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Title: Liofilização de alimentos com forma esferoidal: experimentação, modelagem e simulação.
???metadata.dc.creator???: LIMA, Hallyson Gustavo Guedes de Morais.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Antonio Gilson Barbosa de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: MEDEROS, Barbara Janet Teruel.
???metadata.dc.contributor.referee2???: GOMES, Josivanda Palmeira.
???metadata.dc.contributor.referee3???: GUSMÃO, Rennan Pereira de.
???metadata.dc.contributor.referee4???: OLIVEIRA, Vital Araújo Barbosa de.
Keywords: Frutas tropicais;Liofilização;Esferoides prolatos;Experimentos;Modelagem;Simulação;Volumes finitos;Tropical fruits;Freeze-drying;Prolate spheroids;Experiments;Modeling;Simulation;Finite volumes
Issue Date: 28-Dec-2021
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: LIMA, Hallyson Gustavo Guedes de Morais. Liofilização de alimentos com forma esferoidal: experimentação, modelagem e simulação. 193 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Processos) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2021.
???metadata.dc.description.resumo???: 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.
Abstract: The production of foodstuffs has increased with each passing year and unfortunately so has the waste. In this way, the optimized studies of the processes are thus increasingly for the conservation, the optimization and the optimization and the processes more and more efficient. Seeking to improve the freeze-drying process of fruits, this work presents a numerical and experimental study on the freeze-drying process of tropical fruits. It was necessary to determine which coordinate system best describes the geometry of tropical fruits, using the epheroid system of combinations. A transient two-dimensional thermophysical model was developed in each of the lyophilization phases to predict the heat transfer, considering the symmetry around the center of the solid, constant properties and volume. The connection boundary solution was calculated via the volume numerical method, considering a convection condition on the solid surface. To validate the numerical methodology, freeze-drying experiments were carried out with bananas of the Musa paradisiaca variety. The fruits were frozen with freezing at temperatures of -51, -33, -28 and -27 °C, and drying in a freezing chamber whose pressure in the freezing chamber was less than 1 mbar. Experimental results of kinetics and fruits were shown and analyzed. It was found that the temperature gain and loss curves of the fruits were influenced by the freeze-drying phase. Theoretical results of fruit temperature were obtained from the experimental results, allowing the determination of the convective heat download coefficients compared. A good fit was observed between the predicted and experimental results
Keywords: Frutas tropicais
Liofilização
Esferoides prolatos
Experimentos
Modelagem
Simulação
Volumes finitos
Tropical fruits
Freeze-drying
Prolate spheroids
Experiments
Modeling
Simulation
Finite volumes
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de Processos
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/24630
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HALLYSON GUSTAVO GUEDES DE MORAIS LIMA – TESE (PPGEP) 2021.pdf5.38 MBAdobe PDFView/Open


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