Um dos experimentos...
Um texto informal sobre um dos experimentos aqui: Efeito Chaminé
Resumo
As embalagens tem grande importancia na conservação dos alimentos e devem ser desenvolvidas considerando um peso a suportar pois serao empilhadas durante seu transporte e armazenamento, devem possuir aberturas para circulaçao de ar, permitindo o resfriamento e manutenção da temperatura adequados e, em alguns casos, a ergonomia.
O desenvolvimento de embalagens é importante para qualquer país, mas para o Brasil torna-se especialmente urgente verificando as altas exigências por qualidade para exportação e a baixa qualidade do sistema de transporte brasileiro. Os sistemas multimodais são insuficientemente inter-conexos ou não existem, são caros e/ou inapropriados. Demandando muito tempo e contribuindo para a degradação do produto agrícola antes de ser colocado nas prateleiras.
O efeito chaminé faz simulações para resfriamento por convecção de frutas esféricas testando colunas de embalagens de alturas diferentes e com aberturas diferentes buscando aberturas ideais que respeitem as demandas de esforços estruturais.
Objetivos
Investigar a força que é criada pela diferença de densidades entre o ar quente dentro da coluna de boxes que simulam embalagens empilhadas. Será investigada através de uma simulação em câmaras de resfriamento para frutas e vegetais com colunas de 3 alturas diferentes.
Um dos resultados esperados com este trabalho é uma embalagem otimizada.
Revisão de conceitos (este revisão não é de minha autoria, é resultado da tradução de 2 artigos... claro que reescrevi visando simplificar bastante)
É necessário minimizar a deteorização de produtos hotículas e para isso o resfriamento durante a pós colheita é fundamental e vem sendo largamente utilizado. E dentro dos métodos de resfriamento, o mais utilizado é o câmaras frias para armazenamento. Existem vários outros métodos, mas que elevam muito os custos, sendo inadequado para a maioria das culturas.
As câmaras frias não são recomendadas para grãos, pois ocorre uma grande deterioração de sua qualidade devido à taxa de respiração.
A maioria das pesquisas avaliam a performance dos processos de resfriamento através do tempo necessário, utilizando o conceito de meio tempo.
A eficiência do resfriamento pode ser elevada com a utilização do ar forçado para garantir a circulação uniforme entre as embalagens dos produtos, pela otimização de embalagens, pela forma como os produtos são embalados, pela forma como são ventilados e como estas embalagens serão empilhadas.
Alguns conceitos como turbulência, regime de escoamento (Re and Gr numbers), convecção natural... enfim, o experimento está baseado em conceitos de termodinâmica, mas de uma forma grosseira esse texto dará noção de uma de minhas atividades aqui... continuem lendo... ;) !!!
Simulação dos produtos
Esferas uniformes de polímero com 52,36mm de diâmetro e massa de 125,55g e com termo-sensores instalados em seus interiores (thermocouples). As bolas foram selecionadas por serem de tamanho uniforme e condutividade térmica similares aos dos produtos hortículas (figura 1).
(figura 1 - vista das esferas utilizadas como simuladores)Essas esferas possuem uma capacidade térmica e mais baixa e densidades diferentes, mas dentro das embalagens verificou-se que a capacidade térmica total tornou-se muito próxima, validando este material para simulação de produtos hortículas esféricos como maçãs, laranjas e batatas. Os HCTs obtidos com as esfereas também foram muito próximos para maçãs de tamanho médio.
Configuração experimental
Foram utilizados emparelhamentos com 1, 3 e 6 colunas de embalagens, onde cada embalagem contém a configuração de 5x5x6 bolas (figura 2)
Figura 2 - configuraçao de colunas com 1 e 5 boxs
Para todas essas configurações foram utilizadas placas com aberturas de 1, 5, 25 e 100% para a circulação do fluxo gerado a partir da diferença de densidade entre as massas de ar (figura 3).
Figura 3 – exemplo da placa de 1%
As colunas foram isoladas com 50mm de StyrofoamTM para garantir que a transferência de calor fosse minimizada pelas paredes verticais da embalagem, garantindo a validade dos resultados (figura 4).
Figura 4 – vista de um box aberto
Todas as configurações de emparelhamento respeitaram também a simulação dos palets comumente utilizados para facilitar o transporte dos mais diversos materiais, inclusive embalagens de produtos hortículas. Para isso, os set-ups foram apoiados em uma estrutura com rodas que deu às bases das colunas uma sistância de 95mm do chão (figura 5).
Figura 5 – verificar o apoio com rodas e a distância entre a base e o chão
Os set-ups foram alternados entre câmaras para aquecimento e resfriamento, com respectivamente 28°C e 4°C (figura 6) (figura 7).
Figura 6 – controle preciso para cada uma das câmaras utilizadas no experimento
Figura 7 – o experimento está sendo deslocado de uma câmara para outra, neste caso existe apenas um corredor entre elas
O experimento consistiu em 3 repetições para cada abertura, quando os dados após análise pareciam ser inconsistentes eram feitas mais do que três repetições . Ou seja, 3 repeticões para cada uma das 4 aberturas e para cada um dos 3 emparelhamentos diferentes, totalizando uma previsão de 36 repetições, mas como já foi mencionado o número de repetições foi superior.
Os ciclos (cada repetição) consistiam em uma etapa de aquecimento e outra re resfriamento, sendo que as informações (temperaturas dos simuladores em função do tempo) eram coletadas pelo datalog (sistema de aquisição de dados) apenas na etapa de resfriamento (figura 8). Para a etapa de aquecimento foram utilizados ventiladores e as placas eram removidas para aumentar a velocidade deste processo (figura 9).
Figura 8 – datalog, instrumento que digitaliza as informações recebidas pelos sensores de temperaturas instalados dentro dos boxs e envia para um computador com o programa adequado
Figura 9 – ventilador utilizado para ganhar tempo na etapa de aquecimento
Para fazer o tratamento destas informações foi utilizada uma macro dedicada em ExcelTM desenvolvida por Goyette et.al (1996) para traçar uma média em escala logarítimica considerando o tempo de 7/8. (Demoraria um bucado pre explicar isso, deixa pra lá...☺)
escrito por . às 9:30 PM
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