Desenvolvimento de aplicador de micro-ondas para processamento térmico contínuo de alimentos líquidos

• Processo: 23/13161-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos - Engenharia de Alimentos
• Pesquisador responsável: Jorge Andrey Wilhelms Gut
• Beneficiário: Jorge Andrey Wilhelms Gut
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Carmen Cecilia Tadini ; Edmilson Renato de Castro ; Eduardo Victor dos Santos Pouzada ; Guilherme Russo ; Renata Borges do Nascimento
• Assunto(s): Alimentos Micro-ondas Modelos matemáticos Pasteurização Tratamento térmico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Alimentos | Micro-ondas | modelagem matematica | Pasteurização | tratamento térmico | Tratamento térmico

Resumo

A eletrificação de processos industriais de aquecimento, associada ao uso de fontes renováveis e limpas de energia elétrica, tem potencial para a redução de emissões e aumento de eficiência energética. A irradiação por micro-ondas é umas das eletro-tecnologias disponíveis e este projeto contempla seu uso na indústria de alimentos, mas especificamente no processamento térmico contínuo de alimentos líquidos, tais como sucos, polpas e leite. Tal processamento visa a inativação de microrganismos e enzimas e trocadores de calor são usados para o aquecimento em fluxo contínuo. Objetiva-se desenvolver, construir e testar um aplicador de micro-ondas para o aquecimento eficiente de alimentos fluidos. O rápido aquecimento volumétrico pelas micro-ondas, sem o uso de superfícies superaquecidas, reduz perdas nutricionais e de qualidade, além de permitir o uso eficiente de uma energia limpa. Entretanto, o projeto de uma cavidade para aquecimento em fluxo contínuo é uma tarefa complexa por envolver acoplamento entre eletromagnetismo, escoamento e aquecimento. Principais desafios são a homogeneidade do aquecimento que pode comprometer a inocuidade do produto e a eficiência energética na absorção de potência. Para abordar este desafio, simulação numérica multifísica será usada para modelar uma cavidade multimodo operando a 2,45 GHz. A melhoria da distribuição volumétrica da energia será buscada pelo uso de geometrias não convencionais na investigação do acoplamento entre gerador e carga. O protótipo será construído e conectado à linha de transmissão de micro-ondas, instrumentação de monitoramento de potência e uma linha de processamento térmico (bomba alimentadora, tubo de retenção, resfriador e gerador de água gelada). Testes serão realizados com um alimento modelo para validação e refinamento do modelo, antes de avançar para uma aplicação práticas com um alimento real. O desenho da cavidade está sujeito à proteção de propriedade intelectual e a tecnologia desenvolvida pode beneficiar pequenos e médios produtores, além de contribuir com o avanço científico nesta área de conhecimento. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

RUSSO, GUILHERME; GUT, JORGE A. W.; BOLDOR, DORIN. Multiphysics modeling and validation of a microwave applicator with a three-stub tuner for the continuous flow pasteurization of fruit juices with low reflection. FRONTIERS IN SUSTAINABLE FOOD SYSTEMS, v. 9, p. 14-pg., 2025-03-26. (23/13161-4, 13/07914-8)