Revista Científica UDO Agrícola Volumen 5.
Número 1. Año 2005. Páginas: 96-102
Parâmetros de resfriamento rápido do figo (Ficus carica L.) cv. Roxo de Valinhos embalado
em caixa de exportação
Precooling parameters for figs (Ficus carica L.)
cv. Roxo de Valinhos packed
in carton box for exportation
Parámetros de enfriamiento rápido de higo (Ficus carica L.)
cv. Roxo de Valinhos
embalado en cajas de exportación
Saul Dussán-Sarria1* y Sylvio
Luis Honório2
1Facultad de Ingenieria
y Administración, Universidad Nacional de Colombia, Sede Palmira, Valle, Colombia. Tel. (57)(2)
2717000.
E-mail: sauldussan@yahoo.com.br y 2Feagri/Unicamp, CP 6011, CEP 13083-875, Campinas-SP,
Brasil, Tel.: (19)37881075. E-mail: honorio@agr.unicamp.br
*
Autor para correspondencia
RESUMO
O figo é resfriado lentamente
em câmaras frias, sem ser feito o resfriamento rápido. O objetivo deste
trabalho foi determinar os parâmetros de resfriamento rápido, com ar forçado,
do figo embalado em caixa de papelão tipo exportação. As frutas foram colhidas
em estádio rami (3/4 de maturidade) e tamanho tipo 8
(oito frutas por caixeta), somando no total 24 frutas por embalagem. A
embalagem de papelão refere-se a uma caixa com tampa com dimensões externas:
comprimento
Palavras-Chave: Frutas, Ficus carica, ar
forçado.
RESUMEN
El fruto de higo es enfriado lentamente en cámaras
frías, sin hacer un preenfriamiento o enfriamiento
rápido. El objetivo de este trabajo fue determinar los parámetros de
enfriamiento rápido con aire forzado, de higos embalados en cajas de cartón
tipo exportación. Las frutas fueron cosechadas en el estadio rami (3/4 de maduración) y tamaño tipo 8 (ocho frutos por
caja), sumando un total de 24 frutas por paquete. El paquete de cartón se
refiere a una caja con tapa con las siguientes dimensiones externas: longitud
Palabras
clave: Frutos, Ficus carica, aire forzado
ABSTRACT
The fig fruit is currently cooled
in a cold room, without being made the precooling. The objective of this work
was to determine the parameters of forced air precooling fig packed in carton
export box. The fruits were harvested at the rami stage (3/4 of maturity) and
size type 8 (eight fruits per box), making up a total of 24 fruits per package.
The carton package refers to a box with cover with the following external
dimensions: length
Key
words: Fruits, Ficus carica,
forced air
INTRODUÇÃO
A magnitude das perdas
pós-colheita de frutas frescas é estimada em
A redução da
velocidade de deterioração das frutas, em geral, depende da retirada rápida do calor
do produto após a colheita, combinado com o armazenamento refrigerado à
temperatura e umidade relativa do ar recomendadas, além do manuseio adequado
durante estas etapas (Dincer, 1995a; Dincer, 1995b,). Quanto mais rápido realizar este
procedimento, o produto poderá ser conservado por mais tempo em boas condições
de comercialização. Um produto, mesmo resfriado rapidamente, só se conservará
bem, se o seu conteúdo de calor for mantido até seu consumo final. Quando por
alguma razão a “cadeia do frio” é quebrada, diminui-se, consequentemente, o
período de conservação pela diminuição da qualidade do produto. O figo ‘Roxo de
Valinhos’ é um dos produtos hortícolas que tem recebido pouca atenção em
relação à sua vida pós-colheita, embora seja muito perecível.
O método de
resfriamento rápido com ar forçado, tipo túnel (sistema denominado túnel
californiano) consiste em empilhar as embalagens com produtos formando uma
estrutura fechada. Assim, os paletes com as
embalagens contendo o produto são colocados lado a lado formando um túnel. Uma
lona é colocada na parte superior dos paletes
formando um túnel e um ventilador-exaustor succiona o
ar para dentro do túnel, forçando o ar frio, fora do túnel a passar através do
produto embalado. Este ar é, então, direcionado ao evaporador, onde é resfriado
novamente e retornado à câmara.
