João Freire de Noronha
noronha@mail.esac.pt
Tese de Doutoramento/ PhD Thesis [Resumo] [Abstract] [PDF]
Título:
Improved Procedures for
Designing, Evaluating and Optimising In-Pack Thermal Processing of Foods
Referência:
Doctoraatproefschrift Nr. 302 aan
de Faculteit Landbouwkundige
en Toegepaste Biologische Wetenschappen van de K.U.
Número de Páginas:
210: 15 (sumário, introdução, índice, lista de símbolos) + 189 (Capítulo
Defesa:
3 de Abril de 1996
Composição do Júri:
Presidente:
Prof. P. Tobback, Vice-Decaan, Faculteit Landbouwkundige en Toegepaste Biologische Wetenschappen, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, Bélgica.
Orientador:
Prof. M. Hendrickx, Faculteit Landbouwkundige en Toegepaste Biologische Wetenschappen, Katholieke Universiteit Leuven,
Arguentes:
Prof. J. De Baerdemaeker, Faculteit Landbouwkundige en Toegepaste Biologische Wetenschappen, Katholieke Universiteit Leuven,
Prof. W. Dutré, Faculteit Toegepaste Wetenschappen, Katholieke Universiteit Leuven,
Prof. J. Oliveira, Escola Superior de Biotecnologia, Universidade Católica Portuguesa, Porto, Portugal.
Na primeira parte da tese é proposto um novo método para o estabelecimento e avaliação de processos de esterilização, incluindo a avaliação de desvios no processo. O método combina a flexibilidade das soluções numéricas das equações de transferência de calor com a descrição empírica das curvas de penetração de calor. O método é validado por comparação com soluções teóricas e por comparação com curvas de tempo/temperatura obtidas experimentalmente. É concluído que o método permite prever a evolução da temperatura tanto para alimentos que aquecem por condução como para alimentos que aquecem por convecção, sendo então uma boa "ferramenta" para o estabelecimento e avaliação de processos de esterilização incluindo a avaliação de desvios nos processos. Modificações para permitir o estabelecimento e avaliação de processos para produtos que apresentam modificação nas características de aquecimento durante o processo ("broken-heating"), ou para processos sob rotação que apresentam desvios consistindo em modificações na velocidade de rotação, são propostas e validadas.
Na segunda parte é estudado o uso de regimes de temperatura variáveis tendo em vista a maximização de factores de qualidade à superfície do produto. Estudos por simulação mostram ser possível obter aumentos significativos na qualidade à superfície com a utilização deste tipo de regimes de aquecimento quando comparados com os regimes clássicos que utilizam uma constante temperatura de aquecimento. É mostrada também a possibilidade de reduções significativas nos tempos de processamento com a utilização de regimes de temperatura variável com retenções equivalentes às obtidas utilizando regimes de temperatura constante. É apresentada um equação simplificada para a descrição dos regimes óptimos de temperatura variável. A possibilidade de utilização de regimes de temperatura variável para a optimização simultânea de vários factores de qualidade superficial é demonstrada por simulação. É efectuada também a validação experimental para alguns dos regimes óptimos de temperatura variável determinados teoricamente. São discutidas as possibilidades e limitações da utilização na prática dos regimes de temperatura variável.
Sterilisation by heat is a
critical step in the production of a large portion of the available food
products. In this thesis several issues relating the design, evaluation and
optimisation of thermal processes were addressed.
First, a new method for the
design and evaluation of thermal processes, that combines the flexibility of
finite-difference with the empirical description of the heat penetration
curves, was developed and validated against theoretical and experimental case
studies, including simulated process deviations consisting of drops on the
heating medium temperature. The method was proven to provide a good prediction
of product temperature evolution and thus a valuable tool for design and
evaluation of thermal processes including evaluation of process deviations. The
method was extended to handle products that show a broken-heating behaviour and
to the evaluation of a special case of process deviations consisting of drops
of rotational speed during sterilisation under rotation. Again the method was
able to follow closely experimentally obtained time-temperature data.
Second, the use of variable
retort temperature control for the maximisation of quality factors at the
surface was investigated. Using a simulation approach it was shown that
considerable increases in surface quality retention could be achieved using
optimum variable retort temperature when compared with the retentions achieved
using optimum constant retort temperature profiles. It was also concluded that
by using variable retort temperature profiles it was possible to reduce
substantially processing times still achieving surface retentions as high as
the retentions obtainable using optimum constant retort temperature profiles.
An empirical equation able to describe accurately optimum variable retort
temperature profiles was developed. Objective functions for the simultaneous
optimisation of several quality optimisation factors were proposed. Variable
retort temperature profiles were shown to be a valuable policy when several
surface quality factors are considered. The possibilities and limitations of
the implementation of the calculated variable retort temperature profiles were
discussed.
Última actualização em 09-03-06 por