0fe3ddb584b9889cf304cb62e145 (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / A mineração desempenha um importante papel no cenário econômico nacional, com a presença de inúmeras reservas. Porém, o ferro, da forma como é extraído dessas jazidas, não é propício para utilização direta na indústria, devendo passar por atividades de beneficiamento como a aglomeração de finos e formação de pelotas. O processamento térmico das pelotas de minério é largamente utilizado, pois além de proporcionar reaproveitamento dos finos de minério, concede às pelotas propriedades físicas e metalúrgicas necessárias às operações em alto-forno. Para que essas transformações ocorram é utilizado o processo de combustão de gases, com intuito de fornecer calor e produtos de combustão com potencial redutor para transformar as pelotas. O problema encontra-se na complexidade dos processos térmicos existentes em fornos e combustores industriais, que associada à falta de controle comumente observada nas plantas, acaba resultando em gastos excessivos de combustível. No presente trabalho foram realizadas simulações computacionais utilizando o software de simulação ANSYS FLUENT para modelar um combustor presente em uma planta industrial cujo combustível utilizado é o Gás Liquefeito de Petróleo (GLP). Foram analisadas características da chama como perfil de temperatura, comprimento de chama, taxa de formação de produtos e velocidade de chama turbulenta. Duas geometrias para o combustor foram estudadas: uma considerando seção de saída livre e uma com a presença de estricção. Os resultados mostraram que a redução abrupta do diâmetro de saída influencia diretamente na formação da chama, tornando-a mais fina e estreita devido a ação de vórtices na entrada e na saída do combustor. Foi possível determinar a espessura da zona de reação química para as duas situações, caracterizando-a como uma região estreita, como era esperado. A velocidade turbulenta de chama foi determinada para as duas geometrias, notando-se diferenças para os casos.

A demanda por produtos industrializados que apresentem máxima preservação de suas características naturais têm crescido e feito as indústrias alimentícias re-analisarem seus processos para atingirem essa necessidade do mercado. A abordagem convencional conservadora, utilizada para o dimensionamento do processamento térmico de alimentos, pode levar ao sobre-processamento especialmente no regime laminar, devido às significativas distribuições de temperatura e tempos de residência existentes. Um modelo matemático, composto por equações diferenciais de massa e energia foi elaborado, considerando o processamento térmico de um fluido não-newtoniano, sob regime laminar, escoando em um trocador de calor bitubular. No modelo, se levou em conta as dispersões efetivas de massa e energia associadas com o escoamento laminar não ideal, as trocas de calor com o ambiente, a letalidade que ocorre no aquecimento e resfriamento e o perfil de velocidade. O modelo foi testado por meio de simulações do estudo de caso do processamento térmico de suco de graviola (fluido pseudoplástico) considerando a destruição de bolores e leveduras. Objetivou-se nas simulações avaliar o efeito de distintas considerações do modelo nas variáveis consideradas. Os resultados indicaram que as etapas de aquecimento e resfriamento contribuíram de forma significativa na letalidade do processo, assim como as considerações quanto às dispersões de massa e energia. Como exemplo, as letalidades, considerando a abordagem convencional (tubo de retenção isotérmico com velocidade máxima) e o modelo completo (com todas as considerações) apresentaram valores de 1,46 e 5,74, respectivamente. A flexibilidade do modelo elaborado, assim como os tempos computacionais pequenos necessários para obter os resultados são as principais vantagens do uso do mesmo. Acredita-se que o modelo elaborado pode contribuir de forma importante para o correto dimensionamento e avaliação de processos térmicos em indústrias de alimentos, permitindo que a demanda dos consumidores seja atendida. / The demand for industrialized food with maximum retention of sensorial and nutritional attributes has grown and made the food industries rethink operational conditions to meet this market expectation. The classic conservative approach, used for the design of thermal food processing can lead to over-processing specially in laminar regime, due to the existing significant temperature and residence time distributions. A mathematical model, comprising differential equations for mass and heat transfer was elaborated, considering the thermal processing of a non-Newtonian liquid, under laminar flow in a double-pipe heat exchanger. In the model, it was taken into account the effective mass and energy dispersions associated with the non-ideal laminar flow, the heat exchange with the ambient, the contribution from heating and cooling sections in the lethality and the velocity profile. The model was tested through simulations of a study case of soursop juice processing (pseudoplastic fluid) regarding the destruction of yeast and molds. The objective of the simulations was to evaluate the effect of distinct model assumptions on the variables. The results indicated that the heating and cooling sections and the assumptions regarding the effective mass and energy dispersions had an important contribution to the processing lethality. As an example, the lethality, regarding the conventional approach (isothermal holding tube at the maximum velocity) and the complete model (with all the assumptions) were 1.46 and 5.74, respectively. The model flexibility and the small computational time needed for the results to the obtained are the main advantages of its use. It is expected that the developed model can be an important contribution to the correct design and evaluation of thermal processing in food industries, allowing the consumer demands to the reached.