De acordo com Leal
y Cortez (1998) o tempo de resfriamento é função das dimensões das caixas, da
área de abertura destas, da forma de distribuição das mesmas, das
características do produto (temperatura inicial e final, calor específico,
forma geométrica) e das características do ar de resfriamento (temperatura,
velocidade, umidade relativa, propriedades térmicas). É importante usar
embalagens que tenham no mínimo 5% da área efetiva para a passagem do ar
resfriado, e que a quantidade das áreas de abertura e forma estejam
corretamente distribuídas para garantir a uniformidade do resfriamento.
As propriedades térmicas, tais como, a condutividade
térmica, calor específico e a difusividade térmica das frutas, em fresco, são
do ponto de vista da engenharia importantes para o conhecimento das
necessidades e condições de operação dos equipamentos de resfriamento.
O processo de resfriamento está ligado estritamente à
temperatura e propriedades dos produtos. Desta forma, o efeito das propriedades
térmicas tem influência na precisão dos resultados. Por esta razão algumas
soluções e equações podem tornar-se limitadas. A falta de valores tabulados das
propriedades térmicas do figo `Roxo de Valinhos´ tem restringido o emprego de
equações, em modelos matemáticos, para o cálculo das propriedades
termodinâmicas.
Muito importante
também, junto as propriedades dos alimentos, são as propriedades ligadas ao meio
de resfriamento, seja ar, água ou outro. Neste sentido destacam-se a
condutividade térmica e o calor específico, as quais têm sido determinadas
experimentalmente, e das quais existe na literatura uma vasta quantidade de
tabelas e gráficos. Por outro lado, propriedades de transporte, tais como o
coeficiente convectivo de transferência calor, são também de grande importância
no desenvolvimento de cálculos de transferência de calor. Constatou-se a
existência de uma ampla faixa de valores do coeficiente convectivo de
transferência de calor. Esta situação torna-se um problema quando é necessário
escolher um valor para desenvolver cálculos de transferência de calor. Para o
valor da difusividade térmica, a literatura apresenta uma faixa de dispersão
bem menor (Teruel, 2000).
Para o resfriamento
com ar forçado propõe-se que a taxa de ar deva estar entre 0,001 e
O objetivo do
presente trabalho foi determinar o tempo de resfriamento experimental, a curva
de resfriamento e a equação exponencial de ajuste e, a partir da equação de
ajuste encontrar os principais parâmetros de resfriamento rápido do figo:
número de Biot, coeficiente convectivo de
transferência de calor e coeficiente de resfriamento.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi
desenvolvido no laboratório de termodinâmica da Faculdade de Engenharia
Agrícola na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). As frutas da figueira
cultivar Roxo de Valinhos, utilizadas, corresponderam ao tipo 8 (8 frutas por
caixeta num total de 24 frutas/caixa). As frutas foram adquiridas de produtores
da região de Valinhos, Estado de São Paulo (safra 2002), e foram colhidas no
estádio rami (3/4 de maturidade).
Foi utilizada a
caixa tipo exportação, de papelão, com tampa e as seguintes dimensões externas:
comprimento
Utilizou-se o ventilador
centrifugo marca Torin de pás retas para trás o qual promove no interior do
túnel uma pressão de ar inferior, do que no resto da câmara, pois funciona como
exaustor. Com 742 rpm e a vazão de 3.148 m3/h. Nestas condições a vazão de
entrada em cada um dos quatro orifícios foi de
Para
efeito dos cálculos foi considerado o fluxo de ar efetivo que circulava sobre
as frutas e não na entrada dos orifícios e correspondeu a
As medições
das velocidades do ar foram feitas nas duas fileiras superiores de cada pilha
de embalagens, realizando-se duas medições em cada fileira de embalagens, uma medição
em cada embalagem (8 medições por cada lado do túnel), das 8 medições de cada
lado do túnel foi obtida uma média e das duas médias de cada lado do túnel
obtida uma média geral. O posicionamento do anemômetro nos diferentes pontos de
medição observam-se na Figura 1 nos itens (c) e (d).
