ARMAZENAMENTO DE FRUTAS E HORTALIÇAS CAPÍTULO 18 Viçosa ‐ MG
Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e hortaliças
Capítulo
18 ARMAZENAMENTO DE FRUTAS E HORTALIÇAS
Juarez de Sousa e Silva Fernando Luiz Finger Paulo César Corrêa
1. INTRODUÇÃO Apesar da inexistência de estatísticas oficiais, o desperdício de frutas e hortaliças no Brasil é estimado em mais de 40% da produção, ou seja, mais de 14 milhões de toneladas. Enquanto essa perda supera a produção total de muitos países da América Latina, mais de 30% da população brasileira não tem acesso a nenhum tipo de fruta ou hortaliça. Tanto em qualidade como em quantidade, as perdas dos produtos hortifrutícolas ocorrem entre a colheita e o consumo. A magnitude da perda de frutas após a colheita é estimada entre 5 e 25% em países desenvolvidos, chegando a 50% nos países em desenvolvimento, dependendo do produto. Diversos autores enfatizam que há necessidade de se realizarem levantamentos precisos para estimar a extensão das perdas de perecíveis em nível global e as principais causas de perdas na diferentes regiões do globo. Apesar dos esforços realizados no sentido de reduzir essas perdas, um resultado favorável só será alcançado quando grande maioria dos responsáveis pela produção, pelo transporte, pela armazenagem e pela distribuição conhecer os fatores biológicos e ambientais envolvidos na deterioração e utilizar técnicas pós-colheita que permitam manter a qualidade por um tempo mais prolongado. Frutas "in natura", hortaliças e plantas ornamentais (perecíveis) são compostas por tecidos vivos sujeitos a modificações contínuas após a colheita. Embora algumas destas modificações sejam desejáveis sob o ponto de vista do consumidor, a maioria não o é. Como algumas dessas alterações não podem ser interrompidas depois de iniciadas, esforço deverá ser feito, dentro de certos limites, na tentativa de diminuí-las, para garantir o aumento do tempo de armazenagem. A colheita de frutos e hortaliças interrompe o suprimento de água para o órgão vegetal e, assim, a perda de água subseqüente por transpiração determina, em grande parte, as perdas quantitativas e qualitativas destes produtos. O murchamento e enrugamento de frutos e hortaliças são os sintomas iniciais da excessiva perda de água, Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
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a qual pode ocorrer em poucas horas ou dias, dependendo do produto e das condições de temperatura e umidade do ar. Além disso, há estímulo à deterioração dos produtos em virtude do aumento da taxa de algumas reações de origem predominantemente catabólica, como elevação da produção de etileno e degradação de clorofila. Diferenciando ligeiramente dos grãos, os produtos perecíveis têm as qualidades comerciais reduzidas e podem sofrer muitas alterações fisiológicas motivadas por danos mecânicos. Neste capítulo, o frio será abordado como uma das técnicas utilizadas para diminuir as perdas pós-colheita. 2. CONSIDERAÇÕES GERAIS Após a colheita, os frutos mantêm muitos dos processos vitais predominantes no momento anterior à colheita, principalmente a respiração. Diversas mudanças ocorrem na estrutura e composição da parede das células, resultando em amolecimento do fruto. Por exemplo, a mudança na cor da casca do fruto, decorrente da destruição da clorofila, dá lugar aos pigmentos carotenóides vermelho e amarelo, enquanto a redução no teor de amido é acompanhada pelo aumento no teor de açúcar. Alguns compostos voláteis produzidos conferem aos frutos sabor e aroma. O etileno, um dos compostos voláteis encontrados na maioria dos frutos em certos estádios do desenvolvimento, ao atingir uma concentração suficiente, induz o amadurecimento, que resultará em aumento de sua produção, acelerando o processo de senescência dos tecidos. Uma das leis fundamentais da química é que a taxa das reações é controlada pela temperatura. Essa taxa praticamente dobra para cada aumento de 10oC. O termo Q10 é conhecido como “Quociente de Temperatura" e pode ser representado pela equação 1: 10 /(t 2 − t1)
⎛R ⎞ Q10 = ⎜⎜ 2 ⎟⎟ ⎝ R1 ⎠
eq. 1
em que: Q10 = quociente de temperatura para cada incremento de 10 oC (para a maioria dos frutos é de aproximadamente 2,4); R1 = taxa de respiração à temperatura 1 (t1); e R2 = taxa de respiração à temperatura 2 (t2oC). Diversas enzimas envolvidas nos processos de respiração e de amadurecimento dos frutos são também afetadas pela temperatura. Dessa forma, o controle da temperatura por meio da refrigeração é o meio mais efetivo para prolongar a vida comercial dos frutos. Em geral, os frutos apresentam diferenças em suas características durante a armazenagem. Essas diferenças dependem da estação de crescimento, taxa de respiração, quantidade de etileno liberado e de fatores genéticos. 502
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3. RESPIRAÇÃO A respiração tem sido considerada o índice mais adequado para expressar a atividade fisiológica e também o potencial de armazenamento de perecíveis. A energia obtida da oxidação de compostos orgânicos, principalmente açúcares, é utilizada na síntese de novas substâncias. Uma fórmula simplificada da respiração pode ser escrita como: (C6 H12 O6 ) + 6 O2 --- 6 CO2 + 6 H2O + CALOR O processo é oposto à fotossíntese, na qual o CO2 é consumido pelas plantas para síntese de açúcares e liberação de O2. A respiração, portanto, envolve a decomposição oxidativa de constituintes orgânicos e perda das reservas alimentares (amido, ácidos orgânicos e açúcares). As mudanças decorrentes do metabolismo ocasionam, principalmente: - senescência acelerada, em função da exaustão das reservas; - perda do valor do produto como alimento (energético e vitamínico); - redução das características de qualidade, como o sabor; e - perda de matéria fresca. A quantificação do calor liberado é muito importante para a estimativa das necessidades de refrigeração e ventilação. A qualidade dos perecíveis, medida pelo seu estádio de maturação, depende do controle adequado da taxa respiratória e da dissipação do calor por intermédio do frio. Durante a respiração ocorrem trocas gasosas com o ar ambiente, sendo liberado o CO2 e consumido O2. Se o nível de O2 for baixo, a combustão será incompleta e formará subprodutos, tais como álcoois e aldeídos, que conferem sabor anormal aos frutos. A quantidade de O2 necessária para evitar a ocorrência da fermentação anaeróbica é determinada pela temperatura, taxa de respiração e sensibilidade dos tecidos a baixas concentrações de O2. Desse modo, a embalagem dos frutos e hortaliças não deve ser feita com material impermeável; sacos plásticos perfurados ou não-perfurados que permitam trocas dos gases respiratórios podem ser usados como embalagens destinadas ao consumidor. Sob temperatura de armazenamento em frio, o limite inferior de O2 para a maioria dos frutos é de cerca de 2%. Teores de O2 inferiores aos valores normais da atmosfera inibem a respiração, produção e ação do etileno e, conseqüentemente, o amadurecimento dos frutos. O armazenamento com atmosfera controlada, em que o teor normal de O2 é reduzido e a concentração de CO2 aumenta até níveis toleráveis, pode ser usado para prolongar o período de armazenamento de alguns frutos, principalmente maçãs. As taxas de respiração são normalmente expressas em mg de CO2 por kg de fruto por hora. Em muitos casos podem também ser expressas em Unidade Térmica gerada, por tonelada de produto, durante 24 horas. De modo geral, todos os produtos possuem baixa taxa de respiração em 0oC. A Tabela 1 mostra a taxa respiratória (produção de calor) de diferentes produtos, em várias temperaturas. Embora a taxa varie para o mesmo fruto, os mesmos cultivares e estádios de maturação, ela tende a ser mais constante entre 0 e 5oC, que é a faixa de temperatura em que os frutos são mantidos armazenados por maior período de tempo e com o mínimo de redução na Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
