Thermal conductivity of milk with different levels of moisture and fat: experimental measures and prediction models<br>Condutividade térmica de leites com diferentes teores de umidade e gordura: medidas experimentais e modelos de predição

Abstract

Thermal conductivity is one of the most influential properties affecting the pasteurization of milk and is highly dependent on the milk composition and the temperature used in the process. The purpose of this work was to model the thermal conductivity of milk with a moisture content from 88.3 to 91.2% and fat content from 0 to 3.5% from 20 to 80°C. For milk with a lower moisture percentage, the experimental conductivity ranged from 0.560 to 0.637 W m-1 K-1, and for those samples with a higher moisture percentage, conductivity ranged from 0.584 to 0.652 W m-1 K-1. Three theoretical predictive models, series, parallel and Maxwell-Eucken, which use food composition data, were tested, and polynomial functions were fit to model the behavior of this property as a function of moisture and fat content. The results showed that thermal conductivity values are linearly dependent on the moisture content and inversely dependent on the fat content. Among the models, the parallel model was the best fit to the experimental data with a maximum error of 2.7%. A condutividade térmica é uma das propriedades mais influentes durante a pasteurização, sendo altamente dependente da composição do leite e da temperatura utilizada no processo. Este trabalho objetivou modelar a condutividade em uma faixa de temperatura de 20 a 80°C para leites com teores de umidade de 88,3 a 91,2% e teores de gordura entre 0 e 3,5%. Para o leite com menor porcentagem de umidade, a condutividade variou de 0,560 a 0,637 W m-1 K-1 e para aquele com maior teor de umidade a condutividade esteve entre 0,584 a 0,652 W m-1 K-1. Três modelos teóricos de predição, série, paralelo e de Maxwell-Eucken, os quais utilizam dados da composição do alimento foram testados e funções polinomiais foram ajustadas para modelar o comportamento desta propriedade em função dos teores de umidade e gordura do leite. Os resultados mostraram que os valores da condutividade térmica são linearmente dependentes do teor de umidade e inversamente dependentes dos teores de gordura. Entre os modelos testados, o modelo Paralelo foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais com erro máximo de 2,7%.

Keywords

• Condutividade térmica
• Modelos estruturais
• Sonda com aquecimento
• Umidade
• Gordura
• Leite.