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Universidade Federal de Santa catarina (UFSC)
Programa de Pós-graduação em Engenharia, Gestão e Mídia do Conhecimento (PPGEGC)
Detalhes do Documento Analisado

Centro: Tecnológico

Departamento: Não Informado

Dimensão Institucional: Pós-Graduação

Dimensão ODS: Ambiental

Tipo do Documento: Dissertação

Título: MODELAGEM MATEMÁTICA E SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO TRATAMENTO TÉRMICO DE POLPA DE TOMATE EM AQUECEDOR COM MICRO-ONDAS

Orientador
  • BRUNO AUGUSTO MATTAR CARCIOFI
Aluno
  • ANDERSON CESAR DUTRA

Conteúdo

A produção de alimentos seguros e de qualidade é essencial para a indústria de alimentos e a população. a polpa de tomate é um alimento muito consumido no brasil e no mundo. o objetivo desse trabalho foi propor um modelo matemático e a solução numérica do tratamento térmico da polpa de tomate em um aquecedor micro-ondas, simulando a degradação do licopeno e a inativação de fungos termorresistentes durante o processo. a modelagem consistiu no acoplamento do fenômeno do eletromagnetismo, descrito pelas equações de maxwell, da transferência de quantidade de movimento, descrita pela equação de navier stokes e pela lei da continuidade, e da transferência de calor, descrita pelo balanço de energia. após a modelagem do aquecimento, foi modelada a inativação térmica dos esporos b. coagullans descrito pelo modelo de weibull e a degradação do licopeno pela equação cinética de primeira ordem. para a solução numérica, foi definida a malha nos domínios de cálculos (guia de onda, cavidade e tubo de aquecimento), assumiu-se para a polpa de tomate as propriedades físicas constantes e as propriedades dielétricas em função da temperatura. foram modelados dois sistemas diferentes, o primeiro considerando a mudança de fase (1) e o segundo não considerando a mudança de fase (2). a energia útil dissipada na polpa de tomate foi diferente para as diferentes geometrias tanto no sistema 1 quanto no sistema 2. esse aproveitamento enérgico para o tubo de 24 mm de diâmetro foi de 64 %, para o diâmetro de 31,8 mm foi de 76,3 % e para o diâmetro de 39,6 mm foi de 94,6 %. a energia requerida pelo magnetron para realização dos processos foi maior para o sistema 1 quando comparado com sistema 2. a amplitude de temperatura no fluido variou em função da vazão, da potência e do diâmetro para os dois sistemas. para o sistema 2, o aumento do diâmetro, da vazão e da potência gerou um aumento da amplitude de temperatura. para o sistema 1, o aumento do diâmetro e da potência diminuiu a amplitude de temperatura. observou-se que para os dois sistemas o comprimento de homogeneização variou em função da amplitude de temperatura do fluido. no sistema 1, para o mesmo diâmetro (24 mm e 31,8 mm), temperatura média fina de 95 °c e aumentando-se a vazão, o comprimento de homogeneização passou de 0,37 m para 0,50 m (35,13 % maior) e de 0,61 m para 0,83 m (36,06 % maior) respectivamente. para o diâmetro de 39,6 mm o comportamento foi inverso onde o comprimento de homogeneização passou de 1,12 m para 0,58 m, 93,1 % menor. no sistema 2, observou-se o aumento com comprimento de homogeneização com aumento da vazão para os três diâmetros estudados. mais duas simulações realizadas com polpa de tomate em maior concentração de sólidos solúveis, 23 °brix e 29 °brix, mostrou a influência da viscosidade e concentração de sólidos solúveis no comprimento de homogeneização, passando de 0,84 m (7 °brix) para 1,56 m (29 °brix). na saída do tubo aquecedor a amplitude de concentração de b. coagullans foi maior para o sistema 2 devido aos elevados “hot spots”, variando de 3 até -21,5 log ufc ml -1 no sistema 1 e 3 até 2,29 log ufc ml -1. o comprimento do tubo de retenção para seis reduções decimais na concentração de esporos no geral foi maior para o sistema 2. a degradação do licopeno foi inferior a 2 % em todos os processos exceto para vazão de 0,1 l min-1 no diâmetro de 39,6 mm e na temperatura de 95 °c para o sistema 1, onde a degradação chegou a 4,52 %. a comparação dos resultados desse trabalho com a literatura mostrou que o modelo proposto foi capaz reproduzir o tratamento térmico da polpa de tomate por micro-ondas. a homogeneização de fluidos viscosos, como o molho de tomate, pode ser alcançada utilizando tubos helicoidais, o que está de acordo com a literatura. outro resultado importante e também validado pela literatura foi a influência do diâmetro do tubo, da vazão e da potência aplicada na distribuição do campo elétrico, da energia dissipada e no perfil de temperatura da polpa de tomate.

Índice de Shannon: 3.4979

Índice de Gini: 0.860477

ODS 1 ODS 2 ODS 3 ODS 4 ODS 5 ODS 6 ODS 7 ODS 8 ODS 9 ODS 10 ODS 11 ODS 12 ODS 13 ODS 14 ODS 15 ODS 16
3,59% 6,88% 4,79% 3,71% 2,80% 4,93% 32,51% 4,03% 3,89% 4,86% 4,21% 4,54% 8,98% 3,59% 3,07% 3,62%
ODS Predominates
ODS 7
ODS 1

3,59%

ODS 2

6,88%

ODS 3

4,79%

ODS 4

3,71%

ODS 5

2,80%

ODS 6

4,93%

ODS 7

32,51%

ODS 8

4,03%

ODS 9

3,89%

ODS 10

4,86%

ODS 11

4,21%

ODS 12

4,54%

ODS 13

8,98%

ODS 14

3,59%

ODS 15

3,07%

ODS 16

3,62%