O processamento térmico contínuo de alimentos líquidos visa garantir que um determinado nível de esterilidade seja alcançado com mínima degradação dos atributos de qualidade (características sensoriais e nutricionais) e consumo de energia. Para otimizar a inocuidade, qualidade e custo dos alimentos, o processo térmico deve ser modelado utilizando os princípios de escoamento, transferência de calor e difusão mássica. Neste trabalho, uma unidade piloto de pasteurização contínua, usada na pasteurização de sucos de frutas, foi modelada para fornecer uma ferramenta importante para avaliar o impacto do processamento térmico sobre um produto alimentício. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e testar um modelo matemático para a pasteurização em fluxo contínuo de um líquido não newtoniano em escoamento laminar através de trocadores de calor serpentina em casco e micro-ondas com dispersões de calor e massa, perfil de velocidade e perdas de calor. O modelo contempla um conjunto de equações diferenciais para balanços de calor e massa aplicados às seções de pré-aquecimento, micro-ondas, retenção, resfriamento e conexões com as seguintes condições de contorno: fluido produto, tubo e fluidos utilidade do pré-aquecimento e resfriamento escoando contracorrente. O modelo foi resolvido usando a aproximação de diferenças finitas para componentes axiais e radiais com 100 e 30 pontos respectivamente, implementado no software gPROMS 3.2 (Process System Enterprise). Os principais resultados da simulação foram as comparações entre o processamento térmico contínuo convencional e assistido por micro-ondas das distribuições axial e radial de temperatura e atividade residual de um indicador biológico alvo, e a distribuição axial da letalidade de processo. O modelo foi aplicado para o estudo da pasteurização da polpa de manga (fluido pseudoplástico) para simulação da distribuição de temperatura e letalidade no equipamento. A técnica foi útil para analisar o desempenho do processo, espera-se que este estudo possa contribuir com o projeto do processo térmico contínuo de alimentos líquidos, a fim de garantir a inocuidade do produto com mínimo processamento e máxima retenção de nutrientes e sensorial.

Continuous thermal processing of liquid foods requires that a given level of sterility is reached for minimum degradation of quality attributes (sensorial and nutritional characteristics) and energy consumption. In order to optimize food safety, quality and cost, the thermal process should be modeled considering flow, heat transfer and mass dispersion principles. In this work, a pilot scale unit used for pasteurization of fruit juices was modeled providing an important tool for evaluating the impact of thermal processing in a food product. The aim of this work was to develop and test a mathematical model for a continuous flow pasteurization of a non-Newtonian liquid in laminar flow through helical coils and microwave heat exchangers taking into account heat and mass dispersions, velocity profile and heat losses. The model comprises a set of differential equations for heat and mass balances applied to the pre-heating, microwave, holding tube, cooling and connections sections with the following boundary conditions: liquid food, inner tube and the heating or cooling fluid flowing in the annulus countercurrently of the coil. The model was solved using finite difference approximation and discretized for both axial and radial components with 100 and 30 points consecutively, supplied in the software gPROMS 3.2 (Process System Enterprise). Main simulation results were the comparison between conventional and microwave thermal processes of axial and radial distributions of temperature and residual activity of a target biological indicator, and the axial distribution of the integrated lethality. The model was applied for the study pasteurization of mango puree (power law fluid) to predict temperature and lethality distribution on the equipment. The technique was useful to analyze the process performance, for instance, it is expected that this study can contribute with the design of continuous thermal process of liquid foods in order to guarantee the product safety with minimal processing and maximum nutrient and sensorial retention.