Estudo do resfriamento de carcaças de frango em chiller de imersão em água

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de AlimentosO resfriamento industrial de carcaças de frango é normalmente efetuado em tanques de imersão em água (chillers). Nesta etapa, além da redução da temperatura, ocorre absorção de água pelas carcaças. Neste trabalho foram estudados diversos aspectos relacionados com a redução da temperatura e com a absorção de água por carcaças resfriadas por imersão, além de uma avaliação das condições operacionais dos chillers industriais. Estudos realizados em dois chillers piloto possibilitaram a avaliação da influência das variáveis de processo sobre a evolução da temperatura do centro do músculo peitoral e sobre o percentual de água absorvido durante o resfriamento por imersão. Os parâmetros de processo avaliados foram a temperatura da água de resfriamento (1ºC e 15ºC), a influência da agitação do meio de resfriamento (por bomba para a recirculação da água ou por injeção de ar comprimido) e a profundidade de imersão das carcaças em relação à superfície da água (180, 845 e 1470mm). Dois modelos matemáticos foram propostos para a representação da absorção de água pelas carcaças. Em um dos modelos propõe-se que resistência global à absorção de água é constante, enquanto no outro se propõe que essa resistência global aumenta com a quantidade de água absorvida. O segundo modelo foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. Este incremento da resistência à absorção é atribuído ao mecanismo de penetração da água no tecido muscular. Inicialmente, os poros do tecido muscular estão livres, provocando altas taxas de absorção (mecanismo hidrodinâmico). Posteriormente, o mecanismo de transporte que controla a absorção de água é a migração interna da água absorvida (mecanismo pseudo-difusivo). Maiores temperaturas, o aumento da pressão hidrostática e a agitação do meio de resfriamento proporcionaram uma maior taxa de absorção de água pelas carcaças. A agitação também proporcionou maior redução da temperatura das carcaças, pela redução da resistência convectiva à transferência de calor. No entanto, os resultados evidenciaram a dificuldade de se reduzir o tempo de resfriamento total para períodos inferiores a 60 minutos de imersão. Na análise dos chillers industriais, diversas possibilidades de melhorias foram identificadas, como na circulação da água de resfriamento, na distribuição de gelo, na distribuição e transporte das carcaças dentro do equipamento e na padronização das carcaças resfriadas