Os trocadores de calor tubulares são muito utilizados para o processamento térmico de alimentos líquidos viscosos por possuírem um maior diâmetro hidráulico em comparação aos trocadores de calor a placas. O cálculo da letalidade neste tipo de trocador está diretamente relacionado ao perfil de velocidade e à distribuição do tempo de residência (DTR). Para escoamento laminar de fluidos viscosos, Newtonianos e não-Newtonianos, geralmente adota-se um perfil de velocidade laminar e de lei de potência, respectivamente. No entanto, algumas características do equipamento como irregularidades na tubulação, a corrugação do tubo ou as curvas podem modificar o perfil de velocidade ideal. Esse desvio da idealidade pode ser caracterizado através da determinação experimental da distribuição do tempo de residência do processo. Este trabalho teve como objetivo a determinação experimental da DTR de fluidos viscosos em um equipamento bitubular de processamento térmico e o ajuste do perfil de velocidade associado. Modelos clássicos de DTR foram ajustados aos dados, assim como foram propostos e testados novos modelos generalizados de DTR, a fim de caracterizar o escoamento laminar não ideal em tubos. A determinação da DTR experimental foi realizada para vazões entre 10 e 50 L/h utilizando água, solução de carboximeticelulose 1,0% (pseudoplástico) e mistura glicerina/água 80%. Os dados de DTR foram obtidos através de duas técnicas: condutimétrica e colorimétrica. A primeira técnica baseia-se na injeção de solução saturada de cloreto de sódio e detecção online por um condutivímetro, porém, não apresentou resultados satisfatórios mostrando que o método não é adequado para fluidos viscosos. Já a segunda técnica utilizada se baseia na injeção de corante e posterior detecção em espectrofotômetro. Os modelos que melhor se ajustaram aos dados experimentais para os três fluidos estudados foram os modelos generalizados y-laminar e exponencial. A letalidade foi calculada a partir da distribuição de temperatura no trocador de calor em estado estacionário e do tempo médio de residência obtido experimentalmente e permitiu detectar o sobreprocessamento no processo estudado. / Tubular heat exchangers are widely used for thermal processing of viscous liquid foods because they have larger hydraulic diameters than the plate heat exchangers. The calculation of lethality in this type of exchanger is directly related to velocity profile and the residence time distribution (RTD). For the laminar flow of viscous fluids, Newtonian and non-Newtonian, generally laminar and power law velocity profiles are used, respectively. However, some features of the equipment as irregularities in the pipe, the corrugation of the pipe or the presence of curves can change the ideal velocity profile. This ideality deviation can be characterized through the experimental determination of the residence time distribution of the process. The aim of this work was the experimental determination of the RTD of a viscous fluid in a bitubular thermal processing equipment and the determination of the associated velocity profile. Classic models of RTD were fitted to the data, as well as were proposed and tested new generalized models of RTD, in order to characterize the non ideal laminar flow in tubes. The experimental determination of RTD was performed to volumetric flow rates between 10 and 50 L/h using water, carboximeticelulose solution 1,0% (pseudoplastic) and glycerin/water mixture 80%. The RTD data were obtained through two techniques: conductimetric and colorimetric. The first technique is based on injection of saturated solution of sodium chloride and online detection with a conductivimeter however, unsatisfactory results showed that the method was not suitable for viscous fluids. The second technique is based on the injection of dye and subsequent detection with a spectrophotometer. The best fitted models to the experimental data for the three studied fluids were: ylaminar and exponential generalized models. The lethality was calculated from the temperature distribution in the heat exchanger at steady state and average residence time obtained experimentally and allowed the evaluation of the overprocessing of this process.

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 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.

