Liofilização de alimentos com forma esferoidal: experimentação, modelagem e simulação.

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: LIMA, Hallyson Gustavo Guedes de Morais.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande; Brasil; Centro de Ciências e Tecnologia - CCT; PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PROCESSOS; UFCG
• Palavras-chave em Português: Frutas tropicais; Liofilização; Esferoides prolatos; Experimentos; Modelagem; Simulação; Volumes finitos; Tropical fruits; Freeze-drying; Prolate spheroids; Experiments; Modeling; Simulation; Finite volumes; Engenharia de Processos
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/24630

A produção de gêneros alimentícios tem aumentado a cada ano e apesar disso, o desperdício desses gêneros vem se intensificando. Dessa forma, os estudos voltados para a conservação de alimentos são cada vez mais necessários, assim como a otimização e melhoria dos processos. Buscando o avanço do processo de liofilização de frutas, este trabalho apresenta um estudo numérico e experimental no processo de liofilização de frutas tropicais. Inicialmente foi necessário determinar qual sistema de coordenadas melhor descreve a geometria das frutas tropicais, utilizando o sistema de coordenadas esferoidais prolatos. Um modelo matemático bidimensional transiente foi desenvolvido em cada uma das fases da liofilização para predizer a transferência de calor, considerando simetria em torno do centro do sólido, propriedades termofísicas e volume constante. A solução numérica da equação de difusão foi obtida via método numérico dos volumes finitos, considerando-se a condição de contorno convectiva na superfície do sólido. Para validação da metodologia numérica foram realizados experimentos de liofilização com bananas da variedade Musa paradisiaca. As frutas foram submetidas ao congelamento em freezers com ar parado nas temperaturas de -51, -33, -28 e -27 °C, e secagem em liofilizador cuja pressão na câmara de vácuo era inferior a 1 mbar. Resultados experimentais das cinéticas de congelamento e aquecimento das frutas foram apresentados e analisados. Verificou se que as curvas de perda e ganho de temperatura das frutas foram influenciadas pela fase da liofilização. Resultados teóricos da temperatura das frutas foram comparados aos resultados experimentais, permitindo a determinação dos coeficientes de transferência convectivos de calor. Um bom ajuste foi observado entre os resultados preditos e experimentais.