Desenvolvimento e estudo de um sistema de pasteurização de leite

Abstract

O leite é a matéria-prima para a indústria de laticínios, o segundo maior segmento na indústria alimentícia brasileira em 2018. Como o leite é um substrato altamente nutritivo, ele é um meio de cultivo de microorganismos, úteis para a produção de fermentados, mas também de patógenos causadores de moléstias como tuberculose, brucelose e febre Q. Para prevenir este risco e aumentar a vida de prateleira do produto, a pasteurização foi desenvolvida. Neste trabalho está ilustrado um estudo de caso, onde foi desenvolvida e estudada uma instalação de uma pasteurizadora de leite de consumo. Foi elaborado um Diagrama de Fluxo de Processo com o uso do software DWSim; o estudo térmico do trocador de calor do tipo placa foi feito e constatou a afirmação da literatura de que os modelos correlacionais de coeficientes globais de troca térmica para trocadores de calor do tipo placa não se adequam com os valores reportados na literatura; a análise de sensibilidade da área total do sistema versus a temperatura de saída do regenerador versus áreas destinadas ao aquecimento indicou um comportamento interessante entre a área de 0,2m² e 0,3m³: há um intervalor de área total onde a área de 0,2m² é superior à área de 0,3m² mas esse valor se inverte com o aumento da área. O consumo energético do sistema foi calculado em 49,7 (J/kg leite pasteurizado) e demonstrou-se também que o uso do regenerador apresenta uma economia energética de 46,2% (sem o uso do regenerador), o que faz desse equipamento essencial para a operação eficiente do sistema. A redução decimal do microorganismo alvo (Coxiela burnetii) foi calculada em 8 ordens de grandeza para um tempo de retenção de 18 segundos bem como as dimensões do tubo de retenção foram calculadas em 2’’ x 112 cm de comprimento

Milk is the raw material for the dairy industry, the second largest segment in the brazilian food industry in 2018. As milk is a highly nutritious substrate, it is a culture medium for microorganisms, useful for the production of fermented products, but also for pathogens that cause diseases such as tuberculosis, brucellosis and Q fever. To prevent this risk and increase the shelf life of the product, pasteurization was developed. In this work, a case study is illustrated, where a pasteurizing installation for drinking milk was developed and studied. A process flow diagram was prepared using the DWSim software; the thermal study of the gasketed-type heat exchanger was carried out and concluded the assertion in the literature that the correlational models of global thermal exchange coefficients for gasketed-type heat exchangers do not match the values reported in the literature; the sensitivity analysis of the total area of the system versus the regenerator output temperature versus areas destined for heating indicated an interesting behavior between the areas of 0.2m² and 0.3m³: there is a range of total area where the area of 0.2m² provides better heat recovery than the area of 0.3 m², but this value is inverted as the total area increases. The energy consumption of the system was calculated at 49.7 (J/kg pasteurized milk) and it was also demonstrated that the use of the regenerator presents an energy saving of 46.2% (compared to without the use of the regenerator), which makes this equipment essential for the efficient operation of the system. The decimal reduction of the target microorganism (Coxiela burnetii) was calculated in 8 orders of magnitude for a retention time of 18 seconds as well as the dimensions of the retention tube were calculated in 2’’ x 112 cm in length.