Modelo para sistema não homogêneo e não isotrópico

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1 64 Capítulo 2 Revião Bibliográfica a denidade e a capacidade calorífica do produto alimentício e a condutividade térmica, ão contante, ou eja, não variam com o tempo nem com a poição; 2 2 T 1 T T T (t,r,z L ) =α t r r r zl (2.64) Coniderando a condição inicial e a condiçõe de contorno propota por Banga et al. (1993), para um itema homogêneo e iotrópico tem-e: Condição inicial, 0 r RT ; L/2 zl + L/2: T(0,r,z ) = T (2.65) L 0 Condição de contorno na uperfície da lata Perfil de temperatura da autoclave dependente do tempo, para 0< t tp ; r = RT ; z L =± L/2: RET () T= T t (2.66) Condição de contorno no centro radial da lata (condição de imetria), L/2 z + L/2; 0< t t : L p T (t,0,z L ) = 0 r (2.67) Condição de contorno no centro axial da lata (condição de imetria); 0 r R ; 0< t t : T p T (t,r,0) = 0 z Sendo: t p : tempo total de proceo; T RET : temperatura no interior da retorta; L/2: metade da altura do ólido. L (2.68) Modelo para itema não homogêneo e não iotrópico Para um itema não homogêneo e não iotrópico, a equação de tranferência de calor bidimenional, por condução, Equação (2.69), foi obtida a partir da Equação (2.55) ecrita em coordenada cilíndrica, coniderando deprezível a tranferência de calor na direção angular.

2 Capítulo 2 Revião Bibliográfica 65 A hipótee implificadora adotada para a definição dete modelo foram: tranferência de calor bidimenional; ocorre apena gradiente de energia; a denidade e a capacidade calorífica do produto alimentício ão contante, ou eja, não variam com o tempo nem com a poição; itema não iotrópico, ou eja, condutividade térmica (k) varia com a poição, endo k r e k z a condutividade na direção radial e axial, repectivamente. a lata apreenta um epaço vazio (head pace) no topo da lata (Figura 2.17). a lata é coniderada um cilindro finito de raio R T e L/2 correpondendo à metade da altura do cilindro e L F correponde à metade uperior da altura do cilindro excluindo-e a parte do head pace ( LF = L/2 Lheadpace ); 2 2 T 1 T T kz T ρ c p (t,r,z L) = kr t r r r kr zl (2.69) Sendo: k r e k z a condutividade térmica na direção radial e axial, repectivamente. Condição inicial, 0 r RT ; L/2 zl + L/2: T(0,r,z ) = T (2.70) L 0 Condição de contorno no fundo da lata Perfil de temperatura da autoclave dependente do tempo, 0< t tp, 0 r RT : RET () T(t,r, L / 2) = T t (2.71) Condição de contorno na uperfície da lata Perfil de temperatura da autoclave dependente do tempo, T L RET 0< t tp, L/2 zl + L/2: () T(t,R,z ) = T t (2.72) Condição de controno no centro radial da lata (condição de imetria), 0< t t p, L/2 zl + L/2: T (t,0,z L ) = 0 r Condição de contorno na tampa da lata, 0< t t p;0 r R T : (2.73)

3 66 Capítulo 2 Revião Bibliográfica T h (t,r,l ) = T T t z ( ()) F SUP RET kz (2.74) Sendo que, T SUP é a temperatura na tampa da lata. Figura Repreentação de uma lata com head pace (BANGA et al. 1993) Modelo para tranferência de calor por condução para geometria não regulare Akterian (1999) umarizou a aplicação da Equação (2.53) para a tranferência de calor por condução, incorporando um fator de forma, para produto que apreentam imetria, limitado por uma uperfície convexa. 2 T T T ( x,t) =α + 2 x x x t (2.75) Condição inicial: T= T 0 para t = 0 ; 0 x R (2.76) Condiçõe de contorno no centro radial da lata Condição de imetria: T ( x,t) = 0 x para x = 0 ; 0< t tp (2.77)

4 Capítulo 2 Revião Bibliográfica 67 Condição de contorno na uperfície da lata: T h ( x,t) = T x T x k ( = R RET) para x = R ; 0< t tp. (2.78) A hipótee implificadora adotada para a definição dete modelo foram: tranferência de calor unidimenional; ocorre apena gradiente de energia; a denidade, a capacidade calorífica e a condutividade térmica, do ólido ão contante, ou eja, não variam como o tempo nem com a poição; o coeficiente de tranferência de calor convectivo, na uperfície da lata, é contante, ou eja, não varia como o tempo nem com a poição. O uo do fator de forma poibilita que o problema tridimenional eja tratado como um problema unidimenional, com a coordenada x correpondente à menor ditância entre o centro térmico (ponto frio) e a uperfície do ólido Modelo para tranferência de calor em regime térmico regular Akterian (1999) aplicou o modelo RTR (Regular Thermal Regime), definido por Kondratiev (1954 apud AKTERIAN, 1996), para imular a penetração de calor em alimento enlatado aquecido por convecção. dt dt f E = T RET (t) Tf (2.79) Sendo que, E é o coeficiente de inércia térmica que caracteriza o atrao de temperatura entre a temperatura da almoura T f e da retorta T RET. A olução analítica da Equação (2.79), para uma mudança linear na temperatura do meio de aquecimento é dada por: 0 0 t Tf = TRET re ( TRET Tf r E) exp (2.80) E No cao de ervilha em almoura, a temperatura da almoura (T f ) é reultante do aquecimento devido à convecção e repreentada pelo modelo para o RTR (Regular Thermal

5 68 Capítulo 2 Revião Bibliográfica Regime). O modelo repreenta a tranferência de calor entre a autoclave e a ervilha em conerva e utiliza dado experimentai reportado por Akterian (1996) para a curva de penetração térmica. Além dito, conidera que a reitência térmica à tranferência de calor e dá na uperfície do grão, com a temperatura neta uperfície igual à temperatura do fluido. Deta forma, o perfil gerado por eta abordagem repreenta a tranferência de calor no produto a partir da temperatura do fluido. O detalhamento do modelo RTR e o perfi de temperatura gerado a partir do dado experimentai reportado por Akterian (1996), ão apreentado no Capítulo Modelo Matemático da Unidade de Eterilização O itema de eterilização em autoclave contempla vário recipiente com produto. O proceamento térmico da autoclave pode er baeado no modelo da unidade envaada, conforme propoto por Kumar et al.(2001) e apreentado na Figura Figura Equema do Proceamento Térmico em Autoclave com controle baeado no modelo matemático da unidade de produto envaado (KUMAR et al., 2001).

