Conservação a baixas Temperaturas Refrigeração

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1 Conservação a baixas emperaturas Refrigeração Processamento Geral de Alimentos João Noronha Escola Superior Agrária de 26 de Novembro de 2010

2 Refrigeração Objectivo geral Aumentar a vida útil do alimento e consequentemente Aumentar as possibilidades de conservação. 2

3 Frutas e legumes Organismos vivos que se devem manter vivos durante o armazenamento Objectivos da refrigeração Diminuir intensidade respiratória Diminuir percas de peso por transpiração Diminuir produção de etileno Diminuir desenvolvimento de microrganismos 3

4 Respiração ransformação das reservas em energia Produção de calor Emissão do CO 2 Emissão de água Diminuição da emperatura Diminuição das taxas de respiração Diminuição da maturação Diminuição da senescência Limites Ponto de Congelação Não queremos congelar emperatura a que se observam danos pelo frio 4

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9 ranspiração Perda de água para o ambiente Perca de peso! ransferência de água dos espaços intercelulares (saturado) para o ambiente (HR 50%-60%) Possíveis danos irreversíveis Perda de turgescência Manchas superficiais Perda da qualidade Perda de peso axa proporcional à diferença entre a pressão parcial da água à superfície do produto e no ambiente Quanto maior a humidade relativa do meio menores as perdas aw 0,97 então HR 97% em de ser a baixas temperaturas para que os microorganismos não se desenvolvam 9

10 Produção de etileno Etileno Fito-hormona que estimula a maturação Responsável por deterioração da qualidade Manchas nas alfaces Sabor amargo nas cenouras Manchas na cascadas laranjas Produção de etileno diminui com a temperatura Actuação do etileno depende da temperatura 10

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12 Desenvolvimento de microrganismos Crescimento de fungos Botrytis Penicilium Monilia Alternaria Botrytis Penicilium Alternaria alternata Penicilium - Laranja Monilia - Pêssego 12

13 Desenvolvimento de microoganismos Produtos sujeitos a ataques por fungos a qualquer temperatura de armazenamento Elevada humidade relativa! De modo a minimizar o ataque convêm baixar a temperatura o mais depressa possível 13

14 Refrigeração de carnes Modificações físicas Perda de peso Desidratação superficial Refrigeração adequada com HR elevada Refrigeração das carcaças para diminuir desenvolvimento microbiano 14

15 Sistemas de refrigeração Em produtos sólidos temos dois mecanismos de transferência de calor No interior do produto Condução Da superfície do produto para o meio Convecção 15

16 Quando o produto baixa a sua temperatura perde calor para o meio e existe uma variação da sua entalpia dq M c p d dq M c p d variação de entalpia (J) massa do produto (kg) calor específico do produto (J.kg.K variação da temperatu ra do produto -1-1 ) O calor cedido ao meio é dado pela seguinte equação dq A U t dq meio tempo A U meio Calor cedido pelo produto (J) área de transferê ncia (m emperatur a do produto (K) coeficient e global de transferê ncia dt de calor (W.m temperatur a do meio de refrigeraç ão (K) 2 ) -2.K -1 ) 16

17 A variação de entalpia será igual ao calor cedido Separando variáveis Considerando os limites de integração M c p d d meio A U A M meio U c p dt dt f d meio A M U c i 0 p t dt ln meio meio f i A M U c p t Rearranjando t M. c AU. p ln meio meio i f 17

18 empo de arrefecimento M. c AU. Depende de Factores intrínsecos próprios do produto Forma Razão área/volume Condutividade térmica Calor específico t p ln meio meio i f 1 U 1 h x k U coeficient e global de transferê ncia de calo (W m -2 K -1 ) Factores extrínsecos que vão depender da tecnologia utilizada Agente de refrigeração (ar frio, água fria ou vácuo) emperatura do meio Coeficiente pelicular de transferência de calor h x k coeficient e pelicular (W m semi espessura do produto (m) condutivid ade térmica do produto (W -2 K -1 ) m -1 K -1 ) 18

19 Sistemas de arrefecimento Ar frio Água fria Vácuo 19

20 Arrefecimento por Ar Arrefecimento em câmara frigorífica Arrefecimento por pressão de ar úneis de arrefecimento 20

21 Arrefecimento em câmara frigorífica Arrefecimento em câmaras desenhadas para a conservação de alimentos refrigerados Velocidade de circulação do ar muito baixa (< 1 m/s) Coeficientes de transferência de calor muito baixos o que leva a tempos de refrigeração elevados Não deve ser utilizado quando necessitamos de refrigeração rápida Sistema pouco eficiente empo de refrigeração elevado (30 ºC a 5 ºC em 16h ou mesmo em 24-30h) Descida de temperatura não homogénea Qualidade não homogénea do produto Aplicável em câmaras pequenas (12 a 15 oneladas) Mas quando não temos outro. t M. c AU. p ln meio meio i f 21