Os trocadores de calor tubulares são muito utilizados para o processamento térmico de alimentos líquidos viscosos por possuírem um maior diâmetro hidráulico em comparação aos trocadores de calor a placas. O cálculo da letalidade neste tipo de trocador está diretamente relacionado ao perfil de velocidade e à distribuição do tempo de residência (DTR). Para escoamento laminar de fluidos viscosos, Newtonianos e não-Newtonianos, geralmente adota-se um perfil de velocidade laminar e de lei de potência, respectivamente. No entanto, algumas características do equipamento como irregularidades na tubulação, a corrugação do tubo ou as curvas podem modificar o perfil de velocidade ideal. Esse desvio da idealidade pode ser caracterizado através da determinação experimental da distribuição do tempo de residência do processo. Este trabalho teve como objetivo a determinação experimental da DTR de fluidos viscosos em um equipamento bitubular de processamento térmico e o ajuste do perfil de velocidade associado. Modelos clássicos de DTR foram ajustados aos dados, assim como foram propostos e testados novos modelos generalizados de DTR, a fim de caracterizar o escoamento laminar não ideal em tubos. A determinação da DTR experimental foi realizada para vazões entre 10 e 50 L/h utilizando água, solução de carboximeticelulose 1,0% (pseudoplástico) e mistura glicerina/água 80%. Os dados de DTR foram obtidos através de duas técnicas: condutimétrica e colorimétrica. A primeira técnica baseia-se na injeção de solução saturada de cloreto de sódio e detecção online por um condutivímetro, porém, não apresentou resultados satisfatórios mostrando que o método não é adequado para fluidos viscosos. Já a segunda técnica utilizada se baseia na injeção de corante e posterior detecção em espectrofotômetro. Os modelos que melhor se ajustaram aos dados experimentais para os três fluidos estudados foram os modelos generalizados y-laminar e exponencial. A letalidade foi calculada a partir da distribuição de temperatura no trocador de calor em estado estacionário e do tempo médio de residência obtido experimentalmente e permitiu detectar o sobreprocessamento no processo estudado. / Tubular heat exchangers are widely used for thermal processing of viscous liquid foods because they have larger hydraulic diameters than the plate heat exchangers. The calculation of lethality in this type of exchanger is directly related to velocity profile and the residence time distribution (RTD). For the laminar flow of viscous fluids, Newtonian and non-Newtonian, generally laminar and power law velocity profiles are used, respectively. However, some features of the equipment as irregularities in the pipe, the corrugation of the pipe or the presence of curves can change the ideal velocity profile. This ideality deviation can be characterized through the experimental determination of the residence time distribution of the process. The aim of this work was the experimental determination of the RTD of a viscous fluid in a bitubular thermal processing equipment and the determination of the associated velocity profile. Classic models of RTD were fitted to the data, as well as were proposed and tested new generalized models of RTD, in order to characterize the non ideal laminar flow in tubes. The experimental determination of RTD was performed to volumetric flow rates between 10 and 50 L/h using water, carboximeticelulose solution 1,0% (pseudoplastic) and glycerin/water mixture 80%. The RTD data were obtained through two techniques: conductimetric and colorimetric. The first technique is based on injection of saturated solution of sodium chloride and online detection with a conductivimeter however, unsatisfactory results showed that the method was not suitable for viscous fluids. The second technique is based on the injection of dye and subsequent detection with a spectrophotometer. The best fitted models to the experimental data for the three studied fluids were: ylaminar and exponential generalized models. The lethality was calculated from the temperature distribution in the heat exchanger at steady state and average residence time obtained experimentally and allowed the evaluation of the overprocessing of this process.

A demanda por produtos industrializados que apresentem máxima preservação de suas características naturais têm crescido e feito as indústrias alimentícias re-analisarem seus processos para atingirem essa necessidade do mercado. A abordagem convencional conservadora, utilizada para o dimensionamento do processamento térmico de alimentos, pode levar ao sobre-processamento especialmente no regime laminar, devido às significativas distribuições de temperatura e tempos de residência existentes. Um modelo matemático, composto por equações diferenciais de massa e energia foi elaborado, considerando o processamento térmico de um fluido não-newtoniano, sob regime laminar, escoando em um trocador de calor bitubular. No modelo, se levou em conta as dispersões efetivas de massa e energia associadas com o escoamento laminar não ideal, as trocas de calor com o ambiente, a letalidade que ocorre no aquecimento e resfriamento e o perfil de velocidade. O modelo foi testado por meio de simulações do estudo de caso do processamento térmico de suco de graviola (fluido pseudoplástico) considerando a destruição de bolores e leveduras. Objetivou-se nas simulações avaliar o efeito de distintas considerações do modelo nas variáveis consideradas. Os resultados indicaram que as etapas de aquecimento e resfriamento contribuíram de forma significativa na letalidade do processo, assim como as considerações quanto às dispersões de massa e energia. Como exemplo, as letalidades, considerando a abordagem convencional (tubo de retenção isotérmico com velocidade máxima) e o modelo completo (com todas as considerações) apresentaram valores de 1,46 e 5,74, respectivamente. A flexibilidade do modelo elaborado, assim como os tempos computacionais pequenos necessários para obter os resultados são as principais vantagens do uso do mesmo. Acredita-se que o modelo elaborado pode contribuir de forma importante para o correto dimensionamento e avaliação de processos térmicos em indústrias de alimentos, permitindo que a demanda dos consumidores seja atendida. / The demand for industrialized food with maximum retention of sensorial and nutritional attributes has grown and made the food industries rethink operational conditions to meet this market expectation. The classic conservative approach, used for the design of thermal food processing can lead to over-processing specially in laminar regime, due to the existing significant temperature and residence time distributions. A mathematical model, comprising differential equations for mass and heat transfer was elaborated, considering the thermal processing of a non-Newtonian liquid, under laminar flow in a double-pipe heat exchanger. In the model, it was taken into account the effective mass and energy dispersions associated with the non-ideal laminar flow, the heat exchange with the ambient, the contribution from heating and cooling sections in the lethality and the velocity profile. The model was tested through simulations of a study case of soursop juice processing (pseudoplastic fluid) regarding the destruction of yeast and molds. The objective of the simulations was to evaluate the effect of distinct model assumptions on the variables. The results indicated that the heating and cooling sections and the assumptions regarding the effective mass and energy dispersions had an important contribution to the processing lethality. As an example, the lethality, regarding the conventional approach (isothermal holding tube at the maximum velocity) and the complete model (with all the assumptions) were 1.46 and 5.74, respectively. The model flexibility and the small computational time needed for the results to the obtained are the main advantages of its use. It is expected that the developed model can be an important contribution to the correct design and evaluation of thermal processing in food industries, allowing the consumer demands to the reached.

