Transferência de calor transiente na agitação linear intermitente de latas

Abstract

Foi estudada a transferência de calor transiente na agitação linear e intermitente (ALI) de embalagens metálicas contendo simulantes de alimentos, objetivando-se sua aplicação em processos de pasteurização ou esterilização e conseqüentes tratamentos térmicos mais eficientes, homogêneos e com produto de melhor qualidade. Foram utilizados quatro meios fluidos simulantes de alimentos de diferentes viscosidades e massas específicas: três óleos e água. Foram combinados efeitos de cinco tratamentos, sendo: meio simulante (4 níveis), espaço livre (3 níveis), freqüência de agitação (4 níveis), amplitude de agitação (2 níveis) e posição das latas (4 níveis). Os ensaios de aquecimento e resfriamento foram feitos em tanque com água à temperatura de 98 °C e 17-20 °C, respectivamente. Com os dados de penetração de calor em cada experimento, foram calculados os parâmetros de penetração de calor fh, jh, fc e jc. Os resultados foram modelados utilizando-se grupos de números adimensionais e expressos em termos de Nusselt, Prandtl, Reynolds e funções trigonométricas (com medidas de amplitude e freqüência de agitação, espaço livre e dimensões da embalagem). Foram estabelecidas as duas Equações gerais para as fases de aquecimento e resfriamento: Nu = ReA 0,199.Pr 0,288.sen(xa/AM)0,406.cos(xf/FA) 1,039.cos((xf/FA).(EL/H).p) 4,556 Aquecimento Nu = 0,1295.ReA 0,047.Pr 0,193.sen(xa/AM)0,114.cos(xf/FA) 0,641.cos((xf/FA).(EL/H).p) 2,476 Resfriamento O processo de ALI pode ser aplicado em pasteurizadores ou autoclaves estáticas horizontais e verticais, com modificações simples. Concluiu-se que a ALI aumenta significativamente a taxa de transferência de calor, tanto no aquecimento como no resfriamento.

The transient heat transfer during the intermittent and linear shaking of tin plate cans containing simulating food was studied in order to apply this technology in the pasteurization and sterilization processes, achieving energy economy and higher food quality. Transient heat transfer was carried out in four different simulating media: water, Neutral oil 150 and 500 and Bright stock oil. Five treatment combinations were prepared: simulating media (4 levels), head space (3 levels), agitation frequency (4 levels), length of agitation (2 levels) and can positions (4 levels). Heating and cooling tests were carried out respectively in a boiling water tank at 98 °C and in a cool water tank at 17-20 °C. Heat transfer parameters (fh, jh, fc and jc) for each test were calculated and the results expressed using dimensionless numbers relations as Nusselt, Prandtl and Reynolds and trigonometric functions. Two equations were defined: Nu = ReA 0,199.Pr 0,288.sen(xa/AM)0,406.cos(xf/FA) 1,039.cos((xf/FA).(EL/H).p) 4,556 Heating Nu = 0,1295.ReA 0,047.Pr 0,193.sen(xa/AM)0,114.cos(xf/FA) 0,641.cos((xf/FA).(EL/H).p) 2,476 Cooling The intermittent linear shaking increases significantly the heat transfer rates in the heating and in the cooling process phases. This system could be adapted to static pasteurizer or sterilizer with simple internal structure modifications.