Dinâmica da impregnação a vácuo em meios porosos

tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2009.A impregnação a vácuo (IV) é a técnica que consiste em remover o ar presente em um meio poroso, pela aplicação de vácuo em um recipiente hermético contendo o meio imerso em um líquido impregnante, e substituí-lo por esse líquido através da recuperação da pressão do ambiente. Aos alimentos, aplica-se a IV buscando: acelerar a desidratação osmótica, o enriquecimento de alimentos com vitaminas, probióticos ou prebióticos, acelerar a salga e os processos de extração. Os modelos matemáticos comumente aplicados à IV abrangem apenas as condições de equilíbrio, não contemplando avaliações ou a influência paramétrica sobre a cinética do processo. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar os fenômenos envolvidos neste mecanismo de transporte de matéria e apresentar um modelo físico-matemático que descreva a cinética do processo de IV. Formulou-se matematicamente o problema de impregnação utilizando-se o modelo homogêneo e o método Volume of Fluid (VOF). Programou-se uma rotina computacional para a solução numérica do modelo e aprimorou-se um dispositivo experimental capaz de fornecer dados cinéticos da IV. Os experimentos foram realizados utilizando-se um meio poroso modelo não deformável (amostras de uma cerâmica refratária) e um meio poroso alimentício (maçã var. Fuji), sujeito às alterações de volume devido às variações da pressão do ambiente. Experimentalmente, determinou-se a deformação relativa das amostras de maçãs, a massa incrementada devido à embebição espontânea das amostras cerâmicas, a massa drenada do fluido presente no meio anteriormente à IV, os tempos mínimos necessários para as etapas de evacuação e impregnação e a evolução temporal da fração volumétrica da amostra impregnada pelo líquido. Através da IV com água e com glicerol, verificou-se a influência do comprimento característico e da viscosidade da solução impregnante na dinâmica do processo. Os resultados experimentais foram comparados aos resultados preditos pelos modelos de equilíbrio existentes e a etapa dinâmica foi comparada ao modelo desenvolvido. O excelente resultado do modelo homogêneo/VOF em relação às soluções de referência valida a sua utilização na predição da cinética da IV. O modelo permitiu acompanhar a interface, a qual se manteve bem definida, tanto para simulações de geometrias clássicas quanto para as não-clássicas, indicando grande robustez do modelo. O dispositivo e a estratégia experimental mostraram-se úteis na determinação da cinética de impregnação, eles foram precisos e obtiveram valores bem próximos aos estimados por uma balança e calculados pelos modelos teóricos. Como esperado, a cinética foi dependente da viscosidade do fluido e do comprimento característico da amostra. Os dados cinéticos permitiram estimar os parâmetros relevantes do processo, possibilitando a compreensão e a melhoria dos processos de IV.Vacuum impregnation technology (VI) is a process that consists of removing internal air of a porous medium, through the application of vacuum in a hermetic container with the sample immersed in an impregnating solution, followed the recovery of the atmospheric pressure, leading to the solution penetratation into the sample porous space. In food processing, VI is useful to accelerate osmotic dehydration, addition of vitamins, probiotic and prebiotic compounds in foods, to accelerate salting and to improve solid-liquid extraction processes. The mathematical models often applied to VI of foods are equilibrium models, i.e., they do not allow determining the dynamics of the VI process. In this way, the main goal of this study was to evaluate the phenomena related to this mass transfer mechanism and to propose a physical-mathematical model to describe VI dynamics of porous foods. Homogeneous model and volume of fluid (VOF) methods were used to formulate the VI model. In order to solve numerically the model, a computational routine was implemented. Besides, an experimental device was built in order to supply data on the dynamics of VI. The experiments were carried out using two different kinds of porous medium, a non-deformable model (refractory ceramics samples) and a porous food (apple samples, var. Fuji), which can undergo small volume variations with pressure variations observed during VI processes. The experimental device allowed determining the apple samples deformation, sample mass variations through the VI experiments, the times necessary for evacuation and impregnation, and the time evolution of sample volumetric fraction impregnated by the liquid. From experiments of VI performed with water and with glycerol, it was verified the influence of the characteristic length and of the viscosity of the impregnating solution on the process dynamics. The equilibrium experimental results were compared to the results predicted by a literature model, while the dynamics of VI determined experimentally was compared with the developed model. This model allowed to follow the interface, which was well defined, for simulations of classic geometries and for the nonclassic ones, showing robustness. The results from the mathematical model agreed well with the experimental results, including the prediction of the dynamics of the VI process. On the other hand, the experimental device was a very useful tool for investigating VI dynamics. As waited, the kinetic was fluid viscosity and sample characteristic length dependent. The kinetic data allowed esteeming the relevant process parameters that can be used to improve VI processes

Estimate of respiration rate and physicochemical changes of fresh-cut apples stored under different temperatures

In this study, the influence of storage temperature and passive modified packaging (PMP) on the respiration rate and physicochemical properties of fresh-cut Gala apples (Malus domestica B.) was investigated. The samples were packed in flexible multilayer bags and stored at 2 °C, 5 °C, and 7 °C for eleven days. Respiration rate as a function of CO2 and O2 concentrations was determined using gas chromatography. The inhibition parameters were estimated using a mathematical model based on Michaelis-Menten equation. The following physicochemical properties were evaluated: total soluble solids, pH, titratable acidity, and reducing sugars. At 2 °C, the maximum respiration rate was observed after 150 hours. At 5 °C and 7 °C the maximum respiration rates were observed after 100 and 50 hours of storage, respectively. The inhibition model results obtained showed a clear effect of CO2 on O2 consumption. The soluble solids decreased, although not significantly, during storage at the three temperatures studied. Reducing sugars and titratable acidity decreased during storage and the pH increased. These results indicate that the respiration rate influenced the physicochemical properties

Estimate of respiration rate and physicochemical changes of fresh-cut apples stored under different temperatures Estimativa da taxa de respiração e das mudanças físico-químicas de maçãs minimamente processadas e estocadas sob diferentes temperaturas

