SILVA, D. S. Avaliação de modelos matemáticos no cálculo da viscosidade dinâmica de sucos de frutas. 2015. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-06-15T19:27:26Z
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Previous issue date: 2015-03-27 / The comsumption of fruit juices has grown due to co
nvenience and practicality generated by
the finished products. According to the Associação
Brasileira das Indústrias de Refrigerantes,
in 2012 the annual production was 987 million liter
s of fruit juices in Brazil. However, to
achieve greater efficiency and performance, it is n
ecessary to know the rheological behavior
of the raw materials. Among rheological properties,
viscosity is widely used in industrial and
academic applications such as: a parameter for the
calculation of heat and mass transfer
coefficients; equipment design; cost assessment; de
sign processes; quality control of the
product; and enable an understanding of the chemica
l structure of raw materials. During
industrial processing of fruit juices, the raw mate
rials are submitted to temperatures and
concentrations of solids variations that altering i
ts viscosity. Therefore, the knowledge of the
combined effect of temperature and concentration of
solids on viscosity are essential for the
juice processing. In this work, literature data fro
m eleven clarified juices of fruit (mango,
cherry, apple, peach, blackcurrant, pomegranate, pe
ar, lemon, tangerine, lime and grape) at
concentrations and temperatures from 15.0 to 74.0 º
Brix and from 278.15 to 393.15 K,
respectively, were modeled using empirical and semi
-empirical correlations derived from the
literature. Global and specific parameters for all
studied models been obtained in function of
temperature and total soluble solids (TSS) concentr
ation. Four equations were evaluated to
calculate the activation energy in each model (line
ar equation, exponential, polynomial of 2nd
and 3rd order) using activation energy as specific
parameter, and three different modeling
strategies were conducted: for all TSS concentratio
ns and temperatures; two ranges
concentrations of TSS; and, two ranges of temperatu
res. The optimization strategy for the
concentrations TSS range proved the most suitable.
Two exponential mathematical relations
based on correlation of Arrhenius have been success
ful in predicting the dynamic viscosity of
clarified fruit juices at concentrations from 17.0
to 50.1 °Brix for all temperatures studied.
While Vogel's equation obtained good results for co
ncentrations of 51.0 to 66.0 °Brix in
predicting the dynamic viscosity of fruit juices. T
he models were validated using
experimental data to clarified orange juices at low
(30.7 to 50.5 °Brix) and high
concentrations (54.1 to 63.5 °Brix) of TSS, with ex
cellent prediction of dynamic viscosity / O consumo de sucos de frutas tem crescido, devido a comodidade e praticidade gerada pelos produtos prontos. Segundo a Associação Brasileira das Indústrias de Refrigerantes, em 2012, a produção anual foi de 987 milhões de litros de sucos de frutas no Brasil. No entanto, para alcançar maior eficiência e rendimento, torna-se necessário o conhecimento do comportamento reológico das matérias-primas. A viscosidade é uma das propriedades reológicas usada em diversas aplicações, tais como: parâmetro para o cálculo de coeficientes de transferência de calor e massa; dimensionamento de equipamentos; avaliação de custos; projetos de processos; controle de qualidade do produto; além de possibilitar a compreensão da estrutura química das matérias-primas. Durante o processamento industrial dos sucos de frutas, a matéria-prima é submetida à variações de temperaturas e concentrações de sólidos que alteram sua viscosidade. Por esse motivo, o conhecimento dos efeitos combinados desses dois parâmetros na viscosidade é essencial para a indústria de sucos. Nesse trabalho, dados experimentais da literatura para onze sucos clarificados de frutas (manga, cereja, maçã, pêssego, groselha, romã, pêra, limão, tangerina, limão-galego e uva) em concentrações e temperaturas de 15,0 a 74,0 °Brix, e 278,15 a 393,15 K, respectivamente, foram modelados utilizando correlações empíricas e semi-empíricas oriundas da literatura. Parâmetros globais e específicos, respectivamente, em função da temperatura e concentração de sólidos solúveis totais (SST), foram mantidos nos modelos. Quatro equações foram avaliadas no cálculo da energia de ativação (equação da reta, exponencial, polinomial de 2ª e 3ª ordem) nos modelos. E três estratégias de modelagem foram realizadas: ajuste para todas as concentrações de SST e temperaturas; em diferentes faixas de concentrações de SST; e, diferentes faixas de temperaturas. A estratégia de otimização por faixas de concentrações de SST mostrou-se a mais adequada. Duas relações matemáticas exponenciais, baseadas na correlação de Arrhenius, obtiveram bons resultados na predição da viscosidade dinâmica de sucos de frutas clarificados entre as concentrações de 17,0 a 50,1 °Brix para todas as temperaturas de estudo. Enquanto que o uso da equação de Vogel obteve bons resultados para concentrações de 51,0 a 66,0 °Brix na predição da viscosidade dinâmica dos sucos de frutas. Os modelos foram validados com dados experimentais para suco clarificado de laranja em baixas (30,7 a 50,5 °Brix) e altas concentrações (54,1 a 63,5 °Brix) de SST, com excelente predição da viscosidade dinâmica
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/12846 |
| Date | 27 March 2015 |
| Creators | Silva, Djany Souza |
| Contributors | Carmo, Frederico Ribeiro do, Sant'Ana, Hosiberto Batista de |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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