Modelagem e simulação do processo de esterilização térmica em batelada de vegetais em conserva

The thermal food sterilization is based on the application of temperature conditions for established periods that perform a commercial sterilization of microorganisms, spores and enzymes that has as main goal the attainment of safe products for consumption during extended periods of time. This work addresses the sterilization processing of canned food for the action of heat and introduces a novel mathematical model capable of describing the heat transfer during the thermal treatment of canned vegetables, simulating a processing in a retort. The adopted retort works with vapor, it is horizontal with multiples stages during a batch sterilization cycle. With a modeling methodology, representative partial models of the thermal exchange in the grain/vegetable and can were developed, with posterior coupling of these models in a retort unit model. The considered dynamic models possess 1D level of detail for vegetables, 2D level of detail for the can. The used numerical methods for the solution of the coupled set of partial and ordinary differential equations were the orthogonal collocation technique coupled to the method of lines (MOL). The model was validated through a comparison of the results with values based on thermal penetration curve during peas sterilization reported in the literature. The results for this study show that the proposed model satisfactorily represents the process of canned food sterilization. It also indicates that the lethality could be defined as the monitoring function for online process control, leading to suitable and safe methods for safe production of a sterilized canned product.Mestre em Engenharia QuímicaA esterilização térmica de alimentos baseia-se na aplicação de condições de temperatura por períodos de tempo que levem à inativação de microorganismos, esporos e enzimas e conseqüentemente a obtenção de produtos seguros por períodos ampliados de tempo. Neste trabalho é proposto um modelo matemático capaz de representar a transferência de calor durante o tratamento térmico de vegetais em conserva em autoclave a vapor, horizontal, com múltiplos estágios e operação em batelada. A partir de uma metodologia teóricocomputacional, desenvolveram-se modelos parciais representativos da troca térmica no grão, lata e autoclave, com posterior acoplamento desses em um modelo global. O modelo dinâmico proposto possui vários níveis de detalhamento, sendo que a lata avaliada foi investigada numa geometria bidimensional. O método numérico da colocação ortogonal bidimensional acoplado ao método das linhas (MOL) foi utilizado para a solução das equações diferencias parciais encontradas. O modelo foi validado através de comparação dos resultados encontrados com valores baseados em curva de penetração térmica de ervilhas reportados na literatura. Os resultados apresentados por este estudo mostram que o modelo proposto representa satisfatoriamente o processo de esterilização de alimentos enlatados. Mostra, também, que a letalidade pode ser definida como função objetivo monitorada para propósito de controle, mostrando-se adequada para a garantia da segurança do produto