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qualidade. Uma refrigeração rápida reduz a atividade metabólica, controla o envelhecimento e é, portanto, desejada para conservação dos frutos mais perecíveis. Inversamente, uma armazenagem sob altas temperaturas apresenta, como conseqüências mais sérias, o rápido crescimento de organismos infecciosos, a aceleração do amadurecimento, a perda da cor verde e a redução no período de comercialização. Assim, a temperatura de armazenamento afeta tanto a taxa de respiração como também o tempo total de armazenagem. De acordo com o padrão de respiração, os frutos são classificados em: a) Frutos de respiração climatérica: são os que apresentam aumento repentino da respiração, medida pela evolução do gás carbônico e produção de etileno com o amadurecimento dos frutos. A ocorrência deste fenômeno é observada em frutos, colhidos ou não, quando já estão fisiologicamente maduros. Exemplos: abacate, ameixa, banana, maçã, mamão, manga, pêra e pêssego. b) Frutos de respiração não-climatérica: são os que apresentam poucas mudanças fisiológicas após a colheita e taxas constantes ou decrescentes de respiração durante o crescimento e a pós-colheita, independentemente do estádio de desenvolvimento em que foram colhidos. Estes frutos só amadurecem enquanto estão ligados à planta. Exemplos: abacaxi, cereja, figo, limão, laranja, melão, morango, uva etc. 4. PRODUÇÃO DE ETILENO E SEUS EFEITOS Sabe-se há muito que as peras amadurecem, em locais fechados, na presença de fumaça. A laranja pode ficar amarelada mediante o uso de fumaça de queimadores a querosene ou exaustão de motores a gasolina, em salas especiais. Isto se deve ao efeito do etileno existente na fumaça. O etileno (C2H4) é um gás inodoro produzido pela combustão parcial de combustíveis fósseis ou produzido pelos frutos e pelas plantas. Pequena quantidade de etileno é suficiente para provocar certos efeitos fisiológicos, como: o limão torna-se amarelo com 0,025 a 0,050 ppm de etileno e a banana amadurece com 0,1 a 1,0 ppm. Alguns efeitos prejudiciais, como o amadurecimento prematuro, o desfolhamento e o amolecimento das hortaliças, são também causados pela presença do etileno. Estes efeitos podem ser inibidos por meio de alguns processos, entre os quais: - manutenção do produto em baixa concentração de O2; - aumento da concentração de CO2; e - controle da temperatura entre 0 e 5oC ou acima de 35oC Estas condições mostram a importância de uma atmosfera controlada no armazenamento. Em determinados casos há grande interesse em purificar o ar para armazenamento a frio, removendo o etileno e outros voláteis em ambiente cuja temperatura permite ao etileno ser fisiologicamente ativo. Em geral, os frutos climatéricos (Tabela 2) têm taxas mais altas de produção e concentração interna de etileno. A razão entre a concentração interna e a taxa de produção de etileno é expressa em microlitro por quilo de fruta e está entre 1,8 e 13,0. Por exemplo, a maçã, cuja 504
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concentração interna é de 600 ppm, produz etileno à taxa de 52 microlitros/kg/hora e sua razão é de 11,5 (600/52). A Tabela 3 mostra o efeito da concentração de etileno no ambiente para diferentes espécies de frutos. TABELA 1 – Taxas de produção de calor por produto armazenado a várias temperaturas Produto
Abacate Banana Laranja Limão Maçã Mamão Manga Morango Pêra Pêssego Uva Alface Batata Cenoura Tomate
0 --1.616 ----100 277 127 226 126 226 --------679 981 100 126 226 352 75 126 327 931 ----528 1.132 -----
Kcal por tonelada por 24 horas (oC) 5 15 20 1.107 3.422 4.077 8.680 19.196 23.699 --1.157 1.811 --1.283 1.912 201 704 1.232 402 1.308 1.886 151 578 1.031 478 1.258 1.409 277 755 931 402 1.711 1.937 226 830 --327 1.208 --553 --4151 1.207 2.490 8.378 906 3.925 5.660 1.837 5.107 10.843 --603 855 --1.333 1.534 352 1.837 3.270 503 2.339 5.661 176 553 --327 654 --729 1.761 2.818 1.107 2.490 3.321 151 327 453 478 654 880 704 1.434 2.541 1.459 2.969 5.258 277 906 1.560 452 1.560 2.289
25 6.516 ------1.358 2.239 1.132 1.559 ----2164 4.880 --6.642 9.359 11.674 1.085 4.503 4.503 6.743 1.383 1.663 4.050 5.057 --------1.912 2.818
1kcal=4,18kJ=3,968btu adaptado de USDA, Handbook 66
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TABELA 2 – Concentração interna de etileno em vários tipos de frutas Produtos Maçã Abacate Banana Limão Lima Manga Pêssego Pêra Abacaxi
Concentração interna em ppm 25,00 – 2.500,00 29,00 – 74,00 0,05 – 2,10 0,11 – 0,17 0,30 – 1,96 0,04 – 3,00 0,90 – 20,70 80,00 0,16 – 0,40
TABELA 3 – Resposta de alguns produtos à concentração de etileno no ambiente de armazenamento Produto Abacate Banana Manga
Concentração de etileno (ppm) 0,10 0,10 – 1,00 0,04 – 0,40
Efeito Amadurecimento Amadurecimento Amadurecimento
Maiores períodos de armazenamento têm sido conseguidos pela redução da pressão atmosférica do local de armazenagem. Este processo aumenta a taxa de transferência de etileno para a atmosfera externa, reduzindo sua concentração e diminuindo o nível de O2 nos frutos. O nível de etileno normalmente encontrado no ambiente é inferior a 0,005 ppm e, felizmente, está abaixo da concentração que provocaria efeitos fisiológicos. Altas concentrações de etileno, na presença de oxigênio, além de provocarem distúrbios fisiológicos, são, também, explosivas. Como produzem etileno e outros gases tóxicos, as máquinas de combustão interna devem ser evitadas em locais de armazenagem de perecíveis. A prática leva também a evitar o armazenamento de mercadorias suscetíveis aos efeitos do etileno (flores, cenoura, alface e outros,) juntamente com frutas que produzem este gás em grande quantidade, como, por exemplo, pêras e maçãs. 5. VIDA DO FRUTO 5.1. Crescimento e Desenvolvimento A vida de um fruto começa com a fertilização do óvulo durante o florescimento. Poucos dias após a polinização e fertilização, o fruto cresce rapidamente, competindo por nutrientes com as outras partes da planta. A fertilização não é sempre necessária para o desenvolvimento do fruto. Sem a fertilização, o fruto terá poucas sementes ou será partenocárpico, como banana, abacaxi, figos, uvas e 506
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outros. O fruto é formado por um processo de rápida divisão celular que, em alguns casos, pode durar várias semanas. Após esse período, inicia-se o crescimento das células já constituídas, formando a polpa do fruto. Muitos frutos, como maçã, pêra e ameixa, dentre outros, têm uma taxa razoavelmente constante de crescimento e, conseqüentemente, aumentam em tamanho mesmo após atingirem a maturação fisiológica. Este fato justifica a recomendação de não colher o produto precocemente, ou seja, antes que ele atinja o tamanho ideal. Caso os frutos sejam colhidos muito precocemente, poderá não ocorrer amadurecimento dos frutos climatéricos e qualidade organoléptica inferior para os frutos não-climatéricos. 5.2. Maturação Para utilizar adequadamente o armazenamento em frio, é necessário compreender o significado do termo "maduro" e a importância da determinação da maturidade das frutas. A maturidade fisiológica pode ser definida como o ponto em que o fruto já atingiu um estádio de desenvolvimento que permite o manuseio adequado durante a colheita e pós-colheita (incluindo o amadurecimento por etileno), sem que haja alteração da qualidade mínima exigida pelo consumidor (Figura 1).
Figura 1 - Ponto de Maturação para Hortaliças Um exemplo muito comum é o caso de algumas frutas, em geral as climatéricas, como, por exemplo, a banana, que, embora possuindo maturidade adequada à colheita, ainda apresenta a cor verde (Figura 2). A qualidade comestível nesse estádio de maturação, entretanto, está longe de ser ótima para consumo ao natural ou para determinados processos industriais. Todavia, para a grande maioria das hortaliças, a maturação ótima para colheita coincide com a qualidade comestível ótima. Muitas pesquisas têm sido feitas para estudar a composição dos frutos em diferentes estádios de desenvolvimento, pois, durante essa fase, ocorrem muitas transformações físicas e químicas, indicando a qualidade do fruto e o comportamento pós-colheita. Dentre as mais importantes transformações que ocorrem no último estádio de maturação estão: - incremento do açúcar; Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
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decréscimo de acidez; decréscimo do teor de amido (maçãs, pêras e bananas); aumento da quantidade de óleo (coco e abacate); desenvolvimento de voláteis que contribuem para o sabor e aroma; formação de pigmentos na casca e polpa; incremento do ácido ascórbico, seguido por decréscimo; acréscimo em caroteno; e a casca de muitos frutos, quando maduros, desenvolve cera, dando brilho e proteção contra a perda de umidade.
Muitas características ou propriedades dos frutos têm sido usadas como índice de colheita e padronização para comercialização. Alguns exemplos são a razão entre açúcar e ácido, para frutas cítricas; quantidade de óleo, para abacates; e quantidade de açúcar, para uvas.
Figura 2 - Ponto de Colheita e de Maturação da Banana 5.3. Amadurecimento Desenvolvimento, maturação, amadurecimento e envelhecimento são fases na vida do fruto. Desenvolvimento inclui maturação, que corresponde ao último estádio de desenvolvimento, em que o fruto atinge o tamanho máximo e a qualidade ótima para alimentação. O amadurecimento é o processo terminal de maturação, quando o fruto desenvolve sabor, textura e aroma. Entretanto, alguns frutos não amadurecem convenientemente enquanto presos às plantas, como o abacate, a pêra e a manga. Este problema, segundo alguns pesquisadores, tem sido relacionado ao etileno e à sua ação como hormônio do amadurecimento ou a substâncias antagônicas à ação do etileno. 5.4. Senescência Define-se senescência ou envelhecimento como o período subseqüente ao desenvolvimento do fruto, durante o qual o crescimento foi paralisado e o processo de envelhecimento substitui o amadurecimento, podendo ocorrer antes ou após a colheita (Figura 3). Acredita-se que na respiração climatérica ocorre um súbito incremento na liberação de CO2, marcando o começo do envelhecimento. 508
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Como o etileno podde estimularr um fruto a iniciar a seenescência, acredita-se que frutoos jovens poodem conteer um inibiddor de etileeno, ou a innsensibilidaade dos teccidos evitaa sua ação coomo hormôônio estimullante da sen nescência.