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23 Arrefecimento por pressão de ar Modificação do anterior Criação de um gradiente de pressão que force a passagem do ar no interior dos recipientes Recipientes com aberturas no sentido da circulação do ar Com pequenas diferença de pressão consegue-se boa circulação de ar Sistema relativamente barato se se conseguir aproveitar os evaporadores da câmara 23

24 Inside a forced air precooling facility. Pallets are arranged to form an aisle. ops are covered with a canvas leaving both sides exposed to the cold air. Air from the plenum tunnel is removed creating a negative pressure that forces cold air to pass through the load.

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26 úneis de refrigeração Altas velocidades de ar (5 a 15 m/s) Coeficiente de transferência de calor elevados empos de refrigeração baixos empos entre 1h e 6h Contínuos ou descontínuos 26

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29 Arrefecimento com água Água fria em contacto directo com o produto Convecção forçada Imersão Aspersão maiores velocidades de arrefecimento melhor distribuição do fluxo de água menor potência de bombagem 29

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32 Água Vantagens e desvantagens maiores coeficientes de superfície evita perdas de peso nos produtos há produtos e embalagens em que não é possível a sua utilização possível fonte de contaminação microbiana 32

33 Hydrocooling produce and direct loading to a truck

34 Arrefecimento por vácuo Colocar o produto num recinto reduzindo a pressão o suficiente para que se dê a evaporação de parte da sua água de constituição O produto fornece o calor necessário para a evaporação da água baixando consequentemente a sua temperatura Se a água do produto evapora Perda de Peso! 34

35 Vacuum cooling. Both cooler ends are lifted to allow moving produce in and then closed to create vacuum inside

36 Variação de emperatura (Cº) Perda de peso na evaporação por vácuo C P ln 1 M M 0 = variação de temperatura (Cº) = calor latente de vaporização (J.kg -1 ) Cp= calor específico (kj.kg -1.k -1 ) M= variação de massa (kg) M 0 = massa inicial (kg) =2466 kj.kg -1 Cp= 4 kj.kg -1.K % 1% 2% 3% 4% 5% Perda de Peso (%) 36

37 Vantagens e desvantagens - vácuo maior investimento para produtos que sejam rapidamente refrigerados por este sistema ou em que este método seja o mais conveniente produtos embalados desde que a embalagem seja permeável ao vapor de água arrefecimento homogéneo processo descontínuo e bastante caro Produtos muito perecíveis e de elevado valor comercial Para produtos com relação superfície/volume elevada (folhas) Disponibilidade da água intersticial elevada Alta porosidade dos tecidos e da pele 37

38 Conservação em Refrigeração Com toda a massa de produto à temperatura desejada, tem início o processo de conservação em câmaras onde se mantenham as condições apropriadas que permitam prolongar a vida útil durante o maior tempo possível 38

39 Factores a considerar É necessário controlar e ajustar diversos factores que condicionam o armazenamento: emperatura Humidade relativa Circulação de ar Incompatibilidade entre produtos armazenados Estiva e densidade de armazenamento Renovação de ar 39

40 emperatura de armazenamento Constante e uniforme dentro da câmara, função do produto e do tempo de armazenamento 40

41 Humidade relativa aquela que garanta melhores condições ao produto em causa (85-95%) mais fungos mais favorece o desenvolvimento de promove a perde de peso será constante se a temperatura o for 41

42 Pinto, P. e Morais,A., Boas Práticas para a Conservação de Produtos Hortofrutícolas, ESB/UCP 42

43 Pinto, P. e Morais,A., Boas Práticas para a Conservação de Produtos Hortofrutícolas, ESB/UCP 43

44 Circulação de ar Essencial para uma boa transferência de calor homogeneidade da temperatura e HR no interior da câmara frigorífica 44

45 Incompatibilidade entre produtos armazenados emperatura Humidade Relativa Emissão de compostos voláteis odor; alteração do metabolismo etileno Composição da atmosfera de armazenamento 45

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47 Pinto, P. e Morais,A., Boas Práticas para a Conservação de Produtos Hortofrutícolas, ESB/UCP 47

48 Estiva e densidade de armazenamento Volume útil 20% inferior ao volume total De modo a permitir a fácil inspecção, circulação do ar, homogeneidade da temperatura e HR Distancia entre as paletes e/ou paloxes: 5 cm Distancia entre a palete e a parede: 5-10 cm Distancia a parede oposta aos evaporadores: cm Distancia entre o tecto e a palete: cm 48

49 Renovação do ar Acumulação de substâncias tóxicas ou prejudiciais renovação do ar Sistemas apropriados (condutas) Abertura das portas 49