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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45412
ORCID: | ![]() |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Otimização do Processo de Esterilização de Alimentos Enlatados: Monitoramento Computacional e Integração de Dados na Nuvem |
Alternate title (s): | Otimização do Processo de Esterilização de Alimentos Enlatados: Monitoramento Computacional e Integração de Dados na Nuvem |
Author: | Leal, Laila |
First Advisor: | Gedraite, Rubens |
First coorientator: | Sislian, Rodrigo |
First member of the Committee: | Altino, Sarah Arvelos |
Second member of the Committee: | Silva, Lucas Donizete |
Summary: | A esterilização térmica de alimentos enlatados é essencial para garantir a segurança microbiológica e a estabilidade dos produtos. Este estudo teve como objetivo simular o comportamento térmico do patê de alcachofra durante a esterilização, validando os resultados por meio de modelagem matemática e simulação computacional. O produto foi escolhido devido à sua baixa acidez (pH > 4,5), tornando-se suscetível à contaminação por Clostridium botulinum, cujos esporos apresentam elevada resistência térmica. A modelagem do processo foi realizada pelo Método dos Volumes Finitos (MVF) com reconstrução de alta ordem, assegurando maior precisão na simulação. A difusividade térmica foi considerada uma função da temperatura, com parâmetros determinados por otimização, minimizando o erro entre os resultados simulados e os dados experimentais. A equação diferencial da condução de calor foi resolvida pelo Método de Euler Implícito, garantindo estabilidade numérica. A atualização da solução no tempo exigiu o Método de Newton N-dimensional, possibilitando a resolução simultânea das equações dos volumes de controle. Para a aproximação das derivadas, foi utilizada a Matriz Jacobiana, assegurando a convergência das soluções numéricas. Além da simulação, foi implementado um sistema de monitoramento remoto baseado em uma arquitetura cliente-servidor via TCP/IP, permitindo a transmissão e análise em tempo real dos dados de temperatura. A letalidade acumulada (F₀), parâmetro determinante para a eficácia do processo, foi calculada pela Regra dos Trapézios, garantindo atualização contínua conforme os dados eram adquiridos. Os resultados apresentaram boa correlação com os valores experimentais reportados na literatura, validando com precisão satisfatória o modelo desenvolvido. O cálculo da letalidade confirmou que os parâmetros térmicos foram suficientes para a inativação de Clostridium botulinum, garantindo a segurança microbiológica do produto. A integração entre modelagem matemática e monitoramento remoto oferece bom potencial para a melhoria de desempenho do sistema de controle de temperatura da operação unitária de processamento térmico tradicionalmente empregada na indústria de alimentos. Conclui-se que a metodologia proposta neste estudo representa um avanço na modelagem computacional da esterilização, contribuindo para a modernização e eficiência dos processos industriais. |
Abstract: | Thermal sterilization of canned foods is essential to ensure microbiological safety and product stability. This study aimed to simulate the thermal behavior of artichoke pâté during sterilization, validating the results through mathematical modeling and computational simulation. The product was chosen due to its low acidity (pH > 4.5), making it susceptible to contamination by Clostridium botulinum, whose spores have high thermal resistance. The process modeling was performed using the Finite Volume Method (FVM) with high-order reconstruction, ensuring greater simulation accuracy. Thermal diffusivity was considered a function of temperature, with parameters determined by optimization, minimizing the error between the simulated results and the experimental data. The differential equation of heat conduction was solved by the Implicit Euler Method, ensuring numerical stability. The update of the solution in time required the N-dimensional Newton Method, enabling the simultaneous resolution of the control volume equations. The Jacobian Matrix was used to approximate the derivatives, ensuring the convergence of the numerical solutions. In addition to the simulation, a remote monitoring system based on a client-server architecture via TCP/IP was implemented, allowing real-time transmission and analysis of temperature data. The accumulated lethality (F₀), a determining parameter for the process effectiveness, was calculated by the Trapezoidal Rule, ensuring continuous updating as the data were acquired. The results showed good correlation with the experimental values reported in the literature, validating the developed model with satisfactory accuracy. The lethality calculation confirmed that the thermal parameters were sufficient for the inactivation of Clostridium botulinum, ensuring the microbiological safety of the product. The integration between mathematical modeling and remote monitoring offers good potential for improving the performance of the temperature control system of the thermal processing unit operation traditionally used in the food industry. It is concluded that the methodology proposed in this study represents an advance in the computational modeling of sterilization, contributing to the modernization and efficiency of industrial processes. |
Keywords: | Esterilização térmica Modelagem matemática Integração de Dados na Nuvem Monitoramento remoto Indústria de alimentos Thermal sterilization Mathematical modeling Cloud Data Integration Remote monitoring Food industry |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS CNPQ::OUTROS |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia de Alimentos |
Quote: | LEAL, Laila. Otimização do Processo de Esterilização de Alimentos Enlatados: Monitoramento Computacional e Integração de Dados na Nuvem. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.106 |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.106 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45412 |
Date of defense: | 27-Feb-2025 |
Sustainable Development Goals SDGs: | ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades. ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação. |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia de Alimentos (Patos de Minas) |
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Otimização_do_Processo_de_Esterilização_de_Alimentos_Enlatados_Monitoramento_Computacional_e_Integração_de_Dados_na_Nuvem-1.pdf | 1.02 MB | Adobe PDF | ![]() View/Open |
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