Figu ura 3 – Cou uve flor e ab bacaxi em adiantado a estado e de senescênciaa. 6. PE ERDA DE ÁGUA Á O fruto perde águaa, diminuinndo seu vollume, durannte os períoodos quenttes e secoss do dia, mas, m se aindda estiver preso p à árv vore, recupeerará a umiidade duran nte a noitee. Depois da d colheita, o processoo de transpiiração contiinua, porém m não há co omo recupperar a águaa. Esse fenôômeno faz com c que ass condições inadequadaas de transp porte e de armazenageem afetem seriamente s o valor econômico do fruto, especcialmente see for venddido com baase no pesoo. Para com mpensar algu uma perda de d peso devvida à perd da de águaa, não alteraando o peso comerciaal mínimo exigido e porr caixa, o pprodutor deverá coloccar maior quuantidade de d frutas em m cada caixaa. Como a grande maiioria dos proodutos pereecíveis contém de 75 a 95% de ág gua e sua umidade u relativa, nos espaços inttercelularess, é próximaa a 100%, o vapor d'áágua tendee a escapaar dos teciddos dos frrutos para o meio am mbiente, coomo ocorree no armaazenamento de grãoos muito úmidos. Uma U transspiração exxcessiva pode p a aparência das fru compprometer seriamente s utas, tornanndo-as enruugadas e com colorração opacaa. A perda de d água tam mbém afeta a firmeza dos d frutos e das hortaliiças, os quuais se apreesentam fláácidos, moles ou murcchos, reduziindo substaancialmente seu valorr comercial,, principalm mente para consumo c ao natural. O peso perdido p durrante o armaazenamento o dependeráá, dentre ouutros fatoress, do tipo, tamanho, composição c o, estrutura e temperatu ura do frutoo e, ainda, dda temperattura, umiddade relativva e velociddade do ar de armazen namento. A Tabela 4 mostra a perda aproxximada dee peso paara algumas frutas, em conddições recoomendadas de armaazenagem. Como oss frutos com m maior tem mperatura teendem a perrder mais um midade, é regra r prática resfriá-loos rapidameente, usandoo alta velocidade do arr de resfriam mento, águaa fria g e arm mazená-los com o arr a uma velocidade v suficiente para manteer a ou gelo, tempperatura uniiforme. Com mo visto annteriormente, e à semeelhança do que ocorree em armaazenamento de grãos (capítulo ( 4 - Qualidad de dos Grãoos), o fruto também perde S Secagem e Armazenage A em de Produutos Agrícolas
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água quando a pressão de vapor de sua umidade interna é maior que a pressão de vapor do ar ambiente. Como algumas substâncias estão dissolvidas na água dos frutos, a pressão de vapor desses frutos está entre 96 e 98% da pressão de saturação. Até certo ponto, este fato permite que os frutos sejam armazenados em umidades relativas inferiores a 100%. Para a maçã, foi encontrada perda de umidade a uma taxa de apenas 1/70, em comparação com a mesma área exposta de evaporação da água livre. Neste caso, como em outros frutos, a grande perda de peso ocorre por meio de quebras e aberturas na cutícula da casca. TABELA 4 – Perda de peso (%) de alguns tipos de frutas em condições de temperatura e umidade para maior vida pós-colheita Produto
Abacate Antilhana Guatemalense Abacaxi verde Banana Goiaba Maçã Mamão Manga
Armazenamento (semanas)
2 4 4-6 3-4 2-5 30 3-4 3-4
Temperatura (oC)
10 10 10 15 10 3 8 13
Umidade Relativa (%)
Perda de peso (%)
85 –90 85 - 90 85 - 90 90 - 95 90 90 85 - 90 85 - 90
6,3 10,0 4,0 5,2 14,0 1,5 5,8 6,5
As perdas de matéria fresca em diversos frutos são expressas em percentagem por dia por milímetro de déficit na pressão de vapor (diferenças nas pressões de vapor). Quando diminui a umidade, a perda de matéria fresca por milímetro de déficit de pressão de vapor decresce e sempre tende a decrescer com o tempo. Isto indica que, no processo de perda de umidade, as células superficiais se tornam secas e agem como uma barreira para a transpiração. Como no caso de outros produtos agrícolas, nem toda perda de peso dos frutos é devida apenas à perda de água, pois a respiração contribui com uma boa parte. Por exemplo, respirando 5 mg de CO2/kg/h, em armazenamento refrigerado em temperatura entre -1 e 2oC, a maçã perderia apenas 0,8% de seu peso original em 120 dias. No processo de respiração, a água formada torna-se parte do teor de água das células, podendo ser usada na hidrólise do amido ou de outras substâncias, causando perda de matéria seca. A perda de água pode ter efeitos sobre a deterioração pós-colheita de alguns frutos. Por exemplo, a maçã desenvolve menos ferimentos quando mantida em baixas umidades, nas quais a perda de água é alta. Assim, a utilização de baixas umidades tem sido defendida, por se reconhecer que altas umidades relativas favorecem o desenvolvimento de microrganismos. No entanto, quando tratados com fungicida, os frutos sadios podem ser armazenados em temperatura próxima a 0oC e umidade relativa de 95%. 510
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Se a temperatura ambiente variar, v e a umidade relativa foor alta, haaverá conddensação dee água sobrre o fruto, podendo causar c trincca na cascaa e favorecer o desennvolvimento de microrrganismos. Como C o callor produziddo pela resppiração, além m de afetaar a perda de d umidadee, é também m responsáv vel pelo aum mento de teemperatura dos frutoos no centroo das caixass, a perda de d umidade nos frutos continua m mesmo quando a umiddade relativaa do ar for de d 100%. 7. CO ONSIDERA AÇÕES PR RÁTICAS Para rettardar a perda p de umidade, u os o produtoos perecíveeis devem ser rapiddamente ressfriados até próximo daa temperatu ura de armaazenagem. P Por ser rápido e não evaporar e um midade durrante o proccesso, o hid droresfriameento é um método ideeal e econnômico (Figgura 4). Se o meio reefrigerante for o ar frrio, as caixxas deverão o ser arrannjadas de modo que seuu movimentto de ar frio o seja homoggêneo ao loongo de todaas as pilhaas. Sendo geralmentee secas, as a caixas de embalaagem absorrvem umid dade proveniente dos frutos e doo ar. Para coontornar estte problemaa e compenssar a quantid dade de água á retiradda pelas caixas e supeerfícies inteernas do armazém e prevenir perda excessiva de um midade peloss armazenaggem.
ura 4 - Resffriamento com c água (h hidroresfriiamento) e resfriamen nto a ar frio o Figu Na comeercializaçãoo dos frutoss, embalageens protetorras, como o plástico, estão e sendo usadas paara retardarr a perda dee umidade. Entretanto, à semelhaança de grããos e semeentes, na arm mazenagem m de produtoos hortifrutíícolas com baixos teorres de umid dade, comoo amêndoass, frutos secos e cebola, é desejáveel manter a umidade u em m torno de 60%, 6 para dificultar ou o evitar o crescimentoo de fungos, que, além m de causarr mudançass nas proprriedades físsicas e quím micas desses produtoss, podem produzir p toxxinas altam mente indessejáveis à alimentação a o humana ou o animal (baixas tempperaturas dda superfíciee de resfriiamento e embalagens e protetoras são s necessáárias para evvitar reumeddecimento).
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8. DIISTÚRBIO OS FISIOLÓGICOS 8.1. Distúrbio D D Devido ao Congelame C ento O congeelamento daanifica os produtos p perrecíveis, deestruindo ass células ap pós a form mação de cristais de geelo. Danificcada ou mo orta, a céluula perde suua resistênccia à infeccção microbbiana e a riggidez norm mal (Figura 5). 5 As tempperaturas dee congelam mento de allgumas frutaas tropicais são apresenntadas na Tabela 5.
Figu ura 5 – Dan nos por congelamento (postharvest.tfrec.wsu.edu) TAB BELA 5 – Temperatura T a de congelaamento de alguns a frutos tropicais Produto P A Abacate A Abacaxi B Banana C Coco M Mamão M Manga
Tempeeratura (oC) -0,3 -0,1 -0,7 -0,9 -0,9 -0,9
8.2. Distúrbio D D Devido ao Frio F Alguns perecíveis, p principalm mente de cliima tropical, são danifficados quaando subm metidos a baaixas tempeeraturas durrante o arm mazenamentoo. Diferenteemente do caso anterrior, o danoo é causadoo por tempeeratura acim ma do pontoo de congellamento, po orém abaixxo daquelaa apropriadaa para o armazenam a mento. A occorrência ddesses dano os é expliicada pela redução r na produção p dee certos com mponentes essenciais e oou pelo aum mento na prrodução de algum prodduto tóxico, como o etaanol. A suscceptibilidadde a esses daanos variaa para difereentes espéciies e cultivaares. A banaana, por exeemplo, cuja temperaturra de armaazenamento é superior a 13oC, é extremamen e nte sensívell e pode serr danificadaa em pouccas horas dee exposição a temperatuuras inferiorres a esta (F Figura 6). A permaanência num ma temperaatura interm mediária poor algum teempo, antess do armaazenamento, reduz os danos em m citros, pêêssego, maaçã e batatta-doce. Frrutos imatuuros são, geeralmente, mais m suscetííveis ao frio o do que os frutos madduros. Um meio m 512
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Armazename A ento de Fruttas e hortalliças
para contornar esse e problem ma, ou dim minuir os sin ntomas caussados pelo ffrio, consistte na armaazenagem em conddições de atmosferaa modificaada ou ccontrolada. O aconndicionamennto de hortaaliças comoo pimentão e quiabo em m filmes dee polietileno o ou PVC C reduz o aparecimento de sintomaas de injúriaa causada peelo frio.
Figu ura 6 – Dan nos pelo frioo em banan nas verdes (a) e banan nas maduraas (duas semaanas de arm mazenamen nto) - (posthharvest.tfrec.wsu.edu) O dano causado c pello frio é inffluenciado pelo p estádioo metabólicco do perecível. m são mais daniificadas quuando expoostas a baaixas Foi observado que as maçãs tempperaturas e estão e no picco da respirração climattérica; já ass bananas, qquando estão o no estáddio em que são s normalm mente colhiidas. Não é fáácil constattar rapidam mente o dan no causado pelo frio. N Na maioria das vezes, ele só é percebido quando q o produto, p já retirado da câmara dee armazenag gem, sofree leve aqueccimento (Figgura 7). O escurecimen e nto dos tecidos e as desscoloraçõess são a inddicação visívvel do danoo. Como ressultado finaal, as áreas danificadass são facilm mente invaddidas por microrganism m mos que caausam a po odridão do fruto. Outrros sintomas de danoo causado pelo frio são pequuenas depreessões, am molecimentoo reduzido ou escurrecimento da d casca e no n envoltórrio da polpaa, amadureccimento inaadequado e,, em muitos casos, faalta de saborr (Tabela 6).
Figu ura 7 – Dan nos causadoo pelo frio no n armazen namento S Secagem e Armazenage A em de Produutos Agrícolas
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Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e Hortaliças
TABELA 6 – Sintomas dos danos causados pelo frio Produto Abacate Banana
Temperatura mínima Sujeito a danos (oC) 7 13
Laranja
3
Limão Maçã
13 3
Mamão
7
Manga
12
Sintoma Polpa marrom-acinzentada. Casca sem brilho, amadurecimento deficiente. Pequenas depressões na casca, manchas escuras. Pequenas depressões na casca. Escurecimento interno, secagem, amolecimento da parte externa. Pequenas depressões na casca e deficiência no amadurecimento. Descoloração da casca e amadurecimento desuniforme
Adaptado de USDA, Handbook 66.
