Resfriamento de banana-prata com ar forçado
RESFRIAMENTO DE BANANA-PRATA COM AR FORÇADO1
INTRODUÇÃO
A banana constitui-se em uma fonte importante na alimentação do homem pelo
valor calorífico, energético e, principalmente, pelo conteúdo mineral e de
vitaminas que apresenta, sendo uma das frutas mais produzidas e consumidas no
Brasil. Espera-se que, nos próximos anos, no País, a demanda de banana cresça
em quase 40% (IBRAF, 1999).
No manuseio da banana, atingem-se valores significativos de perdas
quantitativas e qualitativas, nas diferentes etapas, que vão desde o processo
de colheita e armazenamento, até a distribuição e venda. Entre as várias causas
que originam estas perdas, estão a não-utilização de armazenamento refrigerado
após a colheita (IBRAF, 1999).
Especial cuidado deve ser tomado na conservação das bananas, por serem
classificadas como climatéricas, além de serem muito sensíveis aos efeitos da
temperatura. Por esta razão, o valor de perdas pode ser alto, se elas não forem
submetidas a um adequado tratamento após a colheita (Kader, 1992).
Após a colheita, o resfriamento rápido, ou pré-resfriamento, deve ser o
primeiro passo a ser dado para a conservação de frutas in natura. Um atraso
entre a colheita e o resfriamento provoca automaticamente uma deterioração
prematura do produto e traz consigo a perda de qualidade dos mesmos (Kader,
1992; ASHRAE, 1994).
Para realizar o resfriamento rápido, os sistemas com ar forçado destacam-se,
por serem eficientes e de fácil operação. Estes sistemas estão compostos por
ventiladores, associados ao sistema de refrigeração numa câmara de
resfriamento. Diversos são os fatores que têm influência sobre a eficiência do
resfriamento nestes sistemas, destacando-se, entre eles: o tipo de embalagem, a
taxa e velocidade do ar de resfriamento e a altura do leito de frutos dispostos
no interior da embalagem (Arifin & Chau, 1988; Fraser, 1992).
Na literatura, há indicações de que a taxa de ar deve estar entre 4 e 20 m3/
h por kg de produto a ser resfriado (1 a 6 l/s por kg de produto) (Arifin &
Chau, 1987; Baird et al., 1985; Fraser, 1992). Por outro lado, recomenda-se o
uso de embalagens que apresentem no mínimo uma área de abertura de 5 a 10%, no
sentido da entrada do fluxo de ar (Baird et al.,1988; Talbot & Chau,1991).
Para quantificar a eficiência do processo de resfriamento, tanto em termos de
tempo como de temperatura, são empregados parâmetros como: tempo de meio
resfriamento (half-cooling time), e o tempo dos sete oitavos do resfriamento (
seven-eightscooling time
). Estes parâmetros estão relacionados com o tempo necessário para resfriar
comercialmente os produtos, e pode ser expresso em horas ou minutos (ASHRAE,
1994).
O objetivo deste trabalho foi desenvolver um estudo para determinar o tempo de
resfriamento de bananas submetidas ao resfriamento rápido com ar forçado,
usando diferentes tipos de embalagens e taxas de ar, assim como determinar o
valor das perdas de massa após o resfriamento.
MATERIAL E MÉTODOS
Montagem experimental
Para o resfriamento das bananas, foi montado um sistema de ar forçado no
interior de uma câmara de refrigeração. Os elementos que compõem o sistema
estão apresentados na Figura_1. No interior da câmara de resfriamento (A), foi
instalado um ventilador centrífugo (2), com uma polia escalonada que permitia o
trabalho do ventilador em duas posições, garantindo dois fluxos de ar
diferentes: 1.933 e 1.160 m3/h. O ventilador succiona o ar refrigerado que sai
do evaporador (1) e o ar resfriado é forçado a passar transversalmente entre o
volume de 12 caixas de frutos, colocadas no túnel de resfriamento (3), o qual
está fechado na parte superior e frontal com uma lona (Fig._1a). Para o
monitoramento da temperatura, foi utilizado um sistema de aquisição de dados
por computador, o qual consta de um conversor de sinais A/D, uma placa de
condicionamento de sinais e um computador AT 486 (5). A temperatura do ar
resfriado e insuflado pelo evaporador foi medida e monitorada, usando para este
fim um termopar colocado no interior da câmara de resfriamento.
