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Title: Incertezas na determinação de propriedades termofísicas de maçãs durante o resfriamento.
Other Titles: Uncertainties in the determination of thermophysical properties of apples during cooling.
???metadata.dc.creator???: SANTOS, Newton Carlos.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: AZEVEDO, Carlos Alberto Vieira de.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: LYRA, Gustavo Bastos.
???metadata.dc.contributor.referee1???: PEREIRA, Daniel Duarte.
???metadata.dc.contributor.referee2???: LIMA, Geovani Soares de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: GUERRA, Hugo Orlando Carvalho.
???metadata.dc.contributor.referee4???: SOARES, Lauriane Almeida dos Anjos.
???metadata.dc.contributor.referee5???: DANTAS NETO, José.
Keywords: Otimização;Optimization;Optimización;Solução numérica e analítica;Solución numérica y analítica.;Numerical and analytical solution;Transferência de calor;Heat transfer;Maçãs;Las manzanas;Apples
Issue Date: 17-Feb-2020
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SANTOS, N. C. Incertezas na determinação de propriedades termofísicas de maçãs durante o resfriamento. 2020. 102 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2020.
???metadata.dc.description.resumo???: O presente trabalho teve como objetivo determinar as propriedades termofísicas de maçãs durante o seu resfriamento, bem como avaliar o efeito do tempo de armazenamento sobre a manutenção das características físicas, químicas e de compostos bioativos das mesmas mantidas em temperatura ambiente e refrigerada. A maçã “Fuji” foi submetida a uma cinética de resfriamento em um refrigerador doméstico por convecção natural e suas propriedades termofísicas foram determinadas pressupondo a geometria de uma esfera equivalente. A posição do termopar dentro da maçã não foi determinada durante o experimento sendo, portanto, desconhecida e determinada fazendo-se o uso de soluções analíticas e numéricas. Um software (Solver) de condução de calor foi desenvolvido para a solução do problema inverso, usando a geometria esférica da equação de difusão e a condição de contorno do terceiro tipo, obtendo-se os valores das propriedades térmicas e as suas incertezas. O problema direto consistiu na solução da equação diferencial parcial, onde a partir do solver desenvolvido foi possível simular a cinética de resfriamento de um ponto previamente especificado dentro da esfera. E por fim foi feito um estudo de armazenamento das maçãs na temperatura ambiente (25 °C) e na temperatura de refrigeração (4 °C) sendo avaliados os parâmetros físicos, químicos de compostos bioativos em intervalos de 7 dias até que as mesmas apresentassem podridões. Os valores médios da difusividade e do coeficiente convectivo de transferência de calor foram (@= 1,42 ± 0,11) ×10-7 m2.s-1 e (@=3,196 ± 0,039) ×10-6 m.s-1, respectivamente. Sendo o valor da difusividade obtido pelo modelo proposto, mostrou-se coerente com o valor obtido a partir da estimativa da correlação de Riedel ( = 1,38 x 10-7 m2.s-1). O ajuste da curva simulada aos pontos experimentais apresentou coeficiente de determinação (R2) maior que 0,99 e baixos valores da função qui-quadrado (  2 ). A posição do termopar na esfera equivalente por solução numérica e analítica foi de r = 6,6 mm e r = 7,7 mm, respectivamente. Apresentando uma diferença de 14,3% entre os dois métodos utilizados. Obeservou-se no decorrer do armazenamento nas duas condições estudadas aumento nos teores de sólidos solúveis totais, acidez total titulável, atividade de água, umidade, antocianinas, flavonoides e nas coordenadas cromáticas (a*, b* e C*); redução nos valores de pH, firmeza, coordenada cromática (L*), vitamina C, compostos fenólicos totais e teores de clorofila (“a”, “b” e total). Portanto, pode-se concluir que a geometria esférica e a condição de contorno do terceiro tipo foi adequada para descrever o processo de transferências de calor para a maçã e a refrigeração apresentou-se como uma técnica viável na conservação pós colheira das maçãs, possibilitando um armazenamento de até 42 dias com maior preservação dos compostos bioativos.
Abstract: The present work aimed to determine the thermophysical properties of apples during cooling, as well as to evaluate the effect of storage time on the maintenance of physical, chemical and bioactive compounds characteristics kept at room temperature and refrigerated. The Fuji apple was subjected to cooling kinetics in a natural convection household refrigerator and its thermophysical properties were determined assuming the geometry of an equivalent sphere. The position of the thermocouple inside the apple was not determined during the experiment and is therefore unknown and determined using analytical and numerical solutions. A heat conduction software (Solver) was developed to solve the inverse problem, using the spherical geometry of the diffusion equation and the boundary condition of the third type, obtaining the values of the thermal properties and their uncertainties. The direct problem was the solution of the partial differential equation, where from the developed solver it was possible to simulate the cooling kinetics of a previously specified point within the sphere. Finally, a storage study of apples at room temperature (25 °C) and refrigeration temperature (4 °C) was carried out. The physical and chemical parameters of bioactive compounds were evaluated at 7-day intervals until they were rotten. The mean values of diffusivity and convective coefficient of heat transfer were (@ = 1.42 ± 0.11) × 10-7 m2.s-1 and (@ = 3.196 ± 0.039) × 10-6 m2.s-1, respectively. Since the diffusivity value obtained by the proposed model was consistent with the value obtained from the Riedel correlation estimate ( = 1.38 x 10-7 m2.s-1). The adjustment of the simulated curve to the experimental points presented coefficient of determination (R2) greater than 0.99 and low values of the chi-square function ( @ 2 ). The thermocouple position in the equivalent sphere by numerical and analytical solution was r = 6.6 mm and r = 7.7 mm, respectively. Presenting a difference of 14.3% between the two methods used. It was observed during the storage under the two studied conditions an increase in the total soluble solids contents, total titratable acidity, water activity, humidity, anthocyanins, flavonoids and chromatic coordinates (a*, b* and C*); reduction in pH, firmness, color coordinate (L*), vitamin C, total phenolic compounds and chlorophyll (“a”, “b” and total). Therefore, it can be concluded that the spherical geometry and the boundary condition of the third type was adequate to describe the heat transfer process for the apple and cooling was a viable technique for postharvest conservation of apples, allowing a storage up to 42 days with greater preservation of bioactive compounds.
Keywords: Otimização
Optimization
Optimización
Solução numérica e analítica
Solución numérica y analítica.
Numerical and analytical solution
Transferência de calor
Heat transfer
Maçãs
Las manzanas
Apples
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Agrícola
Engenharia de Processamento de Produtos Agrícolas
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/12666
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