• JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
  • JoomlaWorks Simple Image Rotator
 
  Bookmark and Share
 
 
Disertación de Maestría
DOI
10.11606/D.3.2012.tde-14062013-151120
Documento
Autor
Nombre completo
Jorge Aliomar Trocoli Abdon Dantas
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2012
Director
Tribunal
Gut, Jorge Andrey Wilhelms (Presidente)
Cristianini, Marcelo
Paiva, José Luís de
Título en portugués
Modelagem e validação do escoamento laminar não isotérmico, reativo e difusivo, aplicado ao processamento térmico contínuo de alimentos líquidos em trocadores bitubulares.
Palabras clave en portugués
Difusão
Fluido não-newtoniano
Modelagem matemática
Processamento térmico
Trocador de calor
Resumen en portugués
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.
Título en inglés
Modeling and validation of non-isothermal, reactive and diffuse laminar flow, applied to the continuous thermal processing of liquid foods in double-pipe heat exchangers.
Palabras clave en inglés
Diffusion
Heat exchanger
Mathematical modeling
Non-newtonian fluid
Thermal processing
Resumen en inglés
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.
 
ADVERTENCIA - La consulta de este documento queda condicionada a la aceptación de las siguientes condiciones de uso:
Este documento es únicamente para usos privados enmarcados en actividades de investigación y docencia. No se autoriza su reproducción con finalidades de lucro. Esta reserva de derechos afecta tanto los datos del documento como a sus contenidos. En la utilización o cita de partes del documento es obligado indicar el nombre de la persona autora.
Fecha de Publicación
2013-06-19
 
ADVERTENCIA: El material descrito abajo se refiere a los trabajos derivados de esta tesis o disertación. El contenido de estos documentos es responsabilidad del autor de la tesis o disertación.
  • DANTAS, J.A.T.A., PEGORARO, P.R., and GUT, J.A.W. Determination of the effective radial mass diffusivity in tubular reactors under non-Newtonian laminar flow using residence time distribution data. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2014.
  • DANTAS, J.A.T.A., FERRÃO, E.S.P., e GUT, J.A.W. Validação do modelo térmico de um pasteurizador bitubular para processamento de líquidos viscosos através do ajuste da condutividade térmica efetiva. In XIX Congresso Brasileiro de Engenharia Química, Búzios, 2012. Anais do Congresso Brasileiro de Engenharia Química.São Carlos : Cubo Multimidia, 2012.
  • DANTAS, J.A.T.A., PEGORARO, P.R., e GUT, J.A.W. Validação da modelagem de dispersão mássica em um pasteurizador bitubular para processamento de líquidos viscosos através do ajuste da difusividade efetiva. In XIX Congresso Brasileiro de Engenharia Química, Búzios, 2012. Anais do Congresso Brasileiro de Engenharia Química.São Carlos : Cubo Multimidia, 2012.
  • DANTAS, J.A.T.A., e GUT, J.A.W. Modelagem e simulação do processamento térmico contínuo de alimento não-newtoniano em sistema tubular com escoamento laminar difusivo. In 9º Simpósio Latino Americano de Ciência dos Alimentos, Campinas, 2011. 9º SLACA.Campinas : Unicamp, 2011. Resumo.
  • DANTAS, J.A.T.A., FERRÃO, E.S.P., and GUT, J.A.W. Model validation of continuous thermal processing of a pseudoplastic food under non-ideal laminar conditions. In EFFOST Annual Meeting, Berlim, 2011. 2011 EFFoST Annual Meeting Abstracts.Berlim : Elsevier, 2011. Abstract.
  • DANTAS, J.A.T.A., PEGORARO, P.R., e GUT, J.A.W. Modelagem da distribuição do tempo de residência no escoamento laminar com difusão radial de um alimento líquido não-newtoniano em sistema tubular. In 9º Simpósio Latino Americano de Ciência dos Alimentos, Campinas, 2011. 9º SLACA.Campinas : Unicamp, 2011. Resumo.
  • FERRÃO, E.S.P., DANTAS, J.A.T.A., e GUT, J.A.W. Modelagem e validação de histórico de temperatura no processamento térmico contínuo de alimento líquido. In 9º Simpósio Latino Americano de Ciência dos Alimentos, Campinas, 2011. 9º SLACA.Campinas : Unicamp, 2011. Resumo.
Todos los derechos de la tesis/disertación pertenecen a los autores
Centro de Informática de São Carlos
Biblioteca Digital de Tesis y Disertaciones de la USP. Copyright © 2001-2020. Todos los derechos reservados.