6 Capítulo 2 Revião Bibliográfica 69 Alono et al. (1997) decreveram o modelo matemático da unidade de eterilização, conforme apreentado na Figura (2.19), atravé de equaçõe diferenciai ordinária derivada do balanço de maa e energia. À emelhança do modelo com parâmetro agrupado, o modelo matemático propoto é válido em determinada condiçõe, referente à propriedade termodinâmica da mitura vapor-ar e à faixa de operação, conforme decrito a eguir. O vapor e o ar foram coniderado gae ideai. Eta implificação leva a erro de 1% para o ar e 3% para o vapor, quando comparada a equaçõe mai precia, como a equação de Virial, na preõe de trabalho compreendida entre 1 e 3 bar. A mitura de vapor-ar foi coniderada ideal, deta forma qualquer propriedade ξ erá calculada pela Equação (2.81), onde x i é a fração do componente na mitura. m xi γ (2.81) γ ξ = ξ O aquecimento, exceto no produto, foi coniderado homogêneo ao longo da unidade de eterilização. No etágio de refriamento, admitiu-e que a água líquida e o vapor etão em equilíbrio. Figura Equema do Proceamento Térmico em Autoclave cujo controle é feito a partir da modelagem matemática da unidade de eterilização (ALONSO et al., 1997).

7 70 Capítulo 2 Revião Bibliográfica A equaçõe abaixo decrevem o balanço material para a unidade: Balanço Material para o Ar (a): dma F a a x a F b dt = (2.82) Balanço Material para o Vapor (v): dmv F v v x v F b dt = ψ (2.83) Balanço Material para a Água (w): dm dt w = F F +ψ (2.84) w d Sendo que, m a, m v e m w ão a maa acumulada de ar, vapor e água; repectivamente; x v e x a correpondem à fração máica de vapor e ar, repectivamente; F a, F v, F w e F d repreentam a vazão máica do ar, vapor, água e purgador, repectivamente; F a b e F v b correpondem à vazão máica de ar e de vapor, repectivamente, atravé do angrador; ψ é uma variável interna que repreenta a taxa de converão de vapor em água, e é obtida atravé do cálculo da raíze da equação dada a eguir: Sendo que f( ψ ) = m m (2.85) eq m v é a maa de vapor no equilíbrio, que é dada por: v eq v m eq v eq P VRET = (2.86) RT v RET V RET m w = VRT (2.87) ρ B eq P = exp A T RET (2.88)

8 Capítulo 2 Revião Bibliográfica 71 Sendo que, P eq é a preão no etado de equilíbrio; V RET e V RT correpondem ao volume no interior da autoclave e ao volume total da autoclave, repectivamente; R v (R v =R/M v ) é a contante do gae para o vapor, repectivamente, endo M v a maa molecular para o vapor; T RET é a temperatura no interior da autoclave; ρ w é a denidade da água; A é um parâmetro da Lei de Antoine (24,633); B é um parâmetro da Lei de Antoine (4893,0). A equaçõe abaixo decrevem o Balanço de Energia para a unidade: det i i i a v dqt dqrt = hf v v + hwfw + hf a a hxf a a b hxf v v b hf d d (2.89) dt dt dt Sendo que, i h v, i h w e do vapor, água e ar, repectivamente; h _ v, i h a, correpondem à entalpia na entrada, por unidade de maa, _ a h e _ d h, repreentam a entalpia dentro do itema, por unidade de maa, do vapor, do ar e do purgador; Q T e Q RT correpondem ao calor de todo o elemento e ao calor para aquecimento da autoclave, repectivamente; a F b e v F b repreentam a contribuição do ar e do vapor na vazão total atravé do angrador, e é coniderado uma combinação linear da dua vazõe. A energia interna individual por unidade de maa e ua derivada em relação ao tempo ão dado a eguir: de dt ( ) e = h R T (2.90) a a a a RET dt dt RET = (cp R a a) (2.91) ( ) e = h R T (2.92) v v v RET de dt v dt dt RET = (cp R v v) (2.93) e = h λ+ c (T T ) (2.94) ref w v pw RET ref de dt w dt dt RET = cp (2.95) w Sendo que, e _ a, e _ v, e e _ w, correpondem à energia interna por unidade de maa do ar, vapor e água, repectivamente; R a (R a =R/M a ) e R v (R v =R/M v ) é a contante do gae para o

9 72 Capítulo 2 Revião Bibliográfica ar e o vapor, repectivamente, endo M a a maa molecular para o ar e M v a maa molecular para o vapor; λ é o calor latente da água; ar, vapor e água, repectivamente; c p, c a p e c v p correpondem ao calor epecífico do w ref h é a entalpia do vapor no etado de referência; T ref é a temperatura no etado de referência. O etado de referência correponde ao vapor aturado, à preão atmoférica e temperatura de 373 K. O termo correpondente ao calor no itema de eterilização, no etado não etacionário, ão dado pela eguinte equaçõe: dt dt RT dt dt RET = MRTcp (2.96) RT dq dq T dqrad dqconv = + + dt dt dt dt Sendo que, M RT é a maa efetiva da autoclave; prod cprt (2.97) é calor epecífico do corpo da autoclave; T RET é a temperatura no interior da retorta; Q rad e Q conv correpondem ao calor trocado com o ambiente por radiação e convecção, repectivamente e Q prod é o calor trocado com o produto, conforme equaçõe dada abaixo: dq dt rad dq dt conv =σε A (T T ) (2.98) 4 4 RT RET ext = ha (T T ) (2.99) c RT RET ext Sendo que, σ é a contante de Stephan-Boltzman (5,68x10-8 J/ m 2 K k -4 ); ε é a emiividade térmica da autoclave (0,94 adimenional), que é dependente do material da autoclave; A RT é a área efetiva da autoclave (m 2 ); T ext é a temperatura externa. A taxa de aquecimento no produto é calculada atravé da integração do balanço de energia para o produto. Para uma ituação de importância prática, conidera-e que a tranferência de calor acontece por condução. Nete cao, a equação de balanço de energia para o produto é dada por: Tprod ρ prodc p + (k T prod prod) = 0 t (2.100)

10 Capítulo 2 Revião Bibliográfica 73 A taxa de aquecimento do produto é calculada conforme a eguinte equaçõe: T prod (t) = V T prod V (r,t)dv dv (2.101) dq dt prod dt prod = Mprodcp prod (2.102) dt Sendo a T prod calculada pela integração da Equação (2.100) com bae na eguinte condiçõe iniciai e de contorno (BANGA et al., 1993): Condição Inicial: T = T (2.103) prod 0 t = 0 ; 0 < r < R T ; 0 < z < L Condição de Contorno - Perfil de temperatura dependente do tempo: 0 < t < t P ; r = R T ; 0 < z < L prod RET () T = T t (2.104) Condição de Contorno - Perfil de temperatura dependente do tempo: 0 < t < t P ; 0 < r < R T ; z = L prod RET () T = T t (2.105) Condição de Contorno Condição de Simetria: No centro da lata: T prod r = 0 (2.106) r = 0; 0 z L; 0 < t tp Na parte inferior da lata fundo : T prod z = 0 (2.107) z = 0; 0 r R T ; 0 < t t p