9. DISTÚRBIOS CAUSADOS PELA CÂMARA 9.1. Umidade Relativa. Como comentado anteriormente neste capítulo, a umidade relativa do ar tem efeito direto sobre a conservação das qualidades comerciais dos perecíveis armazenados em uma câmara frigorífica. Se a umidade relativa for muito baixa, provavelmente ocorrerá murchamento e enrugamento; quando muito alta, irá favorecer o desenvolvimento de microrganismos e induzirá o enraizamento, principalmente em cebola e alho (capítulo 17 – Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas). Como apresentado na Tabela 4, umidades relativas entre 85 e 95% são recomendadas para a maioria das frutas e hortaliças; o alho e a cebola, entretanto, devem ser armazenados em câmaras com umidade relativa em torno de 65 a 75%. 9.2. Concentração de O2 Uma concentração mínima de oxigênio é necessária para promover a respiração normal durante o armazenamento. Abaixo desse nível, ocorre respiração anaeróbica, com concomitante produção de álcool e acetaldeído, os quais destroem as células, quando não removidos imediatamente. A falta de oxigênio na atmosfera de armazenamento pode, também, causar o desenvolvimento de sintomas similares aos resultantes dos distúrbios causados pelo frio, embora, com a falta de oxigênio, o escurecimento seja caracteristicamente encontrado nos tecidos mais internos (Figura 8). A Tabela 7 mostra os níveis mínimos de O2 para o armazenamento de diferentes produtos hortícolas.
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Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
Capíítulo 18
Armazename A ento de Fruttas e hortalliças
Figu ura 7 - Danoos por baixxo teor de O2 (postharveest.tfrec.wsuu.edu) TAB BELA 7 - Classificaação de allguns prod dutos quannto à tolerrância a baixa b concentraação de O2 Mínimo de O2 tolerado (%) ( 0,5 1,0
2,0
Produto Noozes e frutoss secos Alguns cultivaares de maççã e pêra, brrócolis, alhoo e cebola. Maaioria dos cultivares c de d maça e pêra, p kiwi, nectarina, pêsssego, ameeixa, moran ngo, abacaxxi, melão ccantaloupe, miilho-doce, feijão-de-va f agem, alfacee, repolho, couve-flor e couve c de bruuxelas.
3,0
Abbacate, tomaate, pimentãão, pepino e alcachofraa.
5,0
Fruutos cítricoss, ervilha, aspargo, a bataata-doce e bbatata.
Adaptaado de Kader & Ke K (1994).
9.3. Concentraç C ção de CO2 Os perecíveis podeem sofrer distúrbios fisiológicoss na preseença de graande quanntidade de CO C 2 na câm mara de armaazenamento o. Altos nívveis deste gáás na atmossfera fazem m com quue a quanttidade dissolvida na célula, ouu combinadda com ou utros consttituintes, taambém aum mente. Esse acréscimo na concenntração de C CO2 dentro das célullas provocaa algumas mudanças m fiisiológicas (Figura ( 8). Assim, fruutos e hortalliças toleram níveis máximos m de CO2, comoo mostra a Tabela T 8.
S Secagem e Armazenage A em de Produutos Agrícolas
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Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e Hortaliças
Figura 8 – Danos causados por CO2 (postharvest.tfrec.wsu.edu) TABELA 8 - Classificação dos hortícolas quanto à tolerância a alta concentração de CO2 Máximo de CO2 (%) 2
5
10 15
Produto Maçã (Golden Delicious), pêra, uva, tomate, pimentão, alface, alcachofra e batata-doce. Maioria dos cultivares de maçã, pêssego, nectarina, ameixa, laranja, abacate, banana, manga, mamão, kiwi, ervilha, berinjela, couve-flor, repolho, couve-de-bruxelas e cenoura. Pomelo, limão, lima, abacaxi, pepino, quiabo, aspargo, brócolis, salsa, aipo, cebola-de-folha, cebola, alho e batata. Morango, cereja, figo, melão cantaloupe, milho-doce, cogumelo e espinafre.
Adaptado de Kader & Ke (1994).
9.4. Concentração de Etileno Embora a aceleração no desenvolvimento dos frutos, induzida pelo etileno, seja considerada benéfica, inquestionavelmente ela torna-se maléfica ao resultar em senescência precoce dos tecidos vegetativos. Para a maioria das hortaliças, o efeito do etileno é quase sempre prejudicial. Portanto, não é recomendável armazenar produtos sensíveis ao etileno, por mais de algumas horas, juntamente com produtos que liberam esse composto, como maçã, melão e outros. O armazenamento de produtos danificados mecanicamente também deve ser evitado, uma vez que as infecções e injúrias podem aumentar substancialmente a produção de etileno, causando a maturação das hortaliças e dos frutos ou a senescência de seus tecidos (Figura 9). A amônia é um gás tóxico usado como refrigerante em muitos sistemas de 516
Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
Capíítulo 18
Armazename A ento de Fruttas e hortalliças
refriggeração. See houver vaazamento e a concentrração deste gás na câm mara exced der a 0,5% %, as hortaliças armazennadas poderrão ser seriaamente danificadas em m menos de uma hora..
Figu ura 9 – Dan nos causadoos por alta concentraç c ção de etilen no (ipm.ncsu.edu/...)/ 9.5. Distúrbios D Provocadoos pela Luzz o a batata é exposta à luz, antess ou depoiss da colheitta, a Quando a cebola ou cloroofila desenvvolve-se nas n camadaas superficiiais. A quantidade produzida deste d pigm mento é funnção da inntensidade e qualidad de da luz, duração dda exposiçãão e matuuridade doss bulbos ou o tubércullos. O núm mero e a intensidadee de lâmpaadas fluorrescentes, noos modernoos supermerrcados, têm aumentadoo a ocorrênccia de coloraação esverrdeada dessses produtoss durante a comercializ c zação. No caaso da batatta, a cor verrde é um problema p séério, porquee afeta nãoo somente a aparência e a qualiddade (Figuraa 1), comoo também reelaciona-se à formaçãoo de um com mposto amargo e tóxicoo, a solaninaa.
Figu ura 10 – Danos causad dos pela luzz em batata as 10. TRATAME T ENTOS PR RÉ-ARMAZ ZENAGEM M 10.1.. Limpeza Para evittar danos e a presença de agentes patogênicoos e facilitarr a ventilaçãão, é necessário que todas as partículas p d terra, pedras e oss restos de plantas seejam de nar o elimiinados antees do armazzenamento, especialmeente quandoo se pretendde armazen produuto a granell (Figura 111). S Secagem e Armazenage A em de Produutos Agrícolas
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Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e Hortaliças
Figura 11 – Limpeza e lavagem de raízes e folhosas 10.2. Classificação por Tipo e Qualidade O produto deve ser classificado, para enquadramento em tipos e uniformidade dos lotes. Produtos danificados, infestados e em fase de maturação avançada (senescência) devem ser eliminados, pois perdem água com facilidade e são facilmente invadidos pelos agentes patogênicos presentes, convertendo-se em fonte de infecção para os produtos sadios.
Figura 12 - Classificação por tipo (tamanho) 10.3. Tratamentos Profiláticos A maioria das perdas pós-colheita resulta da invasão e decomposição do produto por microrganismos. Os danos físicos, devidos ao manejo inadequado, predispõem o produto ao ataque de agentes patológicos, dentre os quais, ordinariamente, os fungos são os principais. O controle é possível mediante a aplicação 518
Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e hortaliças
de fungicidas em doses não-fitotóxicas. Os desinfetantes clorados são úteis quando aplicados na água de lavagem ou resfriamento, mas são pouco eficientes porque o material ativo combina facilmente com qualquer material orgânico, diminuindo rapidamente sua eficácia. Para um resultado satisfatório, é essencial que os produtos químicos sejam rigorosamente selecionados e aprovados, antes de serem usados após a colheita, e que sua aplicação siga rigorosamente as instruções do fabricante e seja orientada por um técnico especializado. É importante verificar que nem sempre a aplicação de produtos químicos é necessária, visto que a atmosfera da câmara de resfriamento nem sempre é propícia ao desenvolvimento de microrganismos. 10.4. Recobrimento da Superfície Para alguns mercados, é comum aplicar recobrimentos superficiais, especialmente cera, a certas frutas e hortaliças, como, por exemplo, pepino, tomate, pimentão, maçã, abacate e cítricos, a fim de reduzir a perda de água e melhorar a aparência da superfície (Figura 13). A quantidade de cera aplicada é muito pequena e destina-se principalmente a substituir a própria cera natural do produto, que foi retirada durante a lavagem e limpeza. Geralmente de origem vegetal, estas ceras podem servir também como meio para incorporar fungicidas.
