Modelagem e Simulação da Transferência de Calor em Alimentos com Forma Esferoidal Prolata. Estudo de Caso: Resfriamento e Congelamento de Banana.

• Main Author: AMORIM, Hugo Carvalho.
• Other Authors: LIMA, Antonio Gilson Barbosa de.
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Campina Grande 2016
• Subjects: Engenharia Mecânica; Ciência e Tecnologia de Alimentos; Transferência de calor; Alimentos; Banana; Esferoide prolato; Congelamento; Volumes finitos; Heat transfer; Foods; Spheroid prolate; Freezing; Finite volumes
• Online Access: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/1243

Submitted by Emanuel Varela Cardoso ([e-mail]) on 2018-07-25T19:08:37Z No. of bitstreams: 1 HUGO CARVALHO AMORIM – DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 4230356 bytes, checksum: 63473c25aa9b0817eed244e6b1fc8738 (MD5) === Made available in DSpace on 2018-07-25T19:08:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HUGO CARVALHO AMORIM – DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 4230356 bytes, checksum: 63473c25aa9b0817eed244e6b1fc8738 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 === Frutas são alimentos compostos normalmente por 80% a 90% de água, tornando-as extremamente perecíveis. Dessa forma, métodos de conservação devem ser aplicados para prolongar sua vida útil e conservar características de aceitação pelo consumidor. Assim, este trabalho teve como objetivo estudar a transferência de calor durante os processos de resfriamento e congelamento de banana utilizando geometria esferoidal prolata. Para a modelagem matemática, utilizou-se a equação da conservação de energia escrita em coordenadas esferoidais prolatas. A solução numérica da equação governante foi realizada através do método dos volumes finitos com uma formulação totalmente implícita. Um programa computacional foi escrito para simular o processo, através de linguagem computacional do software Mathematica, afim de se obter o histórico de temperatura no centro da banana e o perfil de temperatura, sendo os dados comparados a valores experimentais de congelamento de banana prata com casca, visando obter o coeficiente de transferência de calor convectivo e condutividade térmica da banana. Avaliou-se a influência das dimensões da fruta na cinética de resfriamento e nas frentes de congelamento. Concluiu-se que para a curva de resfriamento da banana, a modelagem pôde prever com bastante exatidão o período de resfriamento mas não o de pós-congelamento. Verificou-se que quanto menor o tamanho do produto, mais rápido é o processo e quanto maior a razão de aspecto de forma, maiores serão os gradientes de temperatura na ponta do produto. As taxas de resfriamento sofreram maior influência quando variou-se as dimensões mantendo um aspecto de forma constante do que variando as dimensões e mudando também o aspecto de forma. Por fim, verificou-se que quanto maior o aspecto de forma, mais não uniforme se dá o processo de transferência de calor na banana. === Fruits are a type of food that are typically made by 80% to 90% water, making them extremely perishable. Thus, conservation methods should be applied to prolong their shelf life and consumer acceptance characteristics. This work aims to study the heat transfer during the cooling and freezing processes of fruits with a prolate spheroid shape. The mathematical modeling consisted of energy conservation equation written in spheroidal prolates coordinates. The numerical solution of the governing equation was performed using the finite volume method with a fully implicit formulation. The process was simulated by computer-based language within the Mathematica software, to obtain the temperature history at the center of the fruit and the temperature profile, the data being compared with experimental values of freezed banana prata, to obtain the transfer coefficient convective-heat and thermal conductivity of the fruit. We evaluated the influence of fruit dimensions of the cooling kinetics and the freezing fronts. It was found that the lower the product size, the faster the process, and the higher the aspect ratio of shape, higher will be the temperature gradient at the top of the product.