11 74 Capítulo 2 Revião Bibliográfica Sendo que, r é a coordenada radial no itema cilíndrico (m); R T é o raio total (m); z é a coordenada axial no itema cilíndrico (m); L é metade da altura do cilindro (m); t p é tempo de total de proceo (min). Reordenando a Equação (2.89), obtém-e a eguinte expreão para decrever a evolução da temperatura na unidade de eterilização (ALONSO et al., 1997): dtret 1 = φ +φ +φ +φ +φ ψ dt α ( vfv afa wfw bfb ψ QT) (2.108) ( ) ( ) α= m c R + m c R + m c + M c (2.109) a pa a v pv v w pw RET pret φ = h h + R T (2.110) i v v v v RET i ( ) φ = c T T (2.111) w pw w RET 3 3 ( ) ( ) F = 3,4 10 C C P y 0,148y (2.112) v f vv 1 v v ( ) φ = h +λ c T T R T (2.113) ψ v pw RET ref v RET A preão do itema é decrita pela eguinte equação: P RET m m RT = + M M V a v RET a v RET (2.114) Admite-e, geralmente, que o ecoamento atravé do angrador comporta-e ientropicamente, endo dado por: P 2γ 1/ γ ( γ 1)/ γ P P RET atm atm Fb = Ab 1 (2.115) RT γ 1 P RET RET PRET cpv γ= c R pv (2.116) A vazão atravé do purgador é dada por:

12 Capítulo 2 Revião Bibliográfica 75 F = A ρ d d w ( ) 2 P P RET ρ w atm (2.117) A vazão atravé da entrada (ar, água e vapor) é decrita, normalmente, por uma relação linear da poição da válvula. Entretanto, para o ar e o vapor, eta relação não foi obervada para dado experimentai. A razão dete comportamento é que o modo dinâmico de operação e o alto acoplamento do vapor de entrada e do angrador induzem uma dependência não linear do ecoamento obre a abertura da válvula (ALONSO et al., 1997). Eta dependência é coniderada pela equaçõe decrita a eguir, para o vapor, angrador e válvula de ar: Para vapor aturado: 3 3 ( ) ( ) F = 3,4 10 C C P y 0,148y (2.118) v f vv 1 v v y v 1, 63 P P C P 1 2 = (2.119) f 1 Para o ar: 3 3 ( ) ( ) F = 5,2 10 C C P G y 0,148y a f va 1 f a a (2.120) y a 1, 63 C P P P 1 2 = (2.121) f 1 Sendo que, G f é a gravidade epecífica do gá, endo igual a 1 (um) para o ar; P 1 é a preão ante da válvula; P 2 é a preão apó a válvula; C vv e C va ão o parâmetro caracterítico da válvula de vapor e ar, repectivamente, endo que para válvula lineare ete parâmetro ão dado pela eguinte relaçõe: ( ) C = C u (2.122) vv vv u= 1 v ( ) C = C u va va u= 1 a (2.123) Sendo que, u a e u v repreentam a poição da válvula (que varia de 0 a 1)

13 76 Capítulo 2 Revião Bibliográfica 2.12 Concluõe Nete capítulo, apreentou-e uma vião geral obre proceamento do alimento, decrevendo em epecial, a conervação de alimento pelo calor e a relevância do Plano de Análie de Perigo e Ponto Crítico de Controle para a determinação do proceo de conervação de alimento com o objetivo de garantir a egurança alimentar do conumidor. Detacou-e o principai trabalho na área de modelagem matemática com foco em proceo de eterilização para alimento enlatado. Dentre o autore citado etão: Bird et al.(1960) que propueram a equação da conervação de energia e apreentaram a equação da conervação da quantidade de movimento propota por Navier-Stoke; Banga et al.(1993), Richardon (2001) e Alve (2005) que decreveram a tranferência de calor por condução em alimento ólido a partir da lei de condução de calor de Fourier; Sing e Thorpe (1993) e Gimézez-Ila (1999) que apreentaram importante contribuiçõe para a repreentação matemática da tranferência de calor em itema que apreentam convecção natural; Akterian (1996) que apreentou, atravé de dado experimentai, a curva de penetração térmica durante a eterilização de ervilha em almoura e imulou, em 1999, a partir do modelo RTR, a tranferência de calor em alimento enlatado aquecido por convecção; além de Alono et al. que em 1997 decreveram a tranferência de calor para uma unidade de eterilização (autoclave).

14 CAPÍTULO 3 PLANO APPCC PARA O PROCESSAMENTO DE ERVILHAS EM CONSERVA 3.1 Introdução O etudo deenvolvido tem a finalidade de elaborar o Plano de Análie de Perigo e Ponto Crítico de Controle - APPCC (Hazard Analyi Critical Control Point - HACCP) para uma fábrica de proceamento de ervilha em conerva. Tem como premia levantar o Ponto Crítico de Controle (PCC) atribuído ao tratamento térmico de alimento proceado no modo batelada, que permitam etabelecer modelo para o proceo que englobem apecto tecnológico, de qualidade e de egurança alimentar. Ete etudo foi realizado coniderando uma unidade de proceamento de ervilha em conerva que utiliza recipiente metálico para envaar o produto com o tratamento térmico feito em autoclave fixa, decontínua e que têm o vapor aturado como meio de aquecimento. Ele pode er utilizado como referência, ma não deve er implementado diretamente em nenhuma unidade de proceamento de ervilha, por mai imilare que ejam a operaçõe. O Plano de APPCC deve er elaborado por uma equipe multidiciplinar compota por funcionário que conheçam o proceo e englobar toda a caracterítica e particularidade da unidade de produção em que erá implantado. 3.2 Ecopo do Plano APPCC O produto em etudo é ervilha em conerva, envaada em lata recravada com 200g de peo drenado e própria para conumo com ou em aquecimento. O etudo abrange dede a recepção da matéria-prima até a tranferência do produto acabado para a ditribuição. O proceo relacionado à produção de embalagen, matéria-prima e ingrediente, bem como a etapa de armazenagem, movimentação e expedição não foram incluída nete etudo de APPCC. Em etudo prático é neceário que a emprea adote critério para a contratação de fornecedore que garantam

15 78 Capítulo 3 Plano APPCC materiai em concordância com a epecificaçõe e exigência legai, e etabeleça programa que mantenham e garantam a egurança do produto apó a etapa de tranferência para a ditribuição. Deta forma, fica garantida a egurança alimentar em toda a etapa da cadeia produtiva. 3.3 Epecificaçõe do produto A Tabela 3.1 apreenta a principai epecificaçõe fíico-química para a ervilha eterilizada em almoura. Tabela Epecificaçõe fíico-química para ervilha em conerva (SEBRAE, 1996). Parâmetro Epecificação ph 5,5 a 6,5 acidez 0,14% al 1 a 1,5% vácuo 100 mmhg epaço livre 3 a 5 mm 3.4 Identificação do perigo e análie de rico O perigo microbiológico, químico, fíico e alergênico foram identificado para a linha de proceamento de ervilha em conerva. Dentre o perigo identificado, apena o microbiológico apreentaram um alto rico de ocorrência para o proceamento de ervilha em almoura. Exitem muito microrganimo relacionado ao proceamento de ervilha. Nete etudo, o perigo microbiológico foram agrupado em quatro categoria: bactéria vegetativa patogênica infeccioa, bactéria vegetativa patogênica toxigênica, bactéria eporulada patogênica toxigênica e micotoxina produzida por fungo. O perigo de uma mema categoria têm aproximadamente a mema fonte de contaminação, o memo parâmetro de controle e ão controlado no() memo() PCC(). A preença deta categoria de microrganimo ou o potencial de recontaminação por ela, foram coniderado como perigo microbiológico. Dentre o perigo microbiológico coniderado de alto rico para a aúde do conumidor, detacam-e: a bactéria vegetativa patogênica infeccioa, bactéria vegetativa patogênica toxigênica, bactéria eporulada patogênica toxigênica. Conforme citado no Capítulo 2, o microrganimo Clotridium botulinum é uma bactéria eporulada patogênica toxigênica e repreenta

