Resumo: Este trabalho teve como objetivo estudar a distribuição de temperaturas durante o processo de esterilização de atum em bolsa flexível. O produto foi constituído de atum em salmoura (500g de produto sendo 85% atum e 150/0 salmoura (P/p) a 2% de NaCI (P/v), o qual foi acondicionado em bolsas flexíveis (Polipropileno/alumíniolNailoniPoliester -19xI70xI80mm) e esterilizados em uma auto clave a 121°C com, água e sobrepressão de ar (2Opsi). O processo foi estabelecido para se obter um Fo de 7,0 min. Foram determinadas experimentalmente a condutividade térmica (k) o calor específico (cp), a difusividade térmica (a) e densidade (p) de atum em salmoura. Estas propriedades foram modeladas em função da umidade do produto tendo sido obtidas as seguintes relações: cp =0,0239W + 1,7485 (kJ/kgOC); k=0,0098W-0,23 (W/mOC), p=5,6315W+626,37 (Kg/m3) e a=1,07 x 10-7 W + 5,53 x 10-8 (m2/s), onde W é a umidade do produto (%p/p base úmida. Quatro modelos matemáticos foram construídos para estimar a distribuição de temperaturas durante o processamento térmico do produto utilizando: 1) soluções analíticas (SA) para as equações de Fourier; 2) um modelo bidimensional de elementos fmitos (EF2D) ; 3) um modelo tridimensional de elementos fmitos (EF3D) e 4) um modelo empírico (EP). Os modelos de elementos fmitos foram construídos através do ANSYS5.3 considerando a forma real da bolsa contendo o produto. Os modelos foram comparados estatisticamente considerando duas fases distintas: aquecimento e resfriamento. A comparação foi feita utilizando-se o teste de Qui-quadrado e através de utna regressão linear dos valores de temperaturas obtidas experimentalmente no centro das bolsas contra aquelas estimadas pelos modelos. Os valores de Qui-quadrado, inclinação e R2 dos valores de temperaturas gerados por cada um dos modelos contra aqueles obtidos experimentalmente no período de aquecimento foram: EF3D (13.90, 0.9979, 0.9998); EF2D (19.96, 1.0030, 0.9997), SA (23.01, 1.0039, 0.9997) and EP (109.78, 0:9829, 0.9990). Analogamente, para a fase de resfriamento: EF3D (19.80, 0.9867, 0.9995); EF2D (20.23, 0.9856, 0.9996), SA (159.00, 0.9747, 0.9965) and EP (55.56, 1.0086, 0.9986). Um valor de esterilização média da massa de 9,9min foi estimado utilizando o modelo EF3D quando o valor de Fp no ponto crítico foi 8,lmin. A possibilidade da utilização de um perfil de temperaturas como condição de contorno dos meios de aquecimento e resfriamento, conferiu uma melhor performance aos modelos de elementos fmitos principalmente na fase de resfriamento, que no tipo de auto clave utilizada (ALLP AX) é crítico devido a mistura da água de entrada do resfriamento com a água de aquecimento nos primeiros minutos da referida fase. Ver menos

Abstract: The main objective of this work was to evaluate the temperature distribution during thermalprocessing of tuna in retortable pouch. The product, consisting of grated pre-cooked tuna (steam cooked at 100°C for 1 hr) containing 85% tuna and 25% brine (2% NaCI w/v solution), was packed into institutional size retortable pouches (Polypropylene/ Aluminium/ NylonIPolyester 19x170x180mm) and processed in water at 121°C with an overriding air pressure of 20psi. The process was set to achieve a Fo of 7.0 min. The thermal properties of the product were obtained experimentally by modelling specific heat (cp), thermal conductivity (k), density (p) and thermal diffusivity (a) of a product consisting of grated pre-cooked tuna containing 0%, 10%, 20%, 25% and 30% of brine (2% NaCI w/v solution). The following formulae represent the linear regressions obtained using a least square method of tuna based on the percentage of moisture (W) of the product (wet basis) : cp =0.0239W + 1.7485 (kJ/kg'DEGREE'C); k=0.0098W-0.23 (W/m'DEGREE'C), p=5.6315W+626.37 (Kg/m3) and a=1.07 x 10-7 W + 5.53 x 10-8 (m2/s). Two models using the fmite element technique (2-dimensional (EF2D) and 3-dimensional EF3D) and one using an analytical solution (SA) to solve the 3-dimensional heat conduction equation for a fmite plate were built. A fourth model (EP) was built using empirical solutions. The fmite element models were built using the package ANSYS5.3 considering the actual pouch shape and retort temperature profile. Pouches were filled with tuna and processed in water (121 °C, 20PSI). Nine runs were carried out and the temperature at the geometrical center was measured. Heating and cooling periods were analyzed separately. Chi-square and regression lines were obtained for each set of temperatures generated by the models against the experimental data. The Chi-square, slope and R2 values of the predicted versus experimental data obtained for each model for the heating period were, respectively: EF3D (13.90, 0.9979, 0.9998); EF2D (19.96, 1.0030, 0.9997), SA (23.01, 1.0039, 0.9997) and EP (109.78, 0.9829, 0.9990). Analogously, for the cooling period: EF3D (19.80, 0.9867, 0.9995); EF2D (20.23, 0.9856, 0.9996), SA (159.00, 0.9747, 0.9965) and EP (55.56, 1.0086, 0.9986). The mass average sterilizing value of 9.9 min was estimated when a critical point sterilizing value was at 8.1min using the 3DFE model. Close agreement was found between the three models for the heating phase. Using actual retort temperature profiles made the finite element models more accurate than the analytical solution one, especially for the cooling phase in this immersion water process where there was a mixture of cool and hot water. Ver menos