Infrared thermography for evaluation of heat transfer during the freezing of fruit juice model solutions in large containers

Autor: Pereira, Cristina Guimarães
Přispěvatelé: Resende, Jaime Vilela de, Ramaswamy, Hosahalli S., Nascimento, Bruna de Souza, Carlos, Lanamar de Almeida, Prado, Mônica Elisabeth Torres, Gonçalves, Rogério Amaro
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFLA
Universidade Federal de Lavras (UFLA)
instacron:UFLA
Popis: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Neste trabalho objetivou-se estudar o processo de transferência de calor durante o congelamento de 600 kg de solução modelo de suco de frutas acondicionada em diferentes tipos de embalagens (caixas, baldes e tambores metálicos) e em diferentes configurações, dentro de um túnel de congelamento. Foi mensurada a velocidade do ar em vários pontos dentro de todo o túnel. Para monitoramento e aquisição de perfis de temperatura, termopares foram instalados dentro das soluções, na superfície dos recipientes e no ar de resfriamento. As medidas experimentais do coeficiente de transferência de calor efetivo foram determinadas por meio de um balanço de energia aplicado ao sistema. Para tanto foram utilizados os dados de temperatura obtidos com os termopares e a tecnologia de termografia de infravermelho, sendo possível mapear a distribuição dos coeficientes por toda a superfície. O consumo de energia envolvido em cada arranjo foi avaliado. Os mais altos valores da velocidade do ar ocorreram nos pontos mais elevados dos experimentos, sendo, acima dos tambores, das pilhas de caixas e baldes. Nestes pontos verificou-se a existência de canais preferenciais de fluxo de ar, próximo à porta e ao seu lado oposto. Os valores mais elevados de velocidade do ar foram de 2,85 m.s-1; 2,72 m.s-1 e 2,62 m.s-1, para tambores, caixas e baldes, respectivamente. O movimento da frente de congelamento promoveu-se a partir dos recipientes mais exteriores, indo em direção aos localizados no centro das pilhas e o tempo médio de congelamento foi de 51 horas, para caixas plásticas; 55 horas, para baldes plásticos e 102 horas, para os tambores metálicos. O consumo de energia na configuração dos tambores foi quase o dobro, quando comparado ao das caixas e baldes. A distribuição dos coeficientes de transferência de calor convectivo ao longo do processo de congelamento não foi constante. Variações e diferentes intensidades de dispersão foram observadas para as diferentes configurações de embalagem e para os diferentes períodos durante o processo de congelamento (pré-resfriamento, mudança de fase e têmpera). A tecnologia de termografia mostrou-se útil no estudo dos coeficientes de transferência de calor, permitindo seu mapeamento completo na superfície da embalagem, sem a necessidade de contato direto com o produto. The heat transfer process during the freezing of 600 kg of fruit juice model solutions in common containers (boxes, buckets and metallic drums), and different settings in a freezing tunnel, was studied. The air velocity was measured at several points in the entire tunnel. Thermocouples were installed to monitor the temperature profiles within the solution, at the packaging surface and cooling air. To measure the experimental effective heat transfer coefficients conventional temperature measurements with thermocouples and infrared thermography technology were used to map the distribution of the coefficients throughout the surface. Energy consumption involved in each configuration was evaluated. The higher velocities occurred at greater height (above the stacking and drums), being possible to verify the existence of preferential airflow pathways at the opposite ends inside the tunnel. The highest air velocities observed were 2.85 m.s-1; 2.72 m.s-1 and 2.62 m.s-1 for drums, boxes and buckets, respectively. The movement of the freezing front has begun from the outermost containers toward those located in the center of the stacks and the average freezing time was 51 h (plastic boxes), 55 h (plastic buckets) and 102 h for metal drums. The energy consumption for drums has been almost the double when comparing with buckets and boxes. The distribution of the local convective heat coefficients throughout the freezing process was not constant. Variations and different intensities of scatter were observed for the different packaging configurations and for the different periods during the freezing process (precooling, phase change and tempering). Thermal imaging technology proved useful in the study of heat transfer coefficients, allowing their complete mapping on the surface of the packaging, without the necessity of direct contact with the product.
Databáze: OpenAIRE
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