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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Analise dos parametros relacionados ao resfriamento a ar forçado em embalagens para produtos horticolas
Author: Castro, Larissa Rodrigues de
Advisor: Cortez, Luís Augusto Barbosa, 1957-
Abstract: Resumo: Esta pesquisa teve como objetivo desenvolver uma metodologia para o projeto dos orifícios de embalagens para frutas e hortaliças submetidas ao processo de resfriamento rápido a ar forçado. Tendo em vista as altas perdas registradas anualmente sobretudo devido à falta de embalagens adequadas e armazenagem frigorificada, tal metodologia poderá auxiliar de forma prática e precisa a escolha da configuração dos orifícios da embalagem para maximização da eficiência do resfriamento rápido de produtos hortícolas. Esta ferramenta deverá ser utilizada em combinação com demais tecnologias existentes para o projeto de uma embalagem suficientemente atrativa ao consumidor e que atenda não apenas às necessidades do produto submetido a tratamentos pós-colheita, como também à resistência estrutural da caixa, possibilitando inclusive sua higienização, reutilização e desmontagem, visando reduzir custos de confecção e transporte. Para atingir a meta da pesquisa, os produtos hortícolas acondicionados em embalagens foram representados por produtos-modelo nos experimentos laboratoriais. Vários materiais e arranjos experimentais foram testados até se chegar à simulação de uma embalagem com um grupo de esferas plásticas sólidas instrumentadas. Estas simularam com maior precisão a distribuição do ar através de um leito de produtos hortícolas durante o resfriamento rápido a ar forçado. A partir dos resultados obtidos para o coeficiente de resfriamento das esferas, foram desenvolvidas correlações para determinação indireta da velocidade de aproximação do ar ao redor de cada uma delas, considerando sua posição na embalagem relativa ao ar de entrada. Estas correlações foram posteriormente aprimoradas através do refinamento da pesquisa na faixa de regime de fluxo transiente. A precisão das correlações estabelecidas foi verificada através de análises de balanço de massa nas camadas de produto ao longo da direção do fluxo de ar. A metodologia foi aplicada para a investigação do efeito de diferentes configurações de abertura de embalagem na distribuição do ar através do produto submetido ao resfriamento. Tais configurações incluíram orifícios centrais, periféricos, diagonais e uniformemente distribuídos, além das aberturas tipo ¿alça¿ para manuseio. Também foi realizada uma análise energética envolvendo o calor adicionado ao sistema devido à taxa respiratória do produto e ao funcionamento do ventilador usado no resfriamento rápido. Através da ferramenta desenvolvida, foram definidos certos valores de operação do sistema para maximizar a eficiência do processo de resfriamento, em termos de velocidade e uniformidade de resfriamento e energia requerida, que afetarão a qualidade e preço finais do produto. Assim, recomenda-se o projeto de orifícios uniformemente distribuídos na superfície da embalagem com área total aberta entre 8 e 16% . A porcentagem a ser escolhida nesta faixa dependerá dos limites de resistência estrutural do material, fluxo de ar fornecido pelo ventilador e taxa respiratória do produto. Por exemplo, hortícolas com atividade metabólica muito elevada, como brócolis, acondicionados em caixas mais abertas exigirão um maior fluxo de ar para otimização do processo de resfriamento rápido

Abstract: The aim of this research was to develop a methodology for designing container openings for fruits and vegetables submitted to a forced-air precooling process. Due to significant annual losses of fruits and vegetables, especially because of inappropriate packaging and storage, this tool could allow practical and accurate selection of the best package opening configuration to maximize the precooling efficiency of horticultural produce. The tool should be combined with other technologies currently in market use to design a container sufficiently attractive to consumers. This container must not only meet the produce requirements when submitted to postharvest operations, but also the material structural constraints. Furthermore, reusable and foldable containers could be desirable for manufacture and transport cost reductions. To this end, packed horticultural produce were represented by produce simulators in the trials. Several materials and experimental set-ups were tested before selecting an arrangement of instrumented solid plastic spheres in a container. These spheres simulated the air distribution through a horticultural produce stack during forced-air precooling with more accuracy. Correlations were established by measuring the cooling rate of the instrumented simulators for indirect determination of the surrounding air velocity, as a function of the simulator locations in reference to the inlet air. These correlations were further improved by refining the airflow range studied in laminar, transient, and turbulent phases. Their applicability was verified by performing a mass balance through the produce layers perpendicular to the main airflow direction. The methodology was applied to investigate the container opening design on air distribution through horticultural produce submitted to precooling. The configurations tested included central, peripheral, diagonal, and uniformly distributed openings, besides the container handle openings. Furthermore, an energy analysis was performed involving heat added to the system due to produce respiratory rate and fan functioning during precooling. The research tool developed here allowed defining some optimum values for system operation to maximize the cooling efficiency regarding the process rate and uniformity and required energy, which affect produce final quality and cost. Therefore, it is recommended that design openings be uniformly distributed on package surface with total vented area between 8 and 16%. The exact percentage to be selected in this range will depend on the material structural resistance, airflow and produce respiratory rates. For instance, horticultural produce with very high respiratory activity, such as broccoli, require higher airflow rate when submitted to larger venting package to optimize precooling process
Subject: Hortigranjeiros - Resfriamento - Embalagens
Energia
Fluidodinâmica
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: CASTRO, Larissa Rodrigues de. Analise dos parametros relacionados ao resfriamento a ar forçado em embalagens para produtos horticolas. 2004. 139p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/257530>. Acesso em: 3 ago. 2018.
Date Issue: 2004
Appears in Collections:FEAGRI - Tese e Dissertação

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