Figura 13 – Aplicação de cera em laranjas (www.tecnofrut.com) 10.5. Pré-resfriamento Essencial para a maioria dos produtos perecíveis, o pré-resfriamento é a rápida remoção do calor antes que o produto seja transportado, armazenado ou levado ao processamento. Uma vez na câmara a frio, o produto irradiará para o ambiente o denominado calor de campo e, também, o calor liberado durante o processo de respiração. Assim, enquanto o produto não atingir a temperatura ótima de armazenamento, a respiração Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
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Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e Hortaliças
não estará controlada, a perda de água se elevará e o tempo máximo de armazenamento será diminuído. O calor liberado pelo produto passará para o ar e daí será transferido para o evaporador, que o eliminará no ciclo normal de refrigeração, que será abordado mais adiante neste capítulo. O tempo necessário para alcançar a temperatura ótima de armazenamento (tempo de resfriamento) dependerá da capacidade total de refrigeração do equipamento e da velocidade com que o ar passa pelo evaporador e pelo produto. O movimento rápido de ar sobre o produto aumenta a perda de água, e é por isto que, na maioria das câmaras refrigeradas para armazenamento prolongado, a circulação de ar é moderada, a fim de manter a perda de peso mínima. Como a redução da temperatura para criar estas condições será lenta, o ritmo da respiração também será reduzido lentamente. Usualmente, os armazéns projetados para manter um produto sob refrigeração não têm capacidade para resfriá-lo em intervalo de tempo suficientemente seguro. A fim de superar estes problemas, vários métodos de pré-resfriamento vêm sendo empregados para resfriar rapidamente o produto, antes que ele seja introduzido na câmara refrigerada para armazenamento prolongado. Assim, o pré-resfriamento para a armazenagem geralmente é uma operação separada, que requer equipamentos especiais. Embora o principal propósito do pré-resfriamento seja reduzir a temperatura do produto antes do armazenamento, ele é também um método efetivo para retardar a perda de umidade e os danos aparentes. Os fatores que determinam a taxa de pré-resfriamento são: - temperaturas inicial e final do produto; - temperatura e propriedades do meio refrigerante; - acessibilidade do produtor ao meio refrigerante; - tamanho, forma e área específica do produto; - propriedades térmicas da fruta, como calor específico, condutividade térmica e resistência da superfície à transferência de calor; e - volume e velocidade do meio refrigerante. A Tabela 9 apresenta os valores de temperatura e umidade relativa recomendados para armazenamento a frio, o tempo máximo de armazenamento e de pré-resfriamento e o calor específico de vários produtos. 10.5.1. Pré-resfriamento em câmaras É o método mais antigo e convencional de pré-resfriamento de perecíveis. Consiste na exposição do produto ao frio, em uma câmara refrigerada com distribuição uniforme do ar. Além de requerer instalações simples, o resfriamento em câmaras permite que o produto seja pré-resfriado e armazenado no mesmo local, evitando o excesso de manuseio. A principal limitação deste processo é o longo período exigido para o completo resfriamento, favorecendo, assim, a deterioração de produtos mais sensíveis. 10.5.2. Pré-resfriamento com ar forçado Consiste na passagem de um fluxo de ar frio diretamente sobre o produto. Neste caso, o volume de ar determinará a velocidade do pré-resfriamento. Geralmente 520
Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e hortaliças
o tempo consumido no processo é de 1/4 a 1/10 do tempo exigido, quando se utilizam câmaras refrigeradas. Para evitar que o fluxo contínuo de ar provoque perda significativa de peso do produto, o ambiente deve permanecer sempre saturado com água. TABELA 9 – Temperatura e umidade relativa, tempo de armazenagem, tempo de préresfriamento e calor específico de alguns produtos perecíveis.
Produto
Temperatura (oC)
Abacate Abacaxi Banana Figo Goiaba Laranja Limão Manga Mamão Maçã Morango Uva Alface Alho Beterraba Batata Cebola Cenoura Pepino Tomate
10 10 15 0 10 7 15 13 8 3 0 0 0 0 0 5 0 0 12 12
Umidade Relativa (%) 85 - 90 85 - 90 90 - 95 85 - 90 90 85 - 90 85 - 90 85 - 90 85 - 90 90 90 - 95 90 - 95 95 65 - 70 95 90 65 - 70 90 - 95 90 - 95 85 - 90
Tempo de Armaz. 20 dias 20 dias 20 dias 8 dias 15 dias 3 meses 4 meses 20 dias 20 dias 8 meses 7 dias 3 meses 20 dias 5 meses 3 meses 4 meses 5 meses 4 meses 10 dias 15 dias
Resfriamento (hora) 22 3 12 22 20 24 20 24 24 24 24 34
Calor Específico Kcal.kg-1.oC-1 0,75 0,88 0,80 0,82 0,86 0,91 0,85 0,93 0,87 0,92 0,85 0,96 0,69 0,90 0,85 0,90 0,91 0,97 0,94
Adaptado de USDA, Handbook 66 e Dossat, R.T., 1978
10.5.3. Pré-resfriamento com água Este processo utiliza a água fria em movimento e em contato direto com o produto. Não ocorre remoção de umidade do produto e, em alguns casos, pode haver restabelecimento dos tecidos ligeiramente afetados pela ausência de água. Para garantir a eficiência do método, é recomendável que a água escorra sobre a maior superfície possível do produto e seja tão fria quanto possível, sem danificar o produto. O pré-resfriamento com água (Figura 14) pode ser feito também por imersão, mas apresenta menos eficiência do que por aspersão, devido à dificuldade em manter um movimento adequado da água e do produto. A principal limitação da aspersão é
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Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e Hortaliças
que a altura da queda da água pode causar danos, principalmente no caso de hortaliças folhosas.
Figura 14 – Pré-resfriamento com água 10.5.4 . Pré-resfriamento a vácuo O pré-resfriamento a vácuo consiste no uso de uma câmara de aço, ou autoclave, hermeticamente fechada. Baseia-se no princípio segundo o qual, em pressões reduzidas, a temperatura do ponto de ebulição da água diminui. A energia necessária à evaporação da água é retirada do produto, fazendo com que ele resfrie. As vantagens deste método estão relacionadas à velocidade e uniformidade do préresfriamento. Entretanto, é recomendado apenas para produtos que apresentam grande relação entre a superfície e a massa (alface, couve ou similares). Para minimizar ou mesmo eliminar o problema da perda de peso, recomenda-se o umedecimento do produto antes ou durante o processo de pré-resfriamento. 10.5.5. Embalagem em gelo Este método limita-se aos produtos que requerem um resfriamento rápido e toleram o contato direto com o gelo. Suas principais limitações são o alto custo das embalagens à prova d'água para o transporte e a redução do peso líquido do produto por embalagem. 10.5.6. Cobertura de gelo Usualmente utilizado para suplementar a refrigeração mecânica dos veículos de transporte, este método consiste em colocar uma camada de gelo finamente moído sobre a carga. 10.5.7. Refrigeração mecânica Os refrigeradores mecânicos são especificados em toneladas de refrigeração por dia. Uma tonelada de refrigeração significa a quantidade de calor requerido para derreter uma tonelada de gelo a 0oC e equivale a 72.580 kcal (303.823 kJ) ou 288.000 BTU. A quantidade de refrigeração requerida para resfriar um produto depende do 522
Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e hortaliças
calor específico, das temperaturas inicial e final, do calor de respiração e da quantidade em peso do material a ser resfriado. De acordo com o teor de água, o calor específico das frutas varia entre 0,75 kcal/kg oC para o abacate e 0,93 kcal/kg oC para o mamão. A Tabela 10 mostra a comparação entre os métodos usados em pré-resfriamento de produtos perecíveis. TABELA 10– Comparação entre os métodos de pré-resfriamento Variável
Tempo Carga Perda de peso Perigo para o produto Consumo energia
Sistema de resfriamento
Câmara resfriamento. e armazenagem com frio com ar convencional úmido 2,5 horas 2 a 8 horas especial especial moderada mínima
a água
a vácuo
20 a 40 min simples nenhuma
20 a 40 min simples pequena
propagação de doenças
Congelamento do produto
congelamento do produto
nenhum
alto
alto
moderado
alto
11. ARMAZENAGEM REFRIGERADA Produtos como maçã, uva, pêra, limão, beterraba, alho, cebola, mamão, manga e outros podem ser armazenados, sob refrigeração, por períodos prolongados (semanas ou meses). Devido à sazonalidade da produção, a armazenagem refrigerada destes produtos vem se tornando uma prática quase imprescindível ao sistema de distribuição de alimentos nos grandes centros. Além disso, a comercialização (exportação/importação) de frutas só é possível por meio de um sistema de transporte apropriado e da refrigeração. 11.1. Princípios de Refrigeração A refrigeração cria uma superfície fria que absorve calor por condução, convecção ou radiação. A fonte de refrigeração convencional é um refrigerante, que absorve calor ao passar de líquido a vapor. A amônia é o refrigerante mais comum em grandes instalações, pois não é cara, vaporiza-se a baixas pressões e absorve grande quantidade de calor (cerca de 334 kcal/kg sob vaporização). No entanto, poderá causar danos ao produto em caso de vazamento, pois é corrosiva quando combinada com a água, explosiva em certas concentrações e tóxica ao homem. Por essas razões, Freon12 ou Freon-22 são substitutos da amônia em instalações de pequeno e médio porte. Esses compostos fluorcarbonados (CFC) não são tóxicos nem inflamáveis. Existe, porém, uma preocupação mundial quanto à destruição da camada de ozônio pelo CFC, motivando a proibição de seu uso. Na Figura 15 é apresentado o esquema simplificado Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
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Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e Hortaliças
de um ciclo de refrigeração por compressão. O refrigerante entra no compressor em baixa pressão como vapor superaquecido. Deixando o compressor, entra no condensador como vapor, em pressão elevada, onde a condensação do refrigerante ocorre pela transferência de seu calor para a água de refrigeração ou para o meio ambiente. O refrigerante deixa então o condensador como líquido, a uma pressão elevada. Esta pressão é reduzida ao fluir pela válvula de expansão, resultando em evaporação instantânea de parte do líquido. O líquido restante, agora em baixa pressão, é vaporizado no evaporador, como resultado da transferência de calor da câmara e do produto que está sendo refrigerado. Esse vapor aquecido retorna então para o compressor, completando o ciclo.