A
temperatura inicial das frutas foi de
Para monitorar a temperatura interna das frutas foram
localizados 8 pontos em cada lado do túnel. Para a distribuição dos termopares
(tipo T AWG # 24 previamente calibrados) nas fileiras de embalagens a cada lado
do túnel, estes foram posicionados em uma diagonal cruzada unindo os dois
extremos de cada coluna do túnel (Figura 1 nos itens (a) e (b)). Foram
utilizadas 48 embalagens do mesmo tipo contendo no total
Com base nos dados experimentais obteve-se as curvas de resfriamento
e o ajuste ao modelo exponencial (Dincer, 1995a; Chau, 2001) Foram
considerados os valores da condutividade térmica, difusividade térmica e calor
específico do figo publicados por (Dussán Sarria y Honório, 2004), na determinação dos parâmetros de
resfriamento envolvidos no fenômeno.
Foram consideradas como repetições cada pilha de
embalagens a cada lado do túnel de resfriamento, devido a localização simétrica
dos termopares e aplicada estatística descritiva simples.
O procedimento de cálculo e as equações utilizadas na
determinação dos parâmetros de resfriamento foi o seguinte: o resfriamento
rápido de produtos hortícolas apresenta um comportamento exponencial (Mohsenin, 1980; Dincer, 1995a; Goyette et al.,
1997; Ashrae, 1998). A curva de resfriamento rápido
pode ser descrita pela equação (1), a qual representada em papel semi-logarítmico é linear.
(1)
Onde:
q corresponde à relação
adimensional de temperaturas, t
corresponde ao tempo de resfriamento, J
corresponde ao corte da curva com o eixo Y, denominado fator de atraso e, a o termo exponencial que representa a taxa
ou coeficiente de resfriamento. A relação adimensional de temperaturas, ou
também denominada taxa adimensional de temperaturas, expressa-se da seguinte
forma:
(2)
Onde:
Ti corresponde à temperatura
inicial da fruta, Ta
a temperatura do meio de resfriamento e T
corresponde à temperatura da fruta em qualquer instante do resfriamento rápido.
Uma vez conhecidos os valores do coeficiente de
resfriamento (a) da equação (1),
expressa em 1/s, o valor da condutividade térmica (k) de 0,52 W/m°C, difusividade térmica (a) do figo de 0,156x10-6 m2/s
e raio da fruta (R) de
(3)
Através do valor do valor do hc e
utilizando a equação 4, calculou-se o número de Biot
(Bi).
(4)
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A pesar de Ter sido ajustado o termostato da câmara fria
a
O perfil de velocidade do ar na pilha de embalagens foi
heterogêneo, porém, foi considerada a velocidade média sobre as frutas.
Através do ajuste exponencial dos dados experimentais foi
obtida a seguinte expressão:
(5)
O coeficiente de resfriamento resultou ser igual a 0,0331
min-1.
Na Figura 2 observa-se as curvas de resfriamento
experimental e o ajuste exponencial dos dados experimentais com sua respectiva
equação de ajuste e coeficiente de determinação. A curva representa a variação
da temperatura através do tempo, da média geral (desvio de
No ajuste exponencial dos valores experimentais de
resfriamento encontrou-se valor alto do coeficiente de determinação,
aproximadamente 95%, o que significa que o modelo exponencial representa
adequadamente o comportamento do resfriamento do figo ‘Roxo de Valinhos’, e os
coeficientes de resfriamento representados pelo termo exponencial do ajuste
podem ser considerados confiáveis. O tempo experimental de resfriamento do figo
para ir de
A curva de resfriamento do figo exibe o comportamento
típico identificado por outros autores (Dincer,
1995a; Teruel, 2000; Chau, 2001).
A temperatura média do produto durante o resfriamento rápido apresenta uma
queda rápida no início do resfriamento devido a retirada considerável de calor
e, lenta quando está próxima da temperatura final.