16 Capítulo 3 Plano APPCC 79 uma da forma mai evera de intoxicação alimentar para o homem, endo a toxina botulínica produzida por ete microrganimo a principal preocupação, em termo de aúde pública, para alimento enlatado de baixa acidez. Para ete alimento o C. botulinum repreenta, em geral, o microrganimo patogênico de maior reitência térmica. Logo, a eliminação do eporo dee microrganimo é coniderada como o tratamento térmico mínimo para alimento enlatado. 3.5 O Plano APPCC O itema de Análie de Perigo e Ponto Crítico de Controle - APPCC (HACCP - Hazard Analyi Critical Control Point) propoto, define o Ponto Crítico de Controle (PCC) atribuído ao tratamento térmico durante o proceamento de ervilha em conerva, bem como, o parâmetro para controle dete ponto. Eta informaçõe ão requerida para o deenvolvimento de modelo que abranjam apecto tecnológico, de qualidade e egurança alimentar. O Plano APPCC indica que a letalidade microbiológica do proceo, definida no modelo pelo cálculo do valor F, pode er definida como função objetivo monitorada para propóito de controle, motrandoe adequada para a garantia da egurança do produto, identificação e prevenção do perigo microbiológico. O perigo, caracterizado pela preença de microrganimo patogênico na matéria-prima, é controlado na etapa de eterilização. A temperatura neceária para a detruição da toxina e eporo botulínico depende do tipo de C. botulinum coniderado, ma de maneira geral, a detruição da toxina e da forma vegetativa ubmetida a uma temperatura de 80 C ocorre entre 10 e 30 minuto e a 100 C ão neceário 3 minuto. Já a forma eporulada é capaz de obreviver em água a 100 C (212 F) por mai de 16 hora. O C. botulinum apreenta um valor z de 10 C e para a detruição de eu eporo é neceário um tratamento térmico, na temperatura de referência, de 121,1 C ( F ,1 F0) =, entre 3 e 6 minuto. O perigo de recontaminação por microrganimo patogênico é controlado na eguinte etapa: i) etapa de fechamento (recravação) da lata, que deve garantir a completa vedação da embalagem; ii) etapa de cloração da água de refriamento, que deve garantir a completa eliminação da forma viávei do microrganimo patogênico. A eguir, apreenta-e o Plano de APPCC completo que foi utilizado como referência para a modelagem do proceo de eterilização térmica em autoclave à batelada de ervilha em conerva.

17 80 Capítulo 3 Plano APPCC Quadro 3.1 Plano de APPCC. PLANO DE APPCC Linha de Produção: Ervilha em conerva Data da emião: Janeiro Introdução Ete etudo tem a finalidade de elaborar o Plano de Análie de Perigo e Ponto Crítico de Controle - APPCC (Hazard Analyi Critical Control Point - HACCP) para uma fábrica de proceamento de ervilha em conerva. Tem como premia levantar o Ponto Crítico de Controle PCC atribuído ao tratamento térmico fornecendo aim, ubídio para projeto de metrado, deenvolvido na Faculdade de Engenharia Química da Univeridade Federal de Uberlândia - UFU, cujo objetivo central é aprofundar o etudo obre alimento proceado termicamente em batelada, etabelecendo modelo para o proceo que englobem apecto tecnológico, de qualidade e de egurança alimentar. Ete etudo foi realizado coniderando uma unidade de proceamento de ervilha em conerva que utiliza recipiente metálico para embalar o produto com o tratamento térmico feito em autoclave fixa, decontínua e que têm o vapor aturado como meio de aquecimento. Ete etudo pode er utilizado como referência, ma não deve er implementado diretamente em nenhuma unidade de proceamento de ervilha, por mai imilare que ejam a operaçõe. O Plano de APPCC deve er elaborado por uma equipe multidiciplinar compota por funcionário que conheçam o proceo e englobar toda a caracterítica e particularidade da unidade de produção em que erá implantado. 1.1 Ecopo a) Abrangência do Etudo: - O etudo abrange dede a recepção de matéria-prima até a tranferência do produto acabado para a ditribuição. Veja fluxograma do proceo no Apêndice I. b) Produto envolvido: - Ervilha em conerva de 200g (peo drenado). c) Modo de utilização do produto: - O produto em etudo é ervilha com almoura envaada em lata recravada. Ete produto pode er conumido frio ou quente. Apó aberto deve er conervado em geladeira por, no máximo, doi dia. Gerente de Produção Gerente Indutrial Data / / Continua.

18 Capítulo 3 Plano APPCC 81 Quadro 3.1 Plano de APPCC (continuação). PLANO DE APPCC Linha de Produção: Ervilha em conerva Data da emião: Janeiro Fora do Ecopo O eguinte iten não foram incluído nete etudo de APPCC: - Etapa de armazenagem, movimentação e expedição. Para etudo prático é neceário que a emprea adote programa que mantenham e garantam a egurança do produto apó a etapa de tranferência para a Ditribuição (Manual de Boa Prática de Armazenagem) além da realização do etudo de APPCC para a área de Ditribuição. - Embalagen, matéria-prima e ingrediente. Para etudo prático é neceário que a emprea adote critério para a contratação de fornecedore que garantam materiai em concordância com a epecificaçõe e exigência legai. 1.3 Participante do Etudo de APPCC - Fanny Ferreira Melo Fávero de Fravet. Obervação: no etudo conduzido pela unidade de proceamento é neceária a definição de uma equipe multidiciplinar integrada por, no mínimo, repreentante da área de qualidade, produção, manutenção, engenharia, deenvolvimento de produto e recuro humano, para a condução do etudo. 2 Organograma (Apêndice II) Será apreentado um organograma implificado, apena a título de exemplificação. Realtae que ete organograma deve coniderar todo o poto de trabalho relevante para a implementação e manutenção do APPCC, endo que para ete poto deve-e decrever, detalhadamente, a autonomia e reponabilidade com relação ao controle e medida preventiva e corretiva relacionada ao PCC. 3 Epecificação do produto - ph: 5,5 a 6,5 - acidez: máximo 0,14% - al: 1 a 1,5 % - vácuo mínimo: 100 mmhg - epaço livre: 3 a 5 mm (SEBRAE, 1996). Continua.