O processamento térmico de alimentos visa garantir qualidade e inocuidade pela inativação de micro-organismos e enzimas. Geralmente ocorre sobreprocessamento, levando à perda de características nutricionais e sensoriais e à elevação de custos operacionais. Foi desenvolvida a modelagem matemática (modelos térmico, mássico, hidráulico e reativo) de um equipamento bitubular para o processamento térmico contínuo de um alimento líquido homogêneo em regime laminar difusivo, para determinação das distribuições de temperatura e letalidade. No modelo foram incorporados parâmetros para quantificar os efeitos das difusividades térmica e mássica efetivas na direção radial ao escoamento. O modelo contempla três seções: aquecimento; tubo de retenção e resfriamento, em que as seções de aquecimento e resfriamento são trocadores de calor modulares. Foram considerados os seguintes volumes de controle: alimento, tubo interno, fluido de utilidade, tubo externo, isolamento térmico e ar ambiente. Balanços diferenciais de energia e massa foram aplicados para modelar as trocas térmicas e a distribuição de micro-organismos, enzimas ou nutrientes. Condições de contorno foram aplicadas para manter a continuidade entre as seções e módulos. O modelo foi resolvido através do método de diferenças finitas, discretizando as componentes axiais e radiais. No estudo de caso foram feitas simulações para o processamento térmico de suco de amora, quantificando os efeitos dos parâmetros difusivos e das variáveis de processo sobre os atributos de qualidade nutricional (antocianina) e qualidade microbiológica (levedura). Na validação dos modelos térmico e mássico os efeitos de mistura e difusão na direção radial foram quantificados através do ajuste da condutividade térmica efetiva e número de Peclet modificado. Utilizou-se um pasteurizador em escala laboratorial e os fluidos: mistura glicerina/água 80% (newtoniano) e solução de CMC 1% (pseudoplástico) nas vazões de 10 a 50 L/h. Os resultados indicam que o modelo proposto representou satisfatoriamente as distribuições de temperaturas, letalidade e comportamento experimental com reduzida complexidade computacional. / The thermal processing ensures quality and safety by inactivation of micro-organisms and enzymes. Generally, over-processing occurs, resulting in sensorial and nutritional losses and operating costs increase. A mathematical model (thermal, mass, hydraulic and reactive) of a double-pipe pasteurizer has developed for the continuous thermal processing of a liquid food in laminar diffusive regime, to obtain the temperature and lethality distributions. Parameters to quantify the effects of thermal and mass effective diffusivities in the radial direction were incorporated in the model. The model comprises three zones: heating; holding tube and cooling, where the heating and cooling zones are modular double-pipe heat exchangers. The following control volumes were considered: food, inner tube, utility fluid, outer tube, thermal insulation and ambient air. Energy and mass differential balances were used for modeling the heat transfer and the destruction of micro-organisms, enzymes or nutrients. Boundary conditions were applied to maintain the continuity between zones and modules. The finite difference method was used to discretize the model in the axial and radial directions. A simulation study case for blueberry juice thermal processing was made, analyzing the effects of the diffusive parameters and processing variables of the thermal treatment in the nutritional quality (anthocyanin) and microbiological quality (yeasts) attributes. In the validations of the heat and mass models, the mixture and diffusive effects in the radial direction were quantified by adjusting the heat conductivity and the modified Peclet number. A laboratory scale pasteurizer was used with the following fluids: glycerin/water mixture 80% (newtonian) and CMC 1% solution (pseudoplastic) in flows rates between 10 and 50 L/h. The obtained results indicate that the proposed model successfully represented the temperature and lethality distributions and experimental behavior with reduced computational complexity.

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.