Figura 15 –Esquema de um sistema de refrigeração por compressão. 11.2. Componentes do Sistema de Refrigeração O equipamento usado em armazenamento refrigerado consta de evaporador, compressor, condensador, ventilador, válvulas e medidores. Para que o sistema funcione correta e economicamente, todos os componentes devem ser compatíveis em tamanho e capacidade. a) Evaporador: há vários anos, os evaporadores ou resfriadores em construções para armazenamento de perecíveis consistiam de uma simples serpentina ou tubos montados nas paredes ou no teto das câmaras. O ar circulava por convecção natural. Assim, os produtos próximos ao piso geralmente congelavam e aqueles próximos ao teto permaneciam aquecidos. Hoje, a armazenagem depende de ventiladores para circular o ar, uniformizar a temperatura e aumentar a taxa de transferência de calor. b) Condensador: é o componente no qual o calor proveniente da câmara de armazenagem é rejeitado. Os condensadores com água fria são usuais nos grandes 524
Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e hortaliças
sistemas. Em decorrência de sua crescente escassez, as águas de torres de resfriamento, lagos ou condensadores evaporativos são recirculadas. Os condensadores a ar são comumente utilizados em pequenas instalações. Alguns condensadores, semelhantes aos evaporadores, consistem de finas serpentinas resfriadas por ar ou água. Outros, mais complexos, são feitos de tubos duplos, onde circula água fria em um tubo e o refrigerante no outro. c) Compressor: em geral, em sistemas de refrigeração são empregados três tipos de compressores: o cíclico (cilindro e pistão), o rotativo e o rotativo helicoidal. O compressor cíclico é o mais comum. A capacidade de refrigeração de um compressor é especificada em toneladas-padrão, ou seja, 70 kgf/cm2 quando opera à pressão na cabeça e 9 kgf/cm2, à pressão de sucção. A capacidade do compressor baseia-se no deslocamento do volume do pistão e na velocidade de operação e aumenta com o funcionamento em altas pressões de sucção e baixas pressões na cabeça. No armazenamento de perecíveis há uma época de alta e outra de baixa demanda de refrigeração. Portanto, o compressor deve ser escolhido de modo a atender a carga máxima de refrigeração e possuir um sistema de redução de capacidade. Depois que o produto é refrigerado até atingir a temperatura de armazenamento, a máxima capacidade do refrigerador torna-se desnecessária. Em algumas instalações, vários compressores são usados e, neste caso, um menor número continuará funcionando logo depois que a carga máxima for alcançada.
12. CONSTRUÇÃO DE CÂMARAS Nas câmaras ou nos armazéns refrigerados, comumente as paredes são construídas em blocos de carvão ou de concreto especial reforçados, e o piso, em concreto comum com isolamento. Geralmente são estruturas de pavimento único, para facilitar o uso de empilhadeiras e o manuseio das caixas. É recomendável que o piso tenha capacidade para suportar carga mínima de 0,5 kg/cm2 e seja impermeável à umidade, enquanto o isolamento usado deve suportar o desgaste da superfície de concreto. Os lados aquecidos das paredes e o forro são cobertos com uma camada contínua e impermeável, que se estende até o encontro da parede com o piso. Geralmente, o forro do teto tem um espaço ventilado e um acabamento interior, comumente de plástico, sob o isolante. A camada impermeável pode compor o material isolante ou ser aplicada sobre o lado aquecido da estrutura. Os materiais usados com esta finalidade são o asfalto, a resina, o revestimento de polímeros e outros. Em geral, são utilizadas duas técnicas para o isolamento em armazéns refrigerados: uma emprega material isolante com alta permeabilidade ao vapor, como fibra de vidro e fibra de rocha; e outra emprega isolante relativamente impermeável ao vapor de água, como o polietileno e poliuretano. A escolha do isolante depende de seu custo, da disponibilidade de mãode-obra especializada e da qualidade de isolamento desejada no armazém. O isolamento das paredes e do forro pode ser feito com painéis isolados préfabricados. O isolamento dentro dos painéis deve ser completamente impermeável ao Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
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Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e Hortaliças
vapor, e as juntas entre eles devem ser coladas. A construção em paineis apresenta vantagens, como controle de qualidade, rapidez de construção e facilidade para aumentar o tamanho dos armazéns. A circulação do ar é necessária, para resfriar o produto à temperatura desejada e mantê-lo uniforme em todos os pontos da câmara e ao longo do período de armazenagem. Como regra geral, a circulação de ar dentro da câmara deve estar entre 25 e 30 m3/tonelada de refrigeração. Esta capacidade é prevista para uma diferença de 5,5o C entre as temperaturas do ar que sai e que entra no refrigerador, durante o resfriamento. Durante o armazenamento propriamente dito, essa diferença deve estar em torno de 1oC. Por questões termodinâmicas, o produto no armazenamento nunca se torna tão frio quanto o ar da câmara. Quando uma unidade do produto armazenado estiver totalmente envolvida pelo ar ambiente da câmara, sua temperatura estará aproximadamente 0,5oC mais quente que o ar. Portanto, o operador deve estar atento à temperatura do produto e nunca confiar apenas nas condições do ar. 12.1. Umidade Para manter a umidade desejável no armazenamento a frio, é necessário operar o evaporador o mais próximo possível da temperatura da câmara. Armazéns bem isolados ou herméticos reduzem a carga de calor imposta ao evaporador, permitindo que este funcione a temperaturas próximas àquelas da câmara. Isto minimiza a condensação de umidade sobre as superfícies frias do evaporador. 12.2. Armazéns Revestidos Um método para resolver o problema de baixa umidade em armazéns refrigerados consiste em construir uma parede dupla. Neste tipo de armazém, o calor conduzido através do piso, das paredes e do forro é interceptado e removido pelo sistema de refrigeração, antes de alcançar o espaço de armazenagem. Piso, paredes e forro agem como superfícies de resfriamento. Umidades próximas a 100% são mantidas neste tipo de armazém, cuja construção é mais cara do que as construções convencionais. 12.3. Ventilação A ventilação normalmente usada para promover a movimentação do ar dentro do armazém pode, em alguns casos, ser utilizada para remover gases indesejáveis do ambiente, como acontece na exaustão do etileno no armazenamento de limão e do SO2, utilizado como fumigante, no armazenamento de uva. 13. DETERMINAÇÃO DE CARGA TÉRMICA As principais fontes de calor, que compõem os cálculos energéticos no estabelecimento da capacidade e tamanho dos equipamentos necessários a uma câmara frigorífica, são: - calor que entra na câmara, por condução, através das paredes isoladas; - calor que penetra na câmara, por radiação direta, através de vidro ou outros materiais transparentes; 526
Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e hortaliças
- calor do ar exterior (abertura de portas); - calor do produto quando sua temperatura está sendo reduzida; - calor oriundo de pessoas que ocupam o espaço refrigerado; - calor proveniente de qualquer equipamento gerador de calor, localizado no interior da câmara (calor adicional); e - calor devido à respiração do produto. 13.1. Tempo de Funcionamento do Equipamento Embora a capacidade dos equipamentos de refrigeração normalmente seja expressa em Toneladas de Refrigeração (12.000 BTU/h ou 3.020 kcal/h = 1 tonelada de refrigeração), a capacidade de refrigeração pode ser determinada pela razão entre a carga total do equipamento para o período de 24 horas e o tempo de funcionamento desejado durante as 24 horas (equação 2): Capacidade = Carga térmica total/Tempo de funcionamento
eq.2
Para possibilitar o remanejamento da carga térmica, os equipamentos de refrigeração não devem ser projetados para funcionar continuamente. Isto porque, ao passar pela serpentina do evaporador, normalmente o vapor d’água do ar condensa e, quando a temperatura da serpentina chega a limites abaixo do ponto de congelamento, as gotículas de água congelam em torno da serpentina. Com o decorrer do tempo de funcionamento, esse congelamento acumula-se e diminui a eficiência do sistema de refrigeração, exigindo descongelamento do evaporador. Se a temperatura da câmara estiver acima de 1oC, esse descongelamento pode ter ciclo livre, ou seja, o próprio calor da câmara descongela a água do evaporador, estando este desativado. Entretanto, quando a temperatura da câmara está abaixo de 1oC, o ciclo livre é dificultado, podendo comprometer o produto armazenado. Neste caso, emprega-se o descongelamento suplementar, ou seja, a superfície da serpentina é aquecida artificialmente com resistência elétrica, água ou com o ar quente do sistema de refrigeração do compressor. Independentemente do método usado, o degelo requer determinado tempo, em que o efeito da refrigeração cessa, possibilitando o descongelamento da serpentina. A água proveniente do degelo é drenada do evaporador pelas tubulações existentes em toda a câmara frigorífica. No descongelamento em ciclo livre, o tempo de funcionamento máximo dos evaporadores, durante as 24 horas, é de 16 horas. Para o descongelamento com aquecimento artificial, o tempo de funcionamento de cada evaporador varia entre 18 e 20 horas por dia. 13.2. Cálculo da Carga Térmica Para simplificação dos cálculos, a carga térmica total de uma unidade de refrigeração será, aqui, dividida em várias cargas individuais, de acordo com cada projeto, conforme estabelecido anteriormente. As principais fontes de calor que comporão a carga térmica total de uma unidade de refrigeração, para armazenagem de produtos agrícolas de rápida perecibilidade, são apresentadas mais detalhadamente a seguir. Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
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Capítulo 18
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a) Carga térmica proveniente das paredes: existe sempre um fluxo de calor direcionado para o interior das câmaras frigoríficas, provocado pelo gradiente de temperatura entre o interior e o exterior do ambiente refrigerado, que é amenizado pelo material isolante de revestimento das paredes. Mesmo na presença de uma camada isolante adequada, o calor emanado das paredes representa a maior parte da carga térmica total de uma unidade frigorífica. b) Carga térmica devido a mudanças de ar: quando o ar exterior penetra no interior das câmaras frigoríficas pela abertura de portas e por fendas existentes, o calor desse ar deve ser removido, para que as condições internas de temperatura e umidade relativa se mantenham próximas do ideal. Esse calor removido é denominado carga térmica de troca de ar, que, muitas vezes, pode ocorrer por meio de ventilação, visando a outros objetivos. A carga de ventilação refere-se às cargas térmicas oriundas do ar exterior e da ventilação necessária à renovação do ar ambiente, em conformidade com as exigências do produto armazenado. A carga de infiltração, que deve ser reduzida ao mínimo, refere-se às cargas térmicas oriundas do ar que penetra através das frestas e da abertura de portas no ambiente refrigerado. Ainda que a dispersão do ar não tenha efeito significativo sobre a carga de refrigeração, o vapor de água que condensa nas fendas e freqüentemente se transforma em gelo é indesejável e deve ser evitado. Para reduzir a dispersão do ar, além de portas e juntas bem alinhadas e ajustadas e do fechamento cuidadoso de outras aberturas nas paredes, costuma-se aquecer o perímetro da porta com uma resistência elétrica, mantendo sua temperatura maior que a temperatura do ar exterior, evitando-se assim a condensação do ar e formação de gelo. c) Carga térmica devida ao produto: a carga devida ao produto é formada pelo calor correspondente à diferença entre a temperatura do produto, antes de entrar para o armazenamento, e aquela considerada ideal para maior tempo de estocagem. No caso de produtos congelados, o calor latente removido é considerado parte da carga devida ao produto. No caso de produtos agrícolas, o calor de respiração ou calor vital deve, obrigatoriamente, ser computado para o cálculo da carga térmica total. Em alguns casos, a carga devida ao produto é insignificante; porém, em certas circunstâncias, ela representa quase a totalidade da carga térmica do sistema. No caso em que o produto é pré-resfriado à temperatura de armazenamento, antes de ser colocado na câmara de armazenamento, somente a carga devida à respiração do produto, se for o caso, deve ser considerada. Caso contrário, a quantidade de calor a ser removida do produto para reduzir sua temperatura, obrigatoriamente, deverá ser computada como parte da carga total. d) Cargas adicionais: embora relativamente pequenas, as cargas adicionais ou suplementares referem-se ao calor gerado por pessoas trabalhando internamente na câmara, lâmpadas, motores elétricos de ventilação e quaisquer outros equipamentos usados dentro do espaço refrigerado.