19 82 Capítulo 3 Plano APPCC Quadro 3.1 Plano de APPCC (continuação). PLANO DE APPCC Linha de Produção: Ervilha em conerva Data da emião: Janeiro Identificação do perigo O eguinte perigo foram identificado para a linha de proceamento de ervilha em conerva. 4.1 Microbiológico Exitem muito microrganimo relacionado ao proceamento de ervilha. - Agrupou-e o perigo microbiológico em quatro categoria: bactéria vegetativa patogênica infeccioa, bactéria vegetativa patogênica toxigênica, bactéria eporulada patogênica toxigênica e micotoxina produzida por fungo. O perigo de uma mema categoria têm aproximadamente a mema fonte de contaminação, o memo parâmetro de controle e ão controlado no() memo() PCC(), deta forma, pode-e agrupá-lo em categoria. - Coniderou-e como perigo a preença deta categoria de microrganimo ou o potencial de recontaminação por ela. Citou-e, como exemplo, o microrganimo mai comun de cada categoria (SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL - SENAI/DN, 1999a, 1999b) Bactéria Vegetativa Patogênica - Infeccioa Exemplo: - Litéria monocytogene : vem crecendo no último ano o reconhecimento deta bactéria como um importante patogênico para alimento. Etá dipera no meio ambiente e é encontrada em pequeno número em produto agrícola. - Salmonella pp : é amplamente reconhecida como uma da maiore caua de toxinfecçõe alimentar. A almonella enteritidi é conhecida como a maior cauadora dea toxinfecçõe. A ervilha em conerva deve etar livre de almonella até o ponto de conumo. Portanto, o conumo dete produto em ubmetê-lo a nenhum tipo de cozimento deve er garantido. - Echerichia coli : é um patogênico evero para o homem, deve er coniderado para todo o produto agrícola Bactéria Vegetativa Patogênica - Toxigênica Exemplo: - Staphylococcu : intoxicaçõe alimentare ão cauada por Staphylococcu aureu. O homem é a principal fonte dee microrganimo, ua maior ocorrência pode er atribuída à deficiência na higiene e condiçõe de manipulação de alimento. Continua.

20 Capítulo 3 Plano APPCC 83 Quadro 3.1 Plano de APPCC (continuação). PLANO DE APPCC Linha de Produção: Ervilha em conerva Data da emião: Janeiro Bactéria Eporulada Patogênica Toxigênica Exemplo: - Clotridium botulinum : é a forma mai evera de intoxicação alimentar conhecida para o homem e repreenta o maior perigo para o negócio de unidade de proceamento de alimento. O eporo ão geralmente altamente reitente ao calor e etão preente em quae toda a matériaprima. - Bacillu cereu : é um anaeróbico, eporulado e e apreenta na forma de batonete. Etá preente normalmente no olo, poeira e água. Geralmente é encontrado em planta de proceamento de ervilha. Sua índrome e aemelha à intoxicação alimentar cauada por Staphylococcu Micotoxina Produzida por Fungo (Bolore) - Micotoxina : ão um grupo de metabólico tóxico produzido por bolore. Alguma micotoxina podem afetar, negativamente, a aúde humana e conumida acima de certo nívei. Ela etão preente naturalmente no olo e aociada à fruta e vegetai. Logo, ela ão coniderada contaminante inevitávei que devem er reduzida a nívei aceitávei no produto final. 4.2 Químico Produto de fumigação - A maioria do vegetai, dentre ele a ervilha, utilizado no produto em conerva ão apreentado na forma de grão eco. Durante a armazenagem, no fornecedore ou na fábrica, o vegetai deidratado ão fumigado, geralmente gatoxin (fofeto de alumínio), para eliminar ineto como caruncho. A preença de uma quantidade exceiva deta ubtância no produto acabado deve er coniderada como perigo para o conumidor Produto de Limpeza - Numeroo produto de limpeza ão regularmente utilizado como parte do proceo de produção. A preença de quantidade exceiva dete materiai no produto acabado deve er coniderado um perigo para o conumidor Produto de Deinetização - O proceo de deinetização da fábrica pode utilizar algun produto que deixam reíduo na uperfície do equipamento expoto a ete proceo. A preença deta ubtância no produto acabado deve er coniderada um perigo para o conumidor. Continua.

21 84 Capítulo 3 Plano APPCC Quadro 3.1 Plano de APPCC (continuação). PLANO DE APPCC Linha de Produção: Ervilha em conerva Data da emião: Janeiro Solvente de tinta para codificação da embalagen - Solvente para tinta que erão utilizada na codificação da lata ão regularmente utilizado como parte do proceo de produção. A preença dete material no produto acabado deve er coniderada um perigo para o conumidor. 4.3 Fíico Não foi identificado nenhum perigo fíico para o produto em etudo. 4.4 Alergênico A matéria-prima uada na linha de produção de ervilha não contêm produto primário alergênico. Conidera-e que não exite o potencial de contaminação cruzada por outra linha e produto. Então, nenhum perigo alergênico foi identificado para o produto em etudo. 5 Análie de Rico 5.1 Microbiológico Bactéria Vegetativa Patogênica Infeccioa - Há um alto rico dete microrganimo etarem preente na matéria-prima. Portanto o tratamento térmico adotado deve garantir a eterilização (mínimo 70 C/2min) para eliminar o perigo. - Há um alto rico de apreentação do perigo recontaminação por bactéria vegetativa patogênica infeccioa depoi da eterilização comercial. Toda a operaçõe do proceo de fechamento de embalagem e pó-eterilização devem er definida de forma a eliminar ete perigo Bactéria Vegetativa Patogênica Toxigênica - Há um alto rico do Staphylococcal aureu etar preente na matéria prima. A toxina produzida por ete microrganimo ão capaze de obreviver ao proceo de eterilização. Como o microrganimo vai er controlado pelo proceo de eterilização (mínimo 70 C/2min). Pode-e concluir que exitem mecanimo capaze de eliminar ete perigo. - Há um alto rico de apreentação do perigo recontaminação por bactéria vegetativa patogênica toxigênica depoi da eterilização comercial. Toda a operaçõe do proceo de fechamento de embalagem e pó-eterilização devem er definida de forma a eliminar ete perigo. Continua.

