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5/26/2018 Modelagem e Simulao Do Processo de Pasteurizao
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Carola G. C. Cavero Gutierrez
5/26/2018 Modelagem e Simulao Do Processo de Pasteurizao
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- Crescente preocupao com alimentos mais saudveis.
- Segurana microbiolgica, conservao das caractersticas
nutricionais e sensoriais do alimento e prolongao da vida de
prateleira.
- Processo de tratamento trmico Pasteurizao.
- Obrigatoriedade.
- Pasteurizao HTST - segurana e qualidade do alimento.
- Importncia do controle da temperatura nas etapas do processo.
Objetivos Modelagem Estudo exp Resultados DesafiosMotivao
5/26/2018 Modelagem e Simulao Do Processo de Pasteurizao
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Produto
pasteurizado
regenerao aquecimentoresfriamento
tuboderete
no
Produto
cru
Esquema de uma unidade de pasteurizao HTST destacando as sees do
trocador a placas
Custo de
processamento
Valor nutricional e
sensorial do
alimento
Fenmeno de incrustao
na superfcie dos
trocadores de calor
Objetivos Modelagem Estudo exp Resultados DesafiosMotivao
5/26/2018 Modelagem e Simulao Do Processo de Pasteurizao
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Desenvolver uma modelagem matemtica de base fenomenolgica
para representar a operao transiente de um processo de
pasteurizador a placas e que contemple a incrustao.
Estudar a dinmica do processo de pasteurizao HTST usando omodelo desenvolvido, analisando sua resposta frente variaes nas
condies de processo e formao de incrustao.
Validar experimentalmente o modelo matemtico desenvolvido.
Melhoria nas polticas de partida, controle e operao de processo,
visando otimizao da qualidade do produto e de seu custo de
operao.
Modelagem Estudo exp Resultados DesafiosObjetivosMotivao
5/26/2018 Modelagem e Simulao Do Processo de Pasteurizao
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Modelagem Estudo exp Resultados DesafiosObjetivosMotivao
A pesquisa esta sendo dividida nas seguintes
etapas:
I. Ensaios dinmicos preliminares.
II. Estudo dos coeficientes de troca trmica do pasteurizador.
III. Estudo experimental da operao transiente do processo.
IV. Estudo experimental do processamento HTST de leite.
V. Desenvolvimento da modelagem matemtica e validao
experimental.
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Volume de controle para o balano de energia no tubo de reteno e
trechos de tubo
TTUdAdQ )x(
dQTTCpWt
TCpdV )dxx()x(
Modelagem Estudo exp Resultados DesafiosObjetivosMotivao
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Tpi1
Ti
Tpi
Ti+1
Canal
i
Canal
i+1
x
Ti+1
Canal
i -1
b
epw
L
0
1
x
canal
x
Canal
i+2
Placa i-1 Placa i Placa i +1
Volume de controle para o balano diferencial de energia num canal e numa
placa genrica ido PHE
Tpi1
TiTpi
Canal
i
w
L
b
Ti
Tpi
Ti+1
Canal
i
Canal
i+1
x
Placa i
b
w ep
xTxTUAxTxTUAdxxTCpWxTCpWt
TCpdV iipipiipipiiiiii
iiic
1
x
ip
cp
xx
ip
cpipipiipipiip
Ppp
x
TAk
x
TAkxTxTAUxTxTAU
t
TVC
P
11
Modelagem Estudo exp Resultados DesafiosObjetivosMotivao
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PlacasTubo de reteno 1 Tubo de reteno 2 Trocador de calor a placas
Pasteurizador de
laboratrio
Armfield Modelo
FT-43A
Modelagem Estudo exp Resultados DesafiosObjetivosMotivao
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produto
pasteurizado
produto
regeneraoaquecimento resfriamento
tubode
reteno
T1
T9
T11T2
T6 T7
T8
T12
T10
T5
T3
T4
Pontos de monitoramento de temperatura:
- Configurao padro de equipamento
- Arranjos em srie contracorrente (um canal por passe)
- Numero de canais: 12 aquecimento, 20 regenerao e 8 resfriamento
- Produto e fluidos de servio
Modelagem Estudo exp Resultados DesafiosObjetivosMotivao
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Partida do processo
Dados experimentais e simulados de temperatura da partida do
pasteurizador.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
60 260 460 660 860
TEMPERATURA(C)
TEMPO (s)
dados exp
dados simul
ResultadosObjetivosMotivao Modelagem Estudo exp Desafios
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Ensaios dinmicos de perturbao
- Variao simultnea de trs vazes:
0
20
40
60
80
100
0 100 200 300 400 500
TEMPERATURA
(C)
TEMPO (s)
Tempo (s) (L/h) (L/h) (L/h)
0 - 50 20 60 60
51 - 240 40 24 24
241 - 477 20 60 60
dados exp
dados simul
Perturbao A Perturbao B
- Variao simultnea de duas vazes:
0
20
40
60
80
100
0 100 200 300 400 500
TEMPERATURA(C)
TEMPO (s)
Tempo (s) (L/h) (L/h) (L/h)
0 - 30 20 60 60
31 - 270 10 24 60
271 - 450 20 60 60
ResultadosObjetivosMotivao Modelagem Estudo exp Desafios
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A diferena entre tempos de resposta sugere que o modelo deva
representar a inrcia trmica de mais partes do equipamento, alm dasplacas do trocador de calor.
Aprimoramento da modelagem matemtica para incorporao do efeito da
incrustao nas placas do trocador de calor.
Estudo experimental do processamento HTST com incrustao.
Eliminao de bolhas nos canais do trocador de calor.
Estabilizao da temperatura do fluido de resfriamento.
Modelagem Estudo exp Resultados DesafiosObjetivosMotivao
73,5
74,0
74,5
75,0
75,5
76,0
76,5
77,0
77,5
78,0
590,5
591,0
591,5
592,0
592,5
593,0
593,5
594,0
594,5
0,00 2,00 4,00 6,00
TemperaturaT3-T
2(C)
U(W/m2*K)
Tempo (h)
U experimental - seo de aquecimento
U experimental T3
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