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Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e hortaliças
13.3. Carga de Calor Cedido pelas Paredes O fluxo de calor através das paredes da câmara frigorífica pode ser estimado pela seguinte equação:
Q = A.U .∆T
eq.3
em que Q = fluxo de calor através da parede, kcal/hora; A = área externa das paredes, m2; ∆T = diferencial de temperatura através das paredes, oC; e U = coeficiente global de transmissão de calor, kcal/h.m2.oC. O coeficiente global de transmissão de calor, U, é a medida do fluxo de calor que passará através de uma unidade de área de paredes, teto e piso que separam os ambientes interno e externo da câmara de refrigeração, para cada grau de diferença de temperatura. O valor de U deve ser o menor possível. Para isto, os materiais empregados na construção das câmaras frigoríficas devem ser bons isolantes térmicos e apresentar um custo que não inviabilize o projeto. 13.3.1. Determinação do fator U O coeficiente global de transmissão de calor, U, pode ser determinado pela seguinte equação:
U =1
1 1 x x k + + + ... + + f 1 k1 k 2 kn fo
eq.4
em que f1 = coeficiente de convecção da parede interna, do piso ou teto; fo = coeficiente de convecção da parede externa, do piso ou teto; x = espessura de cada componente da parede; e ki = condutividade térmica de cada componente da parede. As condutâncias das superfícies, para velocidades médias do vento, são dadas na Tabela 11. 13.3.2. Diferença de temperatura sobre as paredes de uma câmara A temperatura interna de projeto de uma câmara frigorífica depende, basicamente, do tipo de produto e do tempo de armazenagem (Tabela 9). A temperatura externa de projeto depende da localização do frigorífico. Para as paredes e os tetos localizados dentro de uma construção, as temperaturas de projeto externas às paredes frias são tomadas como sendo as temperaturas internas da construção. Quando as paredes de armazenagem são expostas ao ar atmosférico, a temperatura externa de projeto é a temperatura média da região, incluindo uma margem para variações normais durante um período de 24 horas. Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
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Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e Hortaliças
13.3.2.1- Diferença de temperatura entre tetos e pisos O tratamento para tetos é o mesmo dado às paredes. O mesmo tratamento pode ser dado ao piso quando este não está fixado diretamente sobre o solo. Quando o piso da câmara frigorífica é fixado diretamente numa prancha sobre o solo, alguma precaução deve ser tomada para evitar a saída e o eventual congelamento de água subterrânea sob o piso da câmara. Dutos de ar quente, resistências elétricas, serpentinas para circulação de salmoura ou soluções anticongelantes são artifícios empregados para manter a temperatura do solo acima do ponto de congelamento. TABELA 11 – Condutividade térmica dos principais materiais usados na construção de câmaras para armazenagem a frio Material
Tijolo comum Argamassa Concreto (agregado de areia) Bloco de concreto Agregado de areia - 10 cm Agregado de areia - 20 cm Lajota (argila) vazada - 10 cm Pinho Madeira compensada - 1,3 cm Cobertura de rolo de alfalto Manta de fibra de vidro Placa de cortiça Lã mineral Ar parado Ar em movimento (12 km/h) Ar em movimento (24 km/h)
Condutividade térmica (k) (kcal.m-2 cm-1 h-1oC-1) 9,6 9,6 23,1
Condutância térmica (C) (kcal.m-2 h-1oC-1)
6,8 4,4 4,4 3,9 7,8 12,5 0,52 0,58 0,52 8,1 19,5 29,3
13.3.2.2- Efeitos de radiação solar A radiação solar pode provocar acréscimos na temperatura da parte externa das paredes e dos tetos das câmaras frigoríficas, superiores à temperatura do ar ambiente. A Tabela 12 mostra o decréscimo em graus que deve ser adicionado à temperatura do ar exterior, em função do posicionamento geográfico das paredes. a) Cálculo da carga de troca de ar Quando a quantidade de ar que entra no ambiente refrigerado é conhecida, a carga de troca de ar pode ser perfeitamente determinada pela seguinte equação: cp = m(ho − hi ) em que 530
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eq.5
Capítulo 18
Armazenamento de Frutas e hortaliças cp = carga de troca de ar, kcal/dia; m = massa de ar que entra na câmara, kg/dia; ho = entalpia do ar externo, kcal/kg; e hi = entalpia do ar interno kcal/kg.
Como é difícil detectar a quantidade de ar que vai penetrar num espaço refrigerado durante 24 horas, a Tabela 13 mostra o número aproximado de trocas de ar durante 24 horas, para vários tamanhos de câmaras frigoríficas (os valores são dados para uso médio). USO MÉDIO: incluem instalações não sujeitas a temperaturas extremas, quando a quantidade de produto guardado no refrigerador é normal. Exemplo: refrigeradores de confeitarias e clubes. USO PESADO: inclui instalações como aquelas de mercados movimentados, cozinhas de hotéis e restaurantes, quando períodos de grande movimento estabelecem cargas pesadas sobre os refrigeradores e quando grandes quantidades de alimentos quentes são armazenadas. TABELA 12 – Tolerância para a radiação solar (oC a serem acrescidos à diferença normal de temperatura) Tipo de Superfície Negras ou muito escuras Meio-tom ou claras Brancas
Paredes iluminadas 4 3 2
Telhado Plano 11 8 5
TABELA 13 – Média de trocas de ar em 24 horas, para câmaras de armazenamento, devido a abertura de portas e infiltrações de ar Volume (m3) 5 15 30 100 200 450
Trocas de ar por 24 horas
Trocas de ar por 24 horas
Acima de 0oC 40 24 16 9 6 4
Abaixo de 0oC 30 19 12 6 4 3
b) Cálculo da carga de produto e embalagem Todo produto colocado em câmara frigorífica cuja temperatura está acima da temperatura de armazenagem cederá calor ao espaço refrigerado, até atingir o Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
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Capítulo 18
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equilíbrio térmico. O calor oriundo do produto é calculado pela seguinte equação:
rp = m.c.∆T .24horas /dia
eq.6
em que rp = quantidade de calor, kcal/dia; m = massa do produto, kg/h; c = calor específico do produto acima do ponto de congelamento, kcal/kg.oC; e ∆T = diferencial de temperatura entre produto e câmara, o C. A equação 7 fornece a quantidade de calor retirada do produto em 24 horas e pode ser assim expressa:
rp =
m.c.∆T .24horas Trd
eq.7
em que Trd = tempo de resfriamento desejado, horas. Velocidade de resfriamento No caso de câmaras de pré-resfriamento, a carga térmica é mais elevada no início do resfriamento. Em conseqüência da grande diferença de temperatura entre o produto e o ar de refrigeração, a velocidade de resfriamento e a carga térmica devida ao produto tendem a se concentrar na fase inicial do período de resfriamento. Como a seleção do equipamento baseia-se na hipótese de que a carga do produto é distribuída igualmente em todo o período de resfriamento, o equipamento selecionado não terá capacidade térmica para retirar o calor durante os estágios iniciais de resfriamento, quando a carga térmica devida ao produto estará no pico (calor de campo e calor de respiração). Para compensar a distribuição desigual da carga térmica, um fator de regime de resfriamento equivalente a 0,70 para frutas e 0,85 para hortaliças deverá ser introduzido nos cálculos. Como resultado, o equipamento frigorífico terá capacidade maior e suficiente para manter a velocidade de resfriamento constante, mesmo no início do resfriamento. A equação para a carga térmica devida ao produto, quando se usa o fator de resfriamento, é: m.c.∆T .24horas rp = eq.8 tr. fr em que tr = tempo de resfriamento, horas; e fr = fator de regime, adimensional. Quando as câmaras já recebem os produtos pré-resfriados, não é necessário usar o referido fator. No caso em que o produto deve ser congelado e armazenado a temperaturas abaixo de 0oC, à carga térmica dos dois períodos de resfriamento (acima 532
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Capítulo 18
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de 0oC e abaixo de 0oC) deve ser acrescentada a carga devida ao congelamento (calor latente de solidificação). A carga do produto resultante apenas do congelamento é dada pela equação 9:
Q = m.hif
eq.9