22 Capítulo 3 Plano APPCC 85 Quadro 3.1 Plano de APPCC (continuação). PLANO DE APPCC Linha de Produção: Ervilha em conerva Data da emião: Janeiro Bactéria Eporulada Patogênica Toxigênica - Há um alto rico de apreentação do perigo bactéria eporulada patogênica como o Clotridium botulinum, que etá preente em matéria-prima. Exite a poibilidade dete microrganimo crecerem e produzirem a toxina em ph > 4,6. A toxina produzida por ete microrganimo ão termolábei. Portanto, o tempo de proceo adotado deve garantir a eterilização comercial para eliminar o perigo. Ete controle também elimina o perigo cauado por toda a bactéria eporulada patogênica preente no produto in natura Micotoxina Produzida por Fungo - Muito bolore podem crecer em planta de proceamento de alimento e ob certa condiçõe climática podem produzir toxina conhecida como micotoxina. Alguma micotoxina, que não ão eliminada pelo tratamento térmico, podem cauar doença no homem e no animai. Ee não é um perigo para vegetai deidratado, no cao da ervilha. De acordo com a recomendaçõe do F.D.ª, controle da qualidade do materiai in natura e rejeição de lote com alto nívei de contaminação por bolore é uado para eliminar ete perigo. Portanto, conidera-e o perigo de contaminação por micotoxina de baixo rico. 5.2 Químico Produto de fumigação - Coniderou-e que proceo de fumigação é rigidamente controlado de forma a garantir que nenhuma quantidade reidual, acima do valor etabelecido pela legilação, eja encontrada no produto acabado. Portanto, coniderou-e ete perigo de baixo rico Solvente de tinta para codificação da embalagen - Coniderou-e que o procedimento de manueio de olvente, na unidade de produção em etudo, garantem a não contaminação do produto acabado por eta ubtância. Portanto, coniderou-e ete perigo de baixo rico Produto de Limpeza - Coniderou-e que o procedimento de limpeza, na unidade de produção em etudo, garantem a não contaminação do produto acabado por eta ubtância. Portanto, coniderou-e ete perigo de baixo rico Produto de Deinetização - Coniderou-e que o procedimento de deinetização e procedimento de higienização, na unidade de produção em etudo, garantem a não contaminação do produto acabado por eta ubtância. Portanto, coniderou-e ete perigo de baixo rico. Continua.

23 86 Capítulo 3 Plano APPCC Quadro 3.1 Plano de APPCC (continuação). PLANO DE APPCC Linha de Produção: Ervilha em conerva Data da emião: Janeiro 2006 Sumário da análie de rico: todo o perigo identificado ão controlado e, portanto, não comprometem a aúde do conumidor. 6 Sumário do Plano de APPCC (Apêndice III) 7 Dado de validação O iten etabelecido no Plano de APPCC foram reavaliado e verificado, atravé de conulta bibliográfica detacando-e: GAVA, A. J. Princípio de Tecnologia de Alimento. São Paulo, Editora Nobel, p. GERMANO, P. M. L. & GERMANO, M. I. S. Higiene e Vigilância Sanitária do alimento. 2. ed. São Paulo, Editora Varela, p. INSTITUTO DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS-ITAL. Alimento enlatado: princípio de controle do proceo térmico, acidificação e avaliação do fechamento de recipiente. Campina, 4. ed p. SERVIÇO BRASILEIRO DE APOIO ÀS MICRO E PEQUENAS EMPRESAS-SEBRAE, Belo Horizonte. Como tornar-e um produtor de conerva. Belo Horizonte, p. SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL-SENAI/DN, Braília. Elemento de apoio para o itema APPCC. Braília, p. (Série Qualidade e Segurança Alimentar. Projeto APPCC). Convênio CNI/SENAI/SEBRAE (a). SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL-SENAI/DN, Braília. Guia para elaboração do plano APPCC: fruta, hortaliça e derivado. Braília, p. (Série Qualidade e Segurança Alimentar. Projeto APPCC). Convênio CNI/SENAI/SEBRAE (b). SILVA, J. A. Tópico da tecnologia do alimento. São Paulo, Ed. Varela, p. Obervação: no etudo conduzido pela unidade de proceamento é neceário a definição de uma equipe multidiciplinar integrada por, no mínimo, repreentante da área de qualidade, produção, manutenção, engenharia, deenvolvimento de produto e recuro humano para validação do Plano de APPCC, que deve proceder a validação com verificação na linha de produção (on the job). Continua.

24 Capítulo 3 Plano APPCC 87 Quadro 3.1 Plano de APPCC (continuação). PLANO DE APPCC Linha de Produção: Ervilha em conerva Data da emião: Janeiro 2006 Sumário do plano: O Plano de APPCC erá utilizado como referência para a modelagem do proceo de eterilização térmica em autoclave à batelada de ervilha em conerva. 8 Plano de Implementação Deve-e etabelecer um cronograma de implementação com atividade, reponávei e prazo para a implementação do etudo na linha de produção. Para o objetivo dete etudo ete item não e aplica. 9 Informaçõe relevante Nete item, deve-e citar toda a documentação e fonte utilizada como referência para a elaboração do plano, tai como: - Norma e livro técnico. - Política de Recall. - Manual de Boa Prática de Fabricação, Armazenagem e Tranporte. - Manual técnico do produto químico utilizado diretamente na linha de proceamento. - Protocolo de Qualidade. - Dado e regitro do MIP (Manejo Integrado de Praga). 10 Plano de verificação - Deve-e etabelecer um roteiro para a verificação do plano implementado, definindo-e indicadore de deempenho, principalmente no que e refere à medida e açõe para controle do PCC, com análie de tendência, verificação da açõe corretiva e preventiva adotada e e ete conjunto de medida tem ido efetivo para garantir a egurança do conumidore. Define-e a reponabilidade e freqüência de e realizar eta verificação de acordo com a realidade de cada emprea. Como exemplo, pode-e adotar uma verificação a cada ei mee, endo o getor da qualidade o reponável pela condução da mema. Preferencialmente a equipe não eve er formada apena por membro que ão reponávei direto pelo Plano de APPCC, proporcionando, deta forma, maior imparcialidade e eficiência da verificação e identificação de eventuai oportunidade de melhoria. Para o objetivo dete etudo ete item não e aplica. 11 Recomendaçõe - No etudo conduzido pela unidade de proceamento ete item deve regitrar toda a ugetõe e quetõe relevante para a produção e o negócio como um todo, levantada durante o trabalho, ma que não faziam parte do ecopo do etudo de APPCC. Para o objetivo dete etudo ete item não e aplica.

25 88 Capítulo 3 Plano APPCC 3.6 Comentário obre o Plano de APPCC propoto O Plano de Análie de Perigo e Ponto Crítico de Controle propoto coniderou o proceamento de ervilha em conerva, envaada em recipiente metálico e eterilizada em autoclave fixa, decontínua, aquecida por meio de vapor aturado. Identificou-e o Ponto Crítico de Controle (PCC) atribuído ao tratamento térmico de ervilha em conerva, definindo-e o parâmetro ideai para operação do proceo. O etudo realizado motrou também que a letalidade microbiológica do proceo pode er definida como função objetivo monitorada para propóito de controle, motrando-e adequada para a garantia da egurança alimentar do produto. A informaçõe e parâmetro levantado no plano, proporcionaram o deenvolvimento de modelo abrangente, tanto no apecto de egurança, como no tecnológico e de qualidade. Conclui-e que a elaboração do Plano de Análie de Perigo e Ponto Crítico de Controle contribuiu ignificativamente para a determinação do proceo de conervação de alimento e cumprimento do objetivo propoto nete trabalho.