No centro das bananas, foram inseridos termopares tipo T, 24, de Cobre-
Constantan, os quais foram calibrados previamente (± 0,1ºC) (Teruel et al.,
1999). Os termopares foram colocados em duas bananas, nas duas pencas,
coincidindo com o meio da caixa. O ponto 1 coincidia com o fruto em maior
contato com o fluxo de ar, e o ponto 2 aquele que se encontrava mais afastado
da entrada do fluxo de ar, como mostrado na Figura_1b.
As bananas sempre foram colhidas ao final da tarde anterior, da instalação do
experimento, e transportadas nas primeiras horas da manha até a UNICAMP. As
bananas foram selecionadas por tamanho e grau de maturação, pelos produtores,
antes de serem acondicionadas nas embalagens. As caixas continham entre 6 e 7
pencas de banana, cada uma com 6 a 10 frutos, fazendo, aproximadamente, uma
quantidade total de 20 kg por caixa.
Foram utilizados dois tipos de embalagens: caixas plásticas e caixas de
papelão, as quais denominaremos com as siglas EI e EII, respectivamente. As
caixas plásticas (EI) são usadas geralmente para o transporte dos produtos
desde o campo até o galpão de embalagem, tem aproximadamente 60% de área de
abertura, estando disponível para a passagem do ar resfriado aproximadamente
40% (Figura_2a). Já as caixas de papelão (EII) são comumente usadas para
comercialização de frutas, com um área de abertura de 7%, sendo de área efetiva
aproximadamente 3,2% (Figura_2b).
As taxas de ar aplicadas aos produtos foram de 1.933 e 1.160 m3/h (1,5 e 3 l/
s x kg de produto resfriado). Os dois fluxos de ar foram denominados com as
letras FA e FC, respectivamente. Sendo assim, os tratamentos foram denominados
como: 1)- FAEI (fluxo de 1.933 m3/h e embalagem com 40% de área efetiva); 2)-
FAEII (fluxo de 1.933 m3/h e embalagem com 3,2% de área efetiva); 3)- FCEI
(fluxo de 1.160 m3/h e embalagem com 40% de área efetiva) e 4)- FCEII (fluxo de
1.160 m3/h e embalagem com 3,2% de área efetiva).
A velocidade do fluxo do ar no interior do túnel de ar forçado foi determinada
com um termoanemômetro digital de fio quente, TRI-SENSE, com escala de
velocidade de 0,5 a 25 m/s, e uma escala de temperatura de -30ºC a 100ºC
(±1,5ºC). Para os dois regimes de operação do ventilador, ou seja, para os dois
fluxos de ar, a velocidade média do ar foi de 1,02±0,15 m/s e 0,19 ±0,03 m/s,
respectivamente.
Para a coleta dos dados experimentais, foi aplicado um delineamento
experimental inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2x2 (2 fatores e 2
níveis), para testar os efeitos dos fluxos (fatores) e das duas embalagens
(níveis). Para cada um dos tratamentos, foram feitas duas repetições. Foi
aplicada a análise de variância e o teste F, para um nível de significância de
90% (Montgomery, 1992).
Determinação do tempo de resfriamento
Para a determinação do tempo de resfriamento, foram usados os dados
experimentais de temperatura lidos no centro das frutas (T=Tc), para cada ponto
em que foi monitorada a temperatura, e calculada a Taxa Adimensional de
Temperatura (TAT). No instante em que TAT fosse igual a 0,5, o produto teria
atingido o tempo de meio resfriamento, que é o tempo necessário para reduzir
pela metade a diferença entre a temperatura inicial do produto e a temperatura
do meio de resfriamento (Equação 1):
onde Tc é a temperatura no centro do fruto, Ti é a temperatura inicial do fruto
e Ta é a temperatura do ar de resfriamento. Quando a TAT for igual a 0,125, os
frutos terão atingido o tempo dos sete oitavos do resfriamento, ou seja, o
tempo necessário para reduzir a 1/8 a diferença entre a temperatura inicial do
produto e a temperatura do meio de resfriamento (Equação 2):
O sistema foi programado para trabalhar a uma temperatura de 7ºC (Ta), para
garantir um resfriamento rápido dos frutos. A temperatura média dos frutos no
início dos experimentos (Ti) foi de 27,6 ± 0,3ºC.
