João Freire de Noronha
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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. Leuven.

Número de Páginas:

210: 15 (sumário, introdução, índice, lista de símbolos) + 189 (Capítulo 1 a Capítulo 8, Apêndices e Bibliografia)

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, Leuven, Bélgica.

Arguentes:

Prof. J. De Baerdemaeker, Faculteit Landbouwkundige en Toegepaste Biologische Wetenschappen, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, Bélgica.

Prof. W. Dutré, Faculteit Toegepaste Wetenschappen, Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, Bélgica.

Prof. J. Oliveira, Escola Superior de Biotecnologia, Universidade Católica Portuguesa, Porto, Portugal.

Resumo

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.

Abstract

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.

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Última actualização em 09-03-06 por João Freire de Noronha