26 CAPÍTULO 4 MODELAGEM DO PROCESSO DE ESTERILIZAÇÃO EM BATELADA Nete capítulo é apreentado um modelo matemático repreentativo para o proceo de eterilização em autoclave à batelada. O modelo matemático decreve a tranferência de calor no interior de grão de ervilha, o comportamento térmico da lata com almoura e de uma autoclave à batelada durante um proceo de eterilização. O modelo prevê também a poibilidade de determinação da letalidade microbiológica aociada a ete proceo de conervação. A eçõe e apreentam um etudo obre a propriedade fíico-química da ervilha e da almoura, repectivamente. Na eqüência, ão apreentado o modelo da tranferência de calor na ervilha (eção 4.2), na lata (eção 4.4), no itema de eterilização (eção 4.5) e o modelo de letalidade do proceo (eção 4.3). 4.1 Propriedade Fíico-Química da Ervilha em Conerva A propriedade fíico-química da ervilha (denidade, calor epecífico, condutividade térmica e difuividade térmica) foram avaliada em função da temperatura e compoição do produto Etimativa da Propriedade da Ervilha A Tabela 4.1 apreenta a compoição centeimal para o grão de ervilha, compoto em ua maior parte por água e carboidrato diponívei (excluindo a fibra). O principai componente da ervilha ão: proteína, lipídio, carboidrato, fibra, cinza e água. A propriedade térmica da ervilha foram calculada a partir do modelo propoto por Choi e Oko (1986), conforme decrito a eguir.

27 90 Capítulo 4 Modelagem do Proceo de Eterilização em Batelada Tabela 4.1 Compoição da ervilha cozida (adaptado de UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO USP, 2005 ) Compoição Unidade Valor por 100g Água g 67,69 Proteína g 9,43 Lipídio totai g 0,51 Carboidrato diponívei g 16,28 Cinza g 0,84 Fibra alimentar total g 5, Etimativa da Denidade da Ervilha A denidade da ervilha foi determinada utilizando-e correlaçõe para cada componente, em função da temperatura (CHOI; OKOS, 1986). ρ = (4.1) 3 1 1,3299x10 5,1840x10 T proteina ρ = (4.2) 2 1 9, 2559x10 4,1757x10 T lipidio ρ (4.3) 3 1 =1,5991x10 3,1046x10 T carboidrato ρ = (4.4) 3 1 1,3115x10 3, 6589x10 T fibra ρ (4.5) 3 1 =2,4238x10 2,8063x10 T cinza ρ = 9,9718x10 + 3,1439x10 T 3,7574x10 T (4.6) água A denidade do grão (ρ ) é determinada em função da fração máica ( X componente (n), conforme: W n ) de cada ρ = 1 W ( X n / ρ ) n (4.7) A Figura 4.1 motra o comportamento da denidade variando com a temperatura. Obervou-e que o valor médio para a faixa de o C foi 1076,6755 kg/m 3. Ee valor é 10% uperior ao valor (980 kg/m 3 ) reportado por Fellow (2000), coniderando contante para uma faixa de temperatura de 15 a 85 C para o grão de ervilha. A análie do comportamento da denidade da ervilha na faixa de interee indica que a mema ofre apena pequena variaçõe, e nete etudo, erá adotado o eu valor médio.

28 Capítulo 4 Modelagem do Proceo de Eterilização em Batelada 91 denidade_ (kg/m^3) T(oC) Figura 4.1 Perfil da denidade da ervilha em função da temperatura Etimativa do Calor Epecífico da Ervilha A partir do modelo matemático propoto abaixo, determinou-e o calor epecífico da ervilha, por componente, em função da temperatura (CHOI; OKOS, 1986). c 2, , 2089x10 1,3129x10 T pproteina = + (4.8) c 1,9842 1, 4733x10 T 4,8008x10 T plipidio = + (4.9) c =1,5488+1,9625x10 T 5,9399x10 T (4.10) pcarboidrato c 1,8459 1,8306x10 T 4, 6509x10 T pfibra = + (4.11) c 1, ,8896x10 T 3, 6817x10 T pcinza = + (4.12) c 4,1762 9, 0864x10 T 5, 4731x10 T p água = + (4.13) O calor epecífico da ervilha é determinada em função da fração máica de cada componente conforme a Eq.(4.14): c w ( c X ) = (4.14) p pn n A Figura 4.2 apreenta o comportamento do calor epecífico variando com a temperatura. Oberva-e que o valor médio encontrado foi 3,4492 kj/kg C, endo 4,5%

29 92 Capítulo 4 Modelagem do Proceo de Eterilização em Batelada maior do que o valor 3,300 kj/kg C, reportado por Fellow (2000), valor ete apreentado para uma faixa de temperatura de 15 a 85 C, para o grão de ervilha. Verificou-e, também, que o calor epecífico da ervilha ofre pequena variaçõe, na faixa de interee e, nete etudo, erá coniderado um valor médio. Cp_ (kj/kg oc) T(oC) Figura 4.2 Perfil do calor epecífico da ervilha em função da temperatura Etimativa da Condutividade Térmica da Ervilha A partir do modelo matemático propoto abaixo, determinou-e a condutividade térmica da ervilha, por componente, em função da temperatura (CHOI; OKOS, 1986) k =1,7881x10 +1,1958x10 T-2,7178x10 T (4.15) proteina k 1,8071x10 2, 760x10 T 1, 7749x10 T lipidio = (4.16) k 2, 0141x10 1,3874x10 T 4,3312x10 T carboidrato = + (4.17) k 1,8331x10 1, 2497x10 T 3,1683x10 T fibra = + (4.18) k 3, 2962x10 1, 4011x10 T 2,9069x10 T cinza = + (4.19) k 5,7109x10 1,7625x10 T 6,7036x10 T água = + (4.20)

30 Capítulo 4 Modelagem do Proceo de Eterilização em Batelada 93 A condutividade térmica pode er calculada em função da fração volumétrica de cada componente, conforme: k = k X (4.21) V n n endo: X V n W Xn = ρ ρ W ( X ) n n n (4.22) A Figura 4.3 motra o comportamento da condutividade térmica variando com a temperatura. k_ (kj/m oc min) T(oC) Figura 4.3 Perfil da condutividade térmica da ervilha em função da temperatura. Oberva-e, na Figura 4.3, que o valor médio encontrado é dado por 0,0345 kj/m C min, aproximando-e do valor encontrado na literatura (3,6% maior) por Akterian e Fikiin (1994), Akterian (1999), Akterian et al. (1998) (igual a 0,0333 kj/m C min, valor coniderado contante para uma faixa de temperatura de 25 a 130 C para purê de ervilha) e (64% maior) que o valor reportado por Fellow (2000) (0,021 kj/m C min, valor coniderado contante para uma faixa de temperatura de 25 a 130 C para grão de ervilha). Verificou-e, também, que a condutividade térmica da ervilha ofre pequena variaçõe, na faixa de interee e, nete etudo, erá coniderado um valor médio.