Para as condições experimentais, o tempo de meio resfriamento seria atingido
quando a temperatura Tc fosse de aproximadamente 17ºC (TAT1/2). Quando Tc fosse
de 9ºC, teria sido atingido o tempo dos sete oitavos do resfriamento (TAT7/8).
O sistema de aquisição de dados foi programado para monitorar as leituras de
temperatura com uma freqüência de 0,01 Hz, durante 400 min. Os dados
experimentais foram processados com auxílio de uma planilha do Microsoft Excel.
Determinação da massa
Depois da chegada dos frutos ao laboratório, foi feita uma seleção aleatória de
uma caixa de bananas, da qual foram pesadas todas as pencas. Para a
determinação da massa, foi usada uma balança digital (Marca Filizola Modelo
BP15, 110/220 v, 60 Hz). As amostras foram numeradas, etiquetadas e pesadas
antes do resfriamento. Depois do resfriamento rápido, esta mesma caixa era
retirada da câmara e, novamente, eram pesadas as amostras. Com o valor da massa
antes (Mi) e depois do resfriamento (Mf), foram determinadas as perdas de massa
(Equação 3).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Tempo de resfriamento
Os resultados obtidos em todos os tratamentos para o ponto 1 (Figura_3)
salientam a tendência observada em todos os demais experimentos (dados não
apresentados). Na Tabela_1, são apresentados os valores do tempo de
resfriamento para cada tratamento aplicado.
Quando a embalagem apresenta menor área para a passagem do ar, o tempo de
resfriamento pode ser até 45% maior que quando usada a embalagem EI: uma
diferença no tempo de resfriamento, entre o ponto 1 e o ponto 2, na ordem de
30% a 40%, em todos os tratamentos. Valores do tempo de resfriamento em torno
de 25 min (TAT7/8) foram obtidos por Ansari & Afaq (1986), durante o
resfriamento de pepino, num sistema de ar forçado com velocidade de 6 m/s (Ta=
5ºC; Ti = 30ºC).
Comprovou-se experimentalmente que entre o ponto 1 e o 2 existe um diferencial
de temperatura da ordem de 2 a 5ºC, o que se reflete no tempo de resfriamento,
que é maior no ponto 2 que no ponto 1 (Tabela_1). Este resultado demonstra que
a influência da posição dos frutos no leito é muito importante para se obter
eficiência no resfriamento. O maior contato dos frutos com o ar resfriado se
traduz em maiores taxas de transferência de calor.
A taxa de ar, que está diretamente relacionada com a velocidade do fluxo de ar,
e o tipo de embalagem mostraram exercer uma influência significativa no tempo
de resfriamento, ao nível estatístico adotado (10%). O aumento do tempo de
resfriamento atingiu valores até 60% maiores, em função do decréscimo da taxa
de ar e a área efetiva das embalagens.
Perdas de massa
A perda média de massa dos frutos, entre todos os tratamentos após o
resfriamento, foi de 0,035 g; 2,51% por penca e 0,42 % por fruto,
aproximadamente (Tabela_2). Mesmo assim, a análise de variância demonstrou que
as perdas de massa entre os diferentes tratamentos não foram significativas,
para um intervalo de confiança de 90%.
Comprovou-se então que, quando os frutos são submetidos a um resfriamento
rápido, em sistemas com ar forçado, as perdas de massa podem ser consideradas
desprezíveis, não afetando a qualidade dos frutos. Em trabalhos desenvolvidos
por Chau et al. (1985) e Novy & Kieckbush (1986), os autores comprovaram
que as perdas de massa , em laranjas resfriadas num sistema com ar forçado,
foram da ordem de 1%. Dados sobre perdas de massa de banana in natura não foram
encontrados na literatura. Na Figura_4, mostra-se o comportamento das perdas de
massa em todos os tratamentos aplicados.
CONCLUSÕES
- Existe uma influência significativa do tipo de embalagem e do fluxo de ar no
tempo de resfriamento de bananas.
- Uma maior eficiência no resfriamento é obtida quando usadas as embalagens com
40% de área de aberturas. Por esta razão, considera-se necessário o projeto de
uma embalagem adequada ao resfriamento com ar forçado.
- Para o resfriamento rápido de bananas, o uso de embalagens que no mínimo
possuam 40% de área de abertura e uso de sistemas de resfriamento com ar
forçado permitem obter curtos tempos de resfriamento e perdas de massa
insignificantes nos frutos, após o resfriamento.
