Simulación numérica de los perfiles de temperatura y velocidad durante la pasteurización de alimentos líquidos viscosos:efecto de la orientación del envase

Abstract

La pasteurización por calor es uno de los procesos más utilizados para extender el período de aptitud de alimentos y hacerlos más seguros para el consumo humano. Sin embargo durante la aplicación del mismo se producen, inevitablemente, en el alimento pérdidas de componentes nutricionales y organolépticos. Para poder minimizar dichas pérdidas es necesario conocer la evolución y distribución de la temperatura en el alimento durante el proceso térmico. Sin embargo en el caso de alimentos fluidos la obtención de esta información en forma experimental resulta dificultosa, ya que el empleo de sensores de temperatura puede modificar los patrones de flujo y distribución de temperaturas. Por otro lado se ha observado que cambios en la orientación del envase resultan en modificaciones de dichos patrones y por consiguiente en los tiempos de proceso y pérdidas de calidad. En base a lo anterior se propone como objetivo de este trabajo evaluar la influencia de la orientación del envase sobre la transferencia de calor y variaciones de componentes de calidad durante el proceso de pasteurización de un alimento líquido viscoso envasado en botella de vidrio. Para ello se desarrolló un modelo de simulación que permitió predecir los perfiles de temperatura y velocidad, durante el calentamiento por convección natural. Dicho fenómeno fue modelado a través de las ecuaciones de continuidad, conservación de momento y energía, las cuales fueron resueltas numéricamente por el Método de Elementos Finitos (MEF) mediante el software COMSOLTM Multiphysics en su versión 4.3. Finalmente para cuantificar las pérdidas en los atributos nutricionales y sensoriales, las temperaturas obtenidas por simulación fueron acopladas a un modelo cinético de variación de calidad obteniéndose así el valor de cocción. De esta manera la resolución numérica del modelo y la aplicación de la simulación computacional permitió estudiar el efecto de la orientación del envase sobre la localización de la zona de calentamiento lento (ZCL), los tiempos de proceso y el valor de cocción.