31 94 Capítulo 4 Modelagem do Proceo de Eterilização em Batelada Etimativa da Difuividade Térmica da Ervilha A partir do modelo matemático abaixo, determinou-e a difuividade térmica da ervilha, por componente, em função da temperatura (CHOI; OKOS, 1986) α = 6,8714x10 + 4, 7578x10 T 1, 4646x10 T (4.23) proteina α =9,8777x10 1, 2569x10 T 3,8286x10 T (4.24) lipidio α = 8, 0842x10 + 5,3052x10 T 2,3218x10 T (4.25) carboidrato α = 7,3976x10 + 5,1902x10 T 2, 2202x10 T (4.26) fibra α = 1, 2461x10 + 3, 7321x10 T 1, 2244x10 T (4.27) cinza α = 1,3168x10 + 6, 2477x10 T 2, 4022x10 T (4.28) água por: A difuividade térmica em função da fração volumétrica de cada componente é dada V α = α X n n (4.29) A análie do valor etimado pela Equação (4.29) pode er feita com reultado obtido a partir da Equação (4.30). A difuividade térmica, calculada a partir da Equação (4.29), apreentou um valor médio de 9, m 2 /min e quando calculada a partir da Equação (4.30), baeada na correlaçõe invetigada, apreentou um valor de 9, m 2 /min. Pode-e obervar que a dua equaçõe geraram reultado emelhante, cujo valore etão próximo ao valor encontrado na literatura (2,9% maior e 1,4% maior, repectivamente) por Akterian e Fikiin (1994), Akterian (1999), Akterian et al. (1998) (8,88x10-6 m 2 /min, para purê de ervilha em uma faixa de temperatura entre 25 e 130 C). k α = (4.30) ρ cp A Figura 4.4 motra o comportamento da difuividade térmica variando com a temperatura. Verificou-e, também, que a difuividade térmica da ervilha ofre pequena variaçõe, na faixa de interee e, nete etudo, erá coniderado um valor médio.

32 Capítulo 4 Modelagem do Proceo de Eterilização em Batelada 95 alfa_ (m^2/min) 9.4e e e e e e e e e e-006 T(oC) Figura 4.4 Perfil da difuividade térmica da ervilha em função da temperatura, endo o perfil ( _ - _ -) gerado pela Equação (4.29) e o perfil ( ) gerado pela Equação (4.30) Etimativa da Propriedade da Salmoura O produto ervilha em conerva é apreentado em recipiente contendo grão de ervilha dipero em almoura. O parâmetro do produto e do proceo adotado para a etimativa da propriedade térmica da almoura, foram: Dimenõe da lata cilíndrica: Altura: 0,0841 m; Raio: 0,0363 m; Volume: 3, m 3. Parâmetro do proceo: Coeficiente de troca térmica, por convecção natural, entre a uperfície da lata e o meio de aquecimento hlret = 50 kj/m 2 C min; Temperatura inicial da almoura (fluido): T = 60 C; 0f Temperatura de eterilização: TRET = 122 C.

33 96 Capítulo 4 Modelagem do Proceo de Eterilização em Batelada A almoura é formulada a partir de água potável adicionada de al (cloreto de ódio) e açúcar. Nete etudo, coniderou-e uma almoura contendo 2% de al e 3% de açúcar, que correpondem a valore amplamente utilizado na indútria (SERVIÇO BRASILEIRO DE APOIO ÀS MICRO E PEQUENAS EMPRESAS SEBRAE, 1996). A temperatura inicial da almoura adicionada ao vegetai em conerva tem, geralmente, valore entre 80 e 90 C. Com o objetivo de englobar a condiçõe crítica de proceamento, adotou-e o valor de 60 C para a temperatura inicial da almoura, eta condição que pode ocorrer devido a falha no aquecimento da almoura e/ou a um tempo exceivo de epera da lata envaada, ante de er dado início ao proceo de eterilização, o que levaria a uma redução na temperatura da almoura. Como a almoura é compota por 95% de água, o parâmetro termo-fíico da almoura foram etimado coniderando apena ete componente. A propriedade térmica da almoura foram calculada a partir do modelo propoto por Choi e Oko (1986) Etimativa da Denidade da Salmoura A denidade da almoura, em função da temperatura, é etimada com a Equação (4.31) (CHOI; OKOS, 1986) ρ = + (4.31) f 9,9718x10 3,1439x10 T 3,7574x10 T A Figura 4.5 motra o comportamento da denidade da almoura variando com a temperatura. A denidade média encontrada foi de 965,2 kg/m 3. Fellow (2000) apreenta o valor de 1000 kg/m 3 para a denidade da água a 0 C. Neta temperatura, a Equação 4.27 forneceu o valor de 997,18 kg/m 3, menor que o definido na literatura em apena 0,28%. Logo, pode-e concluir que a equação upracitada motrou-e adequada para etimar a variação da denidade do fluido em função da temperatura. Verificou-e, também, que a denidade da almoura ofre pequena variaçõe, na faixa de interee e, nete etudo, erá coniderado um valor médio.

34 Capítulo 4 Modelagem do Proceo de Eterilização em Batelada 97 denidade_f (kg/m^3) T(oC) Figura 4.5 Perfil da denidade da almoura em função da temperatura Etimativa do Calor Epecífico da Salmoura O calor epecífico da almoura, em função da temperatura, é etimado com a Equação (4.32) (CHOI; OKOS, 1986). c 4,1762 9, 0864x10 T 5, 4731x10 T pf = + (4.32) A Figura 4.6 motra o comportamento do calor epecífico da almoura variando com a temperatura. Oberva-e que o valor médio foi de 4,2149 kj/kg C. Cp_f (kj/kg oc) T(oC) Figura 4.6 Perfil do calor epecífico da almoura em função da temperatura.

35 98 Capítulo 4 Modelagem do Proceo de Eterilização em Batelada Lewi (1996) reportou o valor de 4,18 kj/kg C, para o calor epecífico da água a 15 C. Neta temperatura, a Equação (4.32), forneceu o valor de 4,1762 kj/kg C, menor que o definido pela literatura em apena 0,09%. Logo, pode-e concluir que a equação upracitada motrou-e adequada para etimar a variação do calor epecífico em função da temperatura. Verificou-e, também, que o calor epecífico da almoura ofre pequena variaçõe, na faixa de interee e, nete etudo, erá coniderado um valor médio Etimativa da Condutividade Térmica da Salmoura A condutividade térmica da almoura, em função da temperatura, é etimada pela Equação (4.33) (CHOI; OKOS, 1986). k 5,7109x10 1,7625x10 T 6,7036x10 T f = + (4.33) A Figura 4.7 motra o comportamento da condutividade térmica da almoura variando com a temperatura. Obervou-e um valor médio de 0,0404 kj/m C min. Fellow (2000) apreentou o valor de 0,0342 kj/m C min para uma temperatura de 0 C, neta temperatura a Equação (4.33), forneceu o valor de 0,0307 kj/m C min, menor que o definido pela literatura em 10%. Diante do reultado, conclui-e que o reultado da equação upracitada motrarame adequado para etimar a variação da condutividade térmica como função da temperatura. Verificou-e, também, que a condutividade térmica da almoura ofre pequena variaçõe, na faixa de interee e, nete etudo, erá coniderado um valor médio. k_f (kj/m oc min) T(oC) Figura 4.7 Perfil da condutividade térmica da almoura em função da temperatura.