In this study, the influence of storage temperature and passive modified packaging (PMP) on the respiration rate and physicochemical properties of fresh-cut Gala apples (Malus domestica B.) was investigated. The samples were packed in flexible multilayer bags and stored at 2 °C, 5 °C, and 7 °C for eleven days. Respiration rate as a function of CO2 and O2 concentrations was determined using gas chromatography. The inhibition parameters were estimated using a mathematical model based on Michaelis-Menten equation. The following physicochemical properties were evaluated: total soluble solids, pH, titratable acidity, and reducing sugars. At 2 °C, the maximum respiration rate was observed after 150 hours. At 5 °C and 7 °C the maximum respiration rates were observed after 100 and 50 hours of storage, respectively. The inhibition model results obtained showed a clear effect of CO2 on O2 consumption. The soluble solids decreased, although not significantly, during storage at the three temperatures studied. Reducing sugars and titratable acidity decreased during storage and the pH increased. These results indicate that the respiration rate influenced the physicochemical properties.<br>Neste estudo, a influência da temperatura de armazenamento e da embalagem com atmosfera modificada passiva (AMP) na taxa respiratória e nas propriedades físico-químicas de maçãs da variedade Gala (Malus domestica, B.) minimamente processadas foi investigada. As amostras foram acondicionadas em embalagens flexíveis e armazenados a 2 °C, 5 °C e 7 °C, durante 11 dias. A taxa de respiração foi gerada para diferentes concentrações de O2 e CO2, obtidas por cromatografia gasosa. Os parâmetros de inibição foram estimados por um modelo matemático baseado na equação de Michaelis-Menten. Foram avaliadas as seguintes propriedades físico-químicas: sólidos solúveis totais, pH, acidez titulável e açúcares redutores. A 2 °C, a taxa de respiração máxima foi observada após 150 horas. A 5 °C e 7 °C, a taxa de respiração máxima foi observada após 100 horas e 50 horas de armazenamento, respectivamente. Os resultados obtidos para os modelos de ininbição mostraram um claro efeito do CO2 no consumo de O2. O teor de sólidos solúveis diminuíram, sem um efeito significativo durante o armazenamento nas três temperaturas. Açúcares redutores e acidez titulável diminuíram, e o pH aumentou durante o armazenamento. Os resultados mostraram que as propriedades físico-químicas foram influenciadas pela taxa de respiração do produto

Efeito da impregnação a vácuo na transferência de massa durante o processo de salga de cortes de peito de frango

A impregnação a vácuo (IV) tem sido estudada como uma alternativa para reduzir o tempo dos processos de salga aplicados a diversos alimentos. Neste trabalho, foi investigada a influência da aplicação de vácuo no processo de salga de cortes de peito de frango. Os cortes foram submersos em soluções com diferentes concentrações de NaCl para a avaliação de dois processos distintos de impregnação de sal: a) processo inteiramente a pressão atmosférica (IPA); e b) com aplicação de vácuo seguido do restabelecimento da pressão atmosférica (IV). A transferência de massa entre a amostra e a solução salina foi avaliada através das determinações de ganho de água (GA), ganho de sal (GS) e ganho de massa total (GM) pelas amostras submetidas à IV e à IPA. A comparação entre os processos de IV e IPA, com 6 horas de imersão, indicou que a utilização de um período inicial de vácuo pode incrementar o GA, GS e GM em 78, 25 e 54%, respectivamente. Isso se deve à contribuição sinérgica do mecanismo hidrodinâmico (HDM) aos mecanismos osmóticos e difusivos existentes. Deste modo, a IV pode ser considerada como uma alternativa de processo para a salga de cortes de carne de frango. No entanto, deve-se estar atento para que os ganhos de água e sal sejam compatíveis com as exigências legais e tecnológicas

The Effect of Pretreatments on the Physical Properties and Starch Structure of Potato Chips Dried by Microwaves under Vacuum

Native potato starch has a semi-crystalline structure associated with a low glycemic index. Microwave vacuum drying (MWVD) produces crispy snacks under mild temperatures, reducing starch structural changes. However, blanching pretreatment gelatinizes starch, reducing crystallinity. A promising alternative is drying raw or blanched-then-cooled potatoes by MWVD. Cooling the blanched potato before MWVD aims to promote the partial return of the crystalline structure. Thus, this study evaluated how different pretreatments affect potato chips&rsquo; starch structure and physical properties. Three samples were dried by MWVD: (i) raw (MWVD-RW), (ii) blanched (MWVD-BL), and (iii) blanched followed by cooling (4 &deg;C for 48 h) (MWVD-BLC) potatoes. MWVD-RW samples presented a higher starch crystallinity (16.9%), which disappeared in MWVD-BL samples and partially returned in MWVD-BLC (8.7%). MWVD-BL and MWVD-BLC samples presented lower bulk (&lt;0.338 g cm&minus;3) density and higher porosity (&gt;74%) and crispness. On the other hand, MWVD-BLC samples presented intermediate characteristics for color, true density, and porous distribution compared to others. All samples showed high porosity (&gt;69%) and crispy texture. Therefore, based on the quality assessment, the MWVD-RW and MWVD-BLC produced healthy and crispy oil-free chips with a potentially lower glycemic index