Imaginem o setor de frutas e hortaliças em um supermercado, ou hortifruti, com as gondolas abertas sem refrigeração, e vem à mente uma pergunta:

– Frutas e hortaliças produzem carga térmica a ser dissipada pelo sistema de ar condicionado?

Sim, produzem e não é só carga térmica!

Ao contrário dos produtos de origem animal, como o leite ou a carne, as frutas e hortaliças continuam vivas depois de sua colheita, mantendo ativos todos seus processos biológicos vitais, a fim de respirar e assim produzir a energia necessária para manterem-se vivas.

De forma simplificada podemos descrever o processo de respiração do vegetal como segue:

Composto rico em energia + oxigênio do ar = gás carbônico (CO2) + água (H2O) + energia para a planta + calor.

O metabolismo dos vegetais é diretamente afetado pela temperatura do ambiente, sendo mais elevado a temperaturas mais altas e reduzido a baixas temperaturas. A produção de energia é utilizada, em parte, pela planta para sua manutenção. Outra parte, porém, é liberada para o ambiente em forma de calor. Desta forma, justifica-se a utilização de baixas temperaturas para reduzir a velocidade respiratória, aumentando a conservação dos produtos.

Outro fator externo que se destaca como influente na conservação pós-colheita é a umidade relativa do ar, a qual pode ser definida como a porcentagem de umidade existente no ar, sendo igual a 100% quando o ar está saturado de vapor d´água. Ela afeta principalmente a transpiração do produto colhido. Ar seco, com percentagem de umidade abaixo daquela requerida pelo vegetal, significa perda rápida de umidade pelo produto e consequente desidratação e enrugamento, depreciando-o comercialmente. Ar muito úmido, próximo a saturação de 100%, mantém a turgidez e reduz a perda de água, mas favorece o desenvolvimento e disseminação de microrganismos e o enraizamento de algumas hortaliças como o alho e a cebola. Para manter a qualidade, a umidade relativa do ar ideal para a maioria das frutas e hortaliças encontra-se entre 85% e 95%.

Os vegetais podem ser divididos em 2 grupos principais:

-Frutos de respiração climatérica: apresentam um rápido e significativo aumento na respiração durante a maturação. Os frutos atingem estágio adequado de desenvolvimento, mas ainda não estão prontos para o consumo, podem ser colhidos e deixados amadurecer fora da planta. Os mais conhecidos: manga, mamão, abacate, banana, maracujá, pera, ameixa. Produzem além de CO2 Etileno ao longo da fase de amadurecimento.

-Frutos de respiração não climatérica: apresentam um contínuo decréscimo nas taxas de respiração durante o crescimento e maturação, independente do estágio de desenvolvimento em que foram colhidos. Somente amadurecem enquanto estiverem ligados à planta. Os mais conhecidos: laranja, tangerina, limão, abacaxi, uva, morango, cereja, romã, caju, nêspera, carambola, melancia, pepino e cacau. Têm baixa produção de Etileno.

Os frutos de respiração climatérica, portanto, produzem mais carga térmica e CO2.

Vou me concentrar neste artigo no cálculo de carga térmica devido especificamente aos vegetais sem considerar outras cargas térmicas do ambiente como transmissão, iluminação, pessoas, ar externo etc.

Os vegetais produzem o calor de respiração (sensível) e o calor de transpiração (latente).

Calor de respiração:

 

 

 

R : calor de respiração (mW/kg)

(vide tabela 9 conforme Chapter 19.20 2010 ASHRAE Handbook—Refrigeration (SI),Table 9 “Heat of Respiration for Fresh Fruits and Vegetables at Various Temperatures).

 

Calor de transpiração:

A transpiração dos vegetais introduz umidade no ambiente através de:

 

 

k t :  coeficiente de transpiração, massa de umidade transpirada por kg de produto por diferença de pressão de vapor por unidade de tempo

 

 

(vide tabela 11 conforme 19.24 2010 ASHRAE Handbook—Refrigeration (SI); Table 11 Transpiration Coefficients for Certain Fruits and Vegetables).

 

 

 

 

 

 

Taxa de emissão de CO2:

O calor desenvolvido durante a respiração também se mostrou relacionado com a quantidade de CO2 produzida da mesma maneira que a durante a combustão de glicose (10,7 J / mgCO2). A taxa de consumo de oxigênio e a evolução do CO2 pode ser calculado a partir do calor da respiração e vice-versa. Convertendo:

 

 

 

Exemplo:

Calor de respiração:

 

 

Calor de transpiração:

Temperatura do ambiente e do produto 20⁰C

 

 

 

 

Calculando ,1 kg de maçãs irá produzir:

 

 

1000 kg de maçãs produzem:

 

 

Taxa de emissão de CO2

Vamos calcular a elevação de CO2 para esta carga de maçãs:

 

 

 

 

 

 

Neste ambiente, com uma carga de frutas de 1000 kg, teremos em 1 hora a emissão de:

 

,ou seja, uma concentração de:

 

 

em 1 hora; em 24 horas se não houver renovação de ar teremos um acréscimo de 2.526 ppmCO2  no ambiente considerado.

Conclusões:

As cargas térmicas associadas ao metabolismo dos vegetais comparadas às outras cargas térmicas do ambiente podem não ser muito significativas (dependendo das quantidades), todavia, indiretamente irão introduzir uma carga térmica proveniente do ar externo necessária para a diluição do CO2 gerado pelas frutas e hortaliças.

Eduardo C. Bertomeu é engenheiro, consultor na ECB Engenharia e Consultoria e membro do DNPC da Abrava

A seção Projeto e consultoria tem seu conteúdo gerado a partir das orientações do DNPC Abrava.

Bibliografia:

– ASHRAE Handbook—Refrigeration (SI) Chapter 19 e 20

– Fundamentals of Food Process Engineering