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Um produto de baixa acidez de vida útil estável é envasado assepticamente através de um sistema UHT com uma linha de retardo a quente de passagem única, com as seguintes especificações:
  • Vazão máxima (incluindo a expansão térmica) (Qmax )=18 L / min
  • Comprimento do tudo de retardo de passagem única (L)=3 m
  • Diâmetro do tudo de retardo (D) =0,05 m
  • Temperatura de Processamento (T)=135^circ C
  • Assumir escoamento laminar
    Calcule o F0 entregue pela linha de retardo.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão tá pedindo. A gente tem um sistema UHT (Ultra Alta Temperatura) que embala um produto com baixa acidez e vida útil estável. O sistema tem uma linha de retardo a quente de passagem única com algumas especificações: vazão máxima, comprimento, diâmetro, e temperatura de processamento. A gente precisa calcular o entregue por essa linha de retardo. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre escoamento de fluidos e cálculos térmicos em processos de esterilização.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é o . O é uma medida que representa o poder estéril do processo, ou seja, a quantidade de destruição de microorganismos equivalente a manter seu produto a 121,1°C por um minuto. Ele é usado para garantir que o produto esteja devidamente esterilizado.

Passo 3

Como a linha de retardo está operando a 135°C, que é uma temperatura diferente dos 121,1°C padrão, precisamos ajustar o para essa diferença de temperatura. Isso envolve calcular o tempo equivalente neste novo ponto de temperatura.

Passo 4

Para ajustar o F0 = t times 10^T - 121,1z , usamos a seguinte fórmula:
Onde:
  • é o tempo de processamento a 135°C
  • é a temperatura de processamento (135°C)
  • é o coeficiente de variação de temperatura (geralmente 10°C para muitos microorganismos)

Passo 5

Primeiro, precisamos determinar o tempo que o produto passa na linha de retardo. Para isso, podemos usar a vazão máxima , o comprimento , e o diâmetro para calcular a velocidade do fluido e, consequentemente, o tempo de residência.

Passo 6

Vamos calcular a área da seção transversal da linha de retardo usando o diâmetro fornecido:
A = pi ( D2 )^2 = pi ( 0,052 )^2 approx 0,00196 , m^2

Passo 7

Agora, vamos calcular a velocidade do fluido v = QmaxA = 18 , L/min0,00196 , m^2 usando a vazão máxima 18 , L/min = 0,018 , m^3/min :
v = 0,0180,00196 approx 9,18 , m/min
Primeiro, convertemos 18 L/min para m³/min:
Então:

Passo 8

Com a velocidade t = Lv = 39,18 approx 0,327 , min calculada, podemos determinar o tempo de residência 0,327 , min times 60 approx 19,6 , segundos na linha de retardo de comprimento :
Convertendo para segundos:

Passo 9

Agora, aplicamos a fórmula do F0 = 0,327 times 10^135 - 121,110 = 0,327 times 10^1,39 approx 0,327 times 24,55 approx 8,02 com , , e :

Resposta

O entregue pela linha de retardo é aproximadamente 8,02 minutos.

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