Aquecimento por micro-ondas para processamento térmico contínuo de alimentos líquidos: efeito da rotação do guia de onda na homogeneidade térmica e reflexão de potência

O processamento térmico de alimentos líquidos é necessário para a preservação e segurança dos alimentos, pela inativação de microrganismos e enzimas. Como alternativa promissora ao tratamento convencional, o aquecimento por micro-ondas em fluxo contínuo possui vantagens, como a diminuição de perda de qualidade do produto, mas também há desafios, como o padrão heterogêneo de aquecimento e a baixa absorção de potência. Um modelo multifísico considerando escoamento laminar, transferência de calor e eletromagnetismo foi resolvido numericamente pelo método dos elementos finitos em COMSOL Multiphysics^® para determinação da distribuição do campo elétrico em uma cavidade em prima hexagonal e a absorção de potência por alimento modelo (solução de sacarose, NaCl e CMC, reologia pseudoplástica) escoando em um tubo espiralado, bem como o parâmetro de espalhamento S₁₁ (reflexão de potência) e o perfil de temperatura na saída do tubo. Uma análise paramétrica do ângulo de rotação do guia de onda mostrou que ele tem forte influência na absorção de potência e na homogeneidade da temperatura na saída. Os menores valores de reflexão de potência foram observados em 33° e em 139°, e esses valores foram condizentes com as maiores temperaturas de saída. No entanto, o desvio padrão da temperatura apresentou apenas um ponto mínimo em 75° e um máximo em 160°. Os resultados da simulação também mostraram que a alta absorção de potência na primeira metade do tubo helicoidal contribui para a homogeneidade da temperatura. Assim, elevada absorção de potência com alta homogeneidade térmica pode ser obtida na faixa de 30° a 50° de rotação, sendo que 45° seria a opção mais prática.