Publicação: Modelagem e simulação do processo de esterilização térmica em batelada de vegetais em conserva
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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Murata, Valeria Viana
Resumo
A esterilização térmica de alimentos baseia-se na aplicação de condições de temperatura por
períodos de tempo que levem à inativação de microorganismos, esporos e enzimas e
conseqüentemente a obtenção de produtos seguros por períodos ampliados de tempo. Neste
trabalho é proposto um modelo matemático capaz de representar a transferência de calor
durante o tratamento térmico de vegetais em conserva em autoclave a vapor, horizontal, com
múltiplos estágios e operação em batelada. A partir de uma metodologia teóricocomputacional,
desenvolveram-se modelos parciais representativos da troca térmica no grão,
lata e autoclave, com posterior acoplamento desses em um modelo global. O modelo
dinâmico proposto possui vários níveis de detalhamento, sendo que a lata avaliada foi
investigada numa geometria bidimensional. O método numérico da colocação ortogonal
bidimensional acoplado ao método das linhas (MOL) foi utilizado para a solução das
equações diferencias parciais encontradas. O modelo foi validado através de comparação dos
resultados encontrados com valores baseados em curva de penetração térmica de ervilhas
reportados na literatura. Os resultados apresentados por este estudo mostram que o modelo
proposto representa satisfatoriamente o processo de esterilização de alimentos enlatados.
Mostra, também, que a letalidade pode ser definida como função objetivo monitorada para
propósito de controle, mostrando-se adequada para a garantia da segurança do produto.
Abstract
The thermal food sterilization is based on the application of temperature conditions for
established periods that perform a commercial sterilization of microorganisms, spores and
enzymes that has as main goal the attainment of safe products for consumption during
extended periods of time. This work addresses the sterilization processing of canned food for
the action of heat and introduces a novel mathematical model capable of describing the heat
transfer during the thermal treatment of canned vegetables, simulating a processing in a retort.
The adopted retort works with vapor, it is horizontal with multiples stages during a batch
sterilization cycle. With a modeling methodology, representative partial models of the
thermal exchange in the grain/vegetable and can were developed, with posterior coupling of
these models in a retort unit model. The considered dynamic models possess 1D level of
detail for vegetables, 2D level of detail for the can. The used numerical methods for the
solution of the coupled set of partial and ordinary differential equations were the orthogonal
collocation technique coupled to the method of lines (MOL). The model was validated
through a comparison of the results with values based on thermal penetration curve during
peas sterilization reported in the literature. The results for this study show that the proposed
model satisfactorily represents the process of canned food sterilization. It also indicates that
the lethality could be defined as the monitoring function for online process control, leading to
suitable and safe methods for safe production of a sterilized canned product.
Palavras-chave
Modelagem, Esterilização, Alimentos enlatados, Autoclave, Modeling, Sterilization, Canned food, Batch retort, Alimentos - Conservação
Citação
FRAVET, Fanny Ferreira Melo Fávero de. Modelagem e simulação do processo de esterilização térmica em batelada de vegetais em conserva. 2006. 227 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.