Modelado de la Transferencia de Calor y Masa Durante el Enfriamiento de Carne Vacuna

Autores

  • Ana Urquiola Mujica Universidad de la República, Facultad de Ingeniería, Departamento de Termodinámica Aplicada. Montevideo, Uruguay.
  • Pedro L. Curto-Risso Universidad de la República, Facultad de Ingeniería, Departamento de Termodinámica Aplicada. Montevideo, Uruguay.
  • Pedro Galione Klot Universidad de la República, Facultad de Ingeniería, Departamento de Termodinámica Aplicada. Montevideo, Uruguay.

DOI:

https://doi.org/10.70567/mc.v42.ocsid8241

Palavras-chave:

Modelado numérico, transferencia de calor y masa, enfriamiento de carne vacuna, perdidas de peso por evaporación

Resumo

Con el fin de analizar las pérdidas de peso por evaporación de agua durante el enfriamiento de carne vacuna, se realiza un modelo transitorio de transferencia de calor y masa sobre una pieza de carne de geometría cilíndrica, dentro de un recinto en el que se tiene una circulación de aire. El modelado se realiza utilizando el software COMSOL Multiphysics. La difusión de calor y masa de agua dentro de la carne son modeladas, incorporando la variación de la actividad del agua superficial. Se considera el enfriamiento de la carne por convección, radiación y evaporación de agua. El coeficiente de convección utilizado en el modelo, asumido constante y uniforme, es estimado a partir de mediciones experimentales. Se utiliza el modelo de intercambio de radiación entre superficies de un recinto para determinar el enfriamiento radiativo. El modelo es validado con mediciones experimentales de temperatura de la carne y la masa de agua evaporada acumulada durante el período de enfriamiento. Los resultados obtenidos del modelo y del experimento son muy similares, con un error relativo máximo para la masa evaporada menor al 1 %. El modelo resulta una herramienta útil para evaluar el uso de enfriamiento radiativo para minimizar las pérdidas evaporativas en cámaras frigoríficas.

Referências

AOAC. Official method 950.46: Moisture in Meat, Association of Official Analytical Chemists.1991.

ASHRAE. 2006 ASHRAE Handbook: Refrigeration, capítulo 9, páginas 9.1–9.31. ASHRAE, Atlanta, Georgia (EE.UU.), 2006. ISBN 1-931862-88-5.

Bergman T. y Lavine A. Fundamentals of heat and mass transfer. Wiley, 2017. ISBN 978-1-119-32042-5.

Daudin J. y Kuitche A. Modelling of temperature and weight loss kinetics during meat chilling for time variable conditions using an analytical based method—iii. calculations versus measurements on pork carcass hindquarters. Journal of Food Engineering, 29 (1):39–62, 1996. https://doi.org/10.1016/0260-8774(95)00063-1.

Davey L. y Pham Q. Predicting the dynamic product heat load and weight loss during beef chilling using a multi-region finite difference approach. International Journal of Refrigeration, 20 (7):470–482, 1997. https://doi.org/10.1016/S0140-7007(97)00048-0.

Davey L. y Pham Q. A multi-layered two-dimensional finite element model to calculate dynamic product heat load and weight loss during beef chilling. International Journal of Refrigeration, 23 (6):444–456, 2000. https://doi.org/10.1016/S0140-7007(99)00074-2.

Kuffi K.D., Defraeye T., Nicolai B.M., De Smet S., Geeraerd A., y Verboven P. Cfd modeling of industrial cooling of large beef carcasses. International Journal of Refrigeration, 69:324–339, 2016. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2016.06.013.

Kuitche A., Daudin J., y Letang G. Modelling of temperature and weight loss kinetics during meat chilling for time-variable conditions using an analytical-based method — i. the model and its sensitivity to certain parameters. Journal of Food Engineering, 28 (1):55–84, 1996. https://doi.org/10.1016/0260-8774(95)00028-3.

Lovett D., Herbert L., y Radford R. Carcass chilling-experimental investigation of weight loss from lean meat. International Journal of Refrigeration, 1 (1):27–32, 1978. https://doi.org/10.1016/0140-7007(78)90103-2.

Mallikarjunan P. y Mittal G. Heat and mass transfer during beef carcass chilling — modelling and simulation. Journal of Food Engineering, 23 (3):277–292, 1994. https://doi.org/10.1016/0260-8774(94)90054-X.

Mirade P.S., Kondjoyan A., y Daudin J.D. Three-dimensional cfd calculations for designing large food chillers. 34:67–88, 2002.

Pham Q., Trujillo F., y McPhail N. Finite element model for beef chilling using cfd-generated heat transfer coefficients. International Journal of Refrigeration, 32 (1):102–113, 2009. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2008.04.007.

Savell J., Mueller S., y Baird B. The chilling of carcasses. Meat Science, 70 (3):449–459, 2005. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2004.06.027.

Toldra F. Lawrie´ s Meat Science. 2017.

Trujillo F.J. y Pham Q.T. A computational fluid dynamic model of the heat and moisture transfer during beef chilling. International Journal of Refrigeration, 29 (6):998–1009, 2006. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2006.05.001.

Trujillo F.J., Wiangkaew C., y Pham Q.T. Drying modeling and water diffusivity in beef meat. Journal of Food Engineering, 78 (1):74–85, 2007. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2005.09.010.

Urquiola A., Alvarez G., y Flick D. Frost formation modeling during the storage of frozen vegetables exposed to temperature fluctuations. Journal of Food Engineering, 214:16–28, 2017. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2017.06.025.

Urquiola A., Galione P., y P.L. C.R. Effect of convective and radiative heat transfer in evaporative losses during beef cooling. International Journal of Refrigeration, 161:1–11, 2024. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2024.01.029.

Publicado

2025-12-09

Edição

Seção

Artigos completos da conferência MECOM 2025