Secagem e processamento térmico de alimentos: avaliação experimental e modelagem matemática

Abstract

Este trabalho apresenta um modelo matemático que descreve a transferência de calor e massa do cozimento do peito de frango dentro de um forno convectivo. Considerou-se que a transferência de calor entre o peito de frango e o interior do forno ocorre através dos mecanismos de convecção e radiação, sendo considerado o resfriamento evaporativo devido a evaporação superficial. E da superfície do produto para o centro o mecanismo considerado foi o de condução, segundo a Lei de Fourier. A transferência de massa foi considerada através da difusão de água (Lei de Fick) dentro da carne e pelo fenômeno de evaporação e gotejamento de água na superfície. As equações que governam esses fenômenos foram implementadas no software COMSOL Multiphysics 5.5. O modelo matemático 3D foi resolvido numericamente pelo método dos elementos finitos e validado com dados experimentais de temperatura do centro do produto e umidade em base seca, utilizando uma geometria simples. Após a validação, o modelo foi aplicado a uma geometria nas dimensões reais do peito de frango que foi obtida utilizando técnicas de fotogrametria. O modelo forneceu detalhadas informações transientes sobre temperatura e umidade do produto. Além disso, uma análise paramétrica e de condições de processo indicou o impacto da difusividade, taxa de gotejamento, temperatura do forno e umidade relativa na perda de umidade da carne e no tempo de cozimento. Por fim, o modelo matemático construído se mostra apropriado para ser aplicado em estudos de caso de condições de processo, predição de parâmetros de qualidade, desenvolvimento de produtos e equipamentos, como fornos domésticos e industriais.