Um produto estável de baixa acidez é processado pelo sistema UHT com as seguintes especificações.
- Vazão
- Diâmetro do tudo de retardo (D)
- Comprimento total do tubo de retardo
- Viscosidade
Pa.s
- Densidade
- Expansão Térmica (TE)= 8%
Determine a temperatura de processamento (T) requerida para que seja alcançada 4 reduções decimais da população de C. sporogenes.
Determine a temperatura de processamento (T) requerida para que seja alcançada 4 reduções decimais da população de C. sporogenes.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Você tem um produto que passa pelo sistema UHT (Ultra High Temperature) e precisa descobrir qual a temperatura de processamento necessária para reduzir a população de C. sporogenes em 4 casas decimais. Para isso, vamos precisar usar conceitos de fluxo, volume, tempo de residência e a relação entre temperatura e a redução de microrganismos. Vamos resolver isso passo a passo!
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o tempo de residência do produto no tubo de retardo. O tempo de residência é basicamente quanto tempo o produto fica no sistema UHT, o que é crucial para garantir que os microrganismos sejam eliminados.
Para calcular o tempo de residência (
), usamos a fórmula:
Onde:
-
é o volume do tubo. -
é a vazão.
Passo 3
Vamos calcular o volume do tubo de retardo. O volume de um tubo cilíndrico é dado por:
Onde:
-
é o diâmetro do tubo. -
é o comprimento do tubo.
Primeiro, vamos converter o diâmetro de milímetros para metros:
Agora, calculando o volume:
Passo 4
Agora, vamos converter a vazão de litros por minuto para metros cúbicos por segundo para manter as unidades consistentes:
Convertendo para segundos:
Passo 5
Agora, calculamos o tempo de residência usando a fórmula
:
Então, o produto fica aproximadamente 5,39 segundos no tubo de retardo.
Passo 6
Para alcançar uma redução de 4 casas decimais na população de C. sporogenes, precisamos entender como a temperatura de processamento influencia essa redução. A redução é geralmente calculada usando o D-valor, que é o tempo necessário para reduzir a população de microrganismos em 1 log (ou seja, reduzir para 10% do original) a uma temperatura específica.
A redução total (
) é dada por:
Onde:
-
é a redução total desejada (4 log neste caso). -
é o tempo de residência. -
é o D-valor na temperatura .
Rearranjando para encontrar
:
Passo 7
Agora, precisamos relacionar o D-valor com a temperatura. Geralmente, essa relação é descrita pela Equação de Arrhenius, que relaciona a taxa de reação (ou no nosso caso, a redução de microrganismos) com a temperatura:
Onde:
-
é o D-valor em uma temperatura de referência . -
é a energia de ativação. -
é a constante dos gases (8,314 J/mol·K). -
é a temperatura desejada em Kelvin.
No entanto, como a questão não fornece
nem
, vamos assumir que essas informações são conhecidas ou usar dados típicos para C. sporogenes. Por exemplo, suponha que
segundos a
(373 K) e
kJ/mol.
Passo 8
Vamos rearranjar a Equação de Arrhenius para resolver para
:
Sabemos que
s, então:
Calculando os valores:
Isolando a parte com
:
Dividindo ambos os lados por 6013:
Isolando
:
Calculando
:
Convertendo para Celsius:
Resposta
Para alcançar uma redução de 4 casas decimais na população de C. sporogenes, a temperatura de processamento requerida é aproximadamente 58,85°C.
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) irá gelatinizar, aumentando o calor específico do produto (
). A temperatura crítica de mudança acontece no meio do processamento térmico (
. Desenhar o gráfico de
versos tempo de processo, considerando a formulação anterior (sem o novo componente) e com a nova formulação. Mostrar as duas curvas no mesmo gráfico e explicar o comportamento das mesmas.
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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:
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)
- Comprimento do tudo de retardo de passagem única
- Diâmetro do tudo de retardo (D)
- Temperatura de Processamento
- Assumir escoamento laminar
Calcule oentregue pela linha de retardo.
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.
- Temperatura do tubo de retardo
- Vazão média
- Diâmetro do tudo de retardo (D)
- Expansão Térmica (TE)= 7,5%
- Viscosidade
Pa.s - Densidade
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