O desenho da caixa tipo exportação não é considerado
apropriado para o resfriamento rápido com ar forçado, apresentando orifícios semi-circulares localizados na borda superior do
comprimento da caixa, ou seja, o fluxo de ar passa bem acima das frutas, fato
que dificulta o resfriamento apropriado destas.
Experimentalmente, a taxa de transferência de calor do
figo é função da embalagem, que atua como barreira à passagem do fluxo de ar,
as oscilações na velocidade do ar, as oscilações na temperatura e umidade
relativa do ar de resfriamento e o calor gerado por outras fontes, impedem a
transferência adequada do calor.
Dincer
(1995a), Dincer (1995b), Dincer
(1995c) e Dincer (1995d), apresentaram resultados dos
parâmetros de resfriamento do figo turco. O figo turco apresenta diferentes
condições de tamanho (diâmetro
Os valores do coeficiente convectivo de transferência de
calor foram superiores (para velocidade do ar variando entre 1,1m/s até 2,5 m/s
encontrou valores de hc
entre 24 e 33 W m –2 °C) ao encontrado neste trabalho que foi de
22,6 W/m2.°C. Este valor, teoricamente, deveria ser maior devido a
que a velocidade do ar foi de
O número de Biot representa a
relação entre a transferência de calor por conveção
(entre o produto e meio de resfriamento) e a transferência de calor por
condução (no interior do produto). O número de Biot
encontrado foi de 1,2 considerado valor baixo, o que significa que existe pouca
resistência interna do produto à transferência de calor e maior resistência
externa, fenômeno que normalmente acontece na transferência de calor de frutas
e hortaliças (Mohsenin, 1980). Dincer
(1995a), encontrou para figo valores do numero de Biot
similares aos aqui encontrados (1,1 e 1,2).
Os valores dos parâmetros de resfriamento determinados,
podem ser utilizados para calcular o tempo de resfriamento necessário para
resfriar o figo em diferentes condições de temperatura inicial e final,
mantendo as mesmas condições de ar de resfriamento e montagem das embalagens.
CONCLUSÕES
1.
O resfriamento rápido de figo com ar forçado exibe o
comportamento típico exponencial.
2.
No resfriamento rápido do figo embalado na caixa tipo
exportação, aplicando o fluxo de ar de
3.
O desenho da caixa tipo exportação não é apropriado
para o resfriamento rápido do figo com ar forçado. È necessário um melhor
desenho da embalagem com área de abertura aproximada de 10% para permitir maior
eficiência no o resfriamento.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à FAPESP (Fundo de Amparo à Pesquisa
no Estado de São Paulo) pelo suporte financeiro a este trabalho.
LITERATURA CITADA
ASHRAE. 1998.
Methods of precooling fruits, vegetables and ornamentals. In: American Society of Heating,
Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. Refrigeration Handbook. Inc.
Atlanta, Georgia. Cap. 14. Pág 14.1 - 14.10.
Chau, K. V. 2001. Mathematical modeling of
postharvest processes. Grupo de Tecnologia Pós-Colheita. Universidade
Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Agrícola. Campinas-SP. Apostila.
Dincer,
Dincer,
Dincer,
Dincer,
Dussán-Sarria, S. e S. L. Honório. 2004.
Condutividade e difusividade térmica do figo (Ficus carica L.) ‘Roxo de Valinhos’. Revista
Brasileira de Engenharia Agrícola. SBEA. v. 24 (1): 185-194.
Fraser,
H. W. 1991. Forced-air cooling of fresh Ontario fruits and vegetables.
Goyette, B.; C. Vigneault.;
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1997. Method to evaluate temperature at the surface of horticultural crops. Canadian Agriculture Engineering. 38 (4):
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Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). 2000. Anuário estatístico do
Brasil. Rio de Janeiro: IBGE, 2000.
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Mohsenin, N. N. 1980. Thermal
properties of foods and agricultural materials.
Talbot,
M. T. and K. V. Chau. 1991. Precooling strawberries.
Teruel, M. B. 2000. Estudo teórico-experimental do
resfriamento de laranja e banana com ar forçado. Campinas: Faculdade de
Engenharia Mecânica/UNICAMP, 300 p. (Tese de Doutorado).
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