em que m = massa de produto, kg; e hif = calor latente de solidificação do produto, kcal/kg. Calor de respiração Como explicado anteriormente, as frutas e hortaliças continuam a experimentar mudanças durante o armazenamento. A mais importante dessas mudanças é produzida pela respiração, quando esses produtos são armazenados a uma temperatura acima da temperatura de congelamento. A Tabela 1 fornece o calor de respiração de alguns produtos, que deverá ser incluído na carga de calor devida ao produto. Embalagens Quando um produto é armazenado em recipientes, como o leite em pacote ou garrafa, ovos em engradados e frutas em cestas ou caixas, deve-se computar o calor oriundo dos materiais para diminuir sua temperatura de armazenagem. c) Cálculo de carga mista As luzes contribuem com 0,86 kcal/Watt = 3,61 kJ/Watt. Os motores contribuem com carga térmica equivalente a 745 kcal/hora.hp, e as pessoas trabalhando, com aproximadamente 239 kcal/hora. d) Fator de segurança Quando a carga térmica é estimada por métodos precisos, torna-se desnecessário o emprego do fator de segurança; porém, quando ela é calculada por métodos rápidos, comumente adiciona-se 5 a 10% da carga total como fator de segurança. 13.4. Exemplo de Aplicação O exemplo a seguir e as definições apresentadas anteriormente mostram os fatores a serem considerados na determinação da carga de refrigeração para uma câmara de armazenamento a frio, para produtos agrícolas. Produto: Pêra (temperatura de armazenamento -1,0oC) - Dimensões da câmara - Superfície externa (incluindo o piso) - Dimensões do interior da câmara - Volume interno da câmara - Isolamento de 76,2 mm
15,2 x 15,2 x 4,6 (m) 743 (m2) 14,9 x 14,9 x 4,3 (m) 955 (m3) K = 0,0308 kcal/m2.mm.oC
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Capítulo 18
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com poliuretano - Condições de colheita - Temperatura do produto - condições de armazenamento - Capacidade da câmara - Capacidade total Peso da caixa 2,72 kg => peso total - Fluxo de carga 22 dias para encher a câmara - Taxa de resfriamento - Troca de ar devido à abertura da porta durante a refrigeração - Troca de ar devido à abertura da porta durante o armazenamento - Calor específico da pêra - Calor específico da caixa - de calor p/ diminuir a temperatura do ar de 29,4oC e 50% UR para –1oC
U = 0,262 kcal/hr.m2.oC 29,4oC e 50% UR 21oC 22oC e 70% UR 13.200 caixas com 22,65 kg/caixa 298.980 kg de pêra 35.904 kg 600 caixas ou 13.590 kg/dia de 21 para 4,5oC no primeiro dia e de 4,5 para -1oC no segundo dia 6 trocas/dia 1,8 trocas/dia 0,861 kcal/kg.oC 0,500 kcal/kg.oC 17,81 kcal/m3
- Carga de calor p/ diminuir a temperatura do ar de 7,2oC e 70% UR para –1oC - Cargas diversas na câmara iluminação ventilador 2 carregadeiras (8 horas) 2 homens (8 horas)
3,65 kcal/m3 2400 W-hr/hr 3 HP = 2235 W 1102 kcal/hr.carregadeira 239 kcal/hr.homem
Solução: A) Carga de refrigeração durante o resfriamento e enchimento da câmara (kcal/dia) Diferença de temperatura: ∆T= 29,4-(-1,0)
30,4oC
1 - Carga de transmissão de calor na câmara: cc = (coef. de transmissão).(area). (∆t).(horas) cc = (0,262 kcal/m2 .oC.h).(743 m2 ).(30,4 oC). (24 h/dia) Carga de transmissão de calor na câmara
142.028 kcal/dia
2 - Carga de troca de ar devido à abertura de porta: cp = (carga de calor).(volume).(troca de ar) cp = (17,81 kcal/m3), (955 m3).(6 trocas /dia) Carga devida à abertura da porta
102.051 kcal/dia
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Capítulo 18
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3 - Carga devida ao produto: Resfriamento do produto e das caixas. Primeiro dia: rp = (peso do produto).(calor específico). (∆T=21- 4,5 oC) rp = (13.590 kg/dia).(0,861 kcal/kg.oC).(16,5 oC) Resfriamento do produto 193.066 kcal/dia o rc = (peso da caixa).(calor específico da caixa).( ∆T=21- 4,5 C) rc =(1.632 kg/dia).(0,500 kcal/kgoC).(16,5oC) Resfriamento das caixas 13.464 kcal/dia Segundo dia: rp = (peso do produto).(calor específico). (∆T = (4,5-(-1,0) oC) rp = (13.590 kg/dia).(0,861 kcal/kg.oC).(5,5 oC) Resfriamento do produto 64.355 kcal/dia rc = (peso da caixa).(calor específico da caixa).( ∆T = (4,5-(-1,0) oC) rc = (1.632 kg /dia).(0,500 kcal /kg oC).(5,5oC) Resfriamento das caixas 4.488 kcal/dia CARGA TOTAL DE RESFRIAMENTO
275.370 kcal/dia
B) Calor de respiração durante o resfriamento (calor vital): Primeiro dia: temperatura média = (21+4,5)/2 =12,8oC taxa de respiração≅1000 kcal/t.dia (Tabela 1) crr = (taxa de respiração).(peso do produto) crr = (1000 (kcal/t.dia).(13,59 t.) Calor de respiração Segundo dia: temperatura média = (4,5+(-1))=1,7oC taxa de respiração≅126 kcal/t.dia (Tabela 1) crr =126(kcal/t.dia).(1 3,59 t). Calor de respiração Acumulado na câmara antes de completar o resfriamento: peso total de frutas (298.980 kg) 2 dias de carregamento (2x13.590 kg/dia =27.180 kg) 298.980 kg - 27180 kg = 271.800 kg ou 272 t. taxa de respiração da pêra a -1,0 oC =100 kcal/t.dia crr = (100 kcal/t.dia).(272 t.) Acumulado antes do resfriamento CARGA TOTAL DE RESPIRAÇÃO (máxima) Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
13.590 kcal/dia
1.712 kcal/dia
27.200 kcal/dia 42.502 kcal/dia 535
Capítulo 18
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4 - Cargas de calor diversas na câmara iluminação = (2.400 W-h/h).(0,862 kcal/W-h).(8 h/dia) Iluminação ventilador = (3 hp).(745 kcal/h.hp).(24h/dia) Ventilador carregadeira = (2 ).(1.102 kcal/h).(8 h/dia) Carregadeira homens trabalhando = (2 ).(239 kcal).(8h) Homens trabalhando CARGA TOTAL DE DIVERSOS
16.550 kcal/dia 53.640 kcal/dia 17.632 kcal/dia 3.824 kcal/dia 91.646 kcal/dia
Carga total de calor durante o resfriamento: -carga de transmissão de calor da câmara - carga devida à abertura de porta - carga total de resfriamento - carga total de respiração - carga total de diversos
142.028 kcal/dia 102.051 kcal/dia 275.370 kcal/dia 42.502 kcal/dia 91.646 kcal/dia
TOTAL +10% adicional de segurança TOTAL DE REFRIGERAÇÃO REQUERIDA
653.597 kcal/dia 65.359 kcal/dia 718.956 kcal/dia
Assumindo que o equipamento de refrigeração irá operar 18 horas por dia: (718.956 kcal/dia)/(18 h/dia) = 39.942 kcal/h Uma tonelada de refrigeração absorve 3.024 kcal/h (12.000 b.t.u./h) (39.942 kcal/h)/(3.024 kcal/h/t. de refrigeração) =>13,2 toneladas de refrigeração. As 13,2 t de refrigeração = capacidade máxima. C) Carga durante a operação normal de estocagem: média do ambiente externo: 22oC e 70% UR temperatura de estocagem: -1oC ∆t = 22 - (-1) = 23oC 1 - Transmissão de calor da câmara: cc = (0,262 kcal).(743 m2).(23oC).(24 h/dia)/ (m2 .oC.h) Carga de transmissão de calor da câmara 2 - Carga de troca de ar devido à abertura de porta: cp = (3,65 kcal).(951 m3).(1,8 troca/m3.dia) Carga devida à abertura de porta
107.455 kcal/dia
6.248 kcal/dia
3 - Carga devida ao produto (respiração): 536
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Capítulo 18
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taxa de respiração da pêra a -1,0 oC =>100 kcal/t/dia crr = (100 kcal / t.dia).( 299 t) Carga total de respiração 4 - Cargas de calor diversas na câmara: iluminação = (2.400 W-h/h).(0 ,862 kcal/W-h).(4 h/dia) Iluminação ventilador =3 hp (745 kcal/h).(24 h/dia) Ventilador homens trabalhando = (239 kcal/hom./h).(4 h/dia) Homens trabalhando CARGA TOTAL DE DIVERSOS
29.898 kcal/dia
8.275 kcal/dia
53.640 kcal/dia 956 kcal/dia 62.871 kcal/dia
Carga total durante estocagem: - carga de transmissão de calor da câmara - carga devida à abertura de porta - carga total de respiração - carga total de diversos
107.455 kcal/dia 6.248 kcal/dia 29.898 kcal/dia 62.871 kcal/dia
TOTAL +10 % adicional de segurança
206.472 kcal/dia 20.647 kcal/dia
REFRIGERAÇÃO REQUERIDA
227.119 kcal/dia
Assumindo que o equipamento de refrigeração irá operar 18 horas por dia: (227.119 kcal / dia)/(18 h/dia) = 12.617 kcal/h Uma tonelada de refrigeração absorve 3.024 kcal/h (12.617 kcal / h)/(3.024 kcal/h) = 4,2 toneladas de refrigeração. A capacidade operacional do equipamento de refrigeração em condições normais de estocagem é de 4,2 toneladas de refrigeração. Assim, deve-se adotar um sistema que atenda 13,2 t de refrigeração nos dias de carregamento e 4,2 t de refrigeração para a estocagem. Por garantia, é recomendável adotar duas unidades que, somadas, forneçam 15 t de refrigeração, isto é, uma de 10 que só funcionará durante o carregamento e outra de 5 para os dois períodos.
14. LITERATURA CONSULTADA 1.
BRASIL. Frutas brasileiras - Exportação. Ministério da Agricultura. CODEVASF. Brasília. 1989. 352 p.
2.
DOSSAT, R.J. Manual de refrigeração. Vol 2. Hemus Livraria Ed. Ltda. São Secagem e Armazenagem de Produtos Agrícolas
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Paulo. 1978. 215 - 449 p. 3.
FAO. Manual para el mejoramiento del manejo poscosecha de frutas y hortalizas - Parte II. Serie: Tecnologia Poscocheta 7. Santiago, Chile, 1989. 83 p.
4.
ITAL. Frutas Tropicais 3 - Banana. Secretaria da Agricultura. São Paulo, Campinas, 1978. 197p.
5.
KADER, A.A. & KE, D. Controlled atmospheres. In: PAULL, R.E. & ARMSTRONG, J.W. ed. Insect pests and fresh horticultural products: treatments and responses. Wallingford, CAB International, 1994, p.223236.
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