RESUMO
As perdas de produtos hortícolas no Brasil são significativas e dentre as causas cita-se o uso de caixas inadequadas e ausência da cadeia do frio. Propõe-se um método de projeto de caixas, baseado em simulação computacional, otimização e validação experimental, minimizando o volume de madeira, associado a aspectos estruturais, ergonômicos e distribuição da área de aberturas. Foram projetadose construídos três protótipos de caixas (ripas retas com diferentes configurações e área efetiva de abertura de 54% e 36%). A eficiência do resfriamento de mangas variedade Tommy Atkins (Mangifera Indica L.), foi avaliada determinando o tempo de resfriamento, acondicionando as frutas nas caixas de madeira desenvolvidas e de papelão usadas comercialmente, resfriadas com ar forçado à temperatura de 6ºC e umidade relativa média de 85,4±2,1%. Foi aplicado o Método de Elementos Finitos, para dimensionamento e otimização estrutural do modelo com melhor comportamento durante o resfriamento. Todas as caixas de madeira foram submetidas a ensaios de vibração, por duas horas (freqüência de 20 Hz). Não houve diferença significativa no tempo de resfriamento das frutas nas caixas de madeira (38,00±1,70 min), no entanto houve diferença significativa nas caixas de papelão (82,74±29,58 min). O modelo submetido à otimização estrutural (6% área efetiva e duas ripas laterais) teve diminuição de volume de 60% e 83% de redução da seção transversal das colunas, com relação às condições iniciais. Não houve incidência de danos de mecânicos nas frutas após a vibração. A simulação computacional e estrutural pode ser ferramenta de apoio para desenvolver projetos de caixas, com grande aproximação, atendendo a critérios geométricos, ergonômicos e térmicos.
Losses of horticulture product in Brazil are significant and among the main causes are the use of inappropriate boxes and the absence of a cold chain. A project for boxes is proposed, based on computer simulations, optimization and experimental validation, trying to minimize the amount of wood associated with structural and ergonomic aspects and the effective area of the openings. Three box prototypes were designed and built using straight laths with different configurations and areas of openings (54% and 36%). The cooling efficiency of Tommy Atkins mango (Mangifera Indica L.) was evaluated by determining the cooling time for fruit packed in the wood models and packed in the commercially used cardboard boxes, submitted to cooling in a forced-air system, at a temperature of 6ºC and average relative humidity of 85.4±2.1%. The Finite Element Method was applied, for the dimensioning and structural optimization of the model with the best behavior in relation to cooling. All wooden boxes with fruit underwent vibration testing for two hours (20 Hz). There was no significant difference in average cooling time in the wooden boxes (36.08±1.44 min); however, thedifference was significant in comparison to the cardboard boxes (82.63±29.64 min). In the model chosen for structural optimization (36% effective area of openings and two side laths), the reduction in total volume of material was 60% and 83% in the cross sectionof the columns. There was no indication of mechanical damage in the fruit after undergoing the vibration test. Computer simulations and structural study may be used as a support tool for developing projects for boxes, with geometric, ergonomic and thermal criteria.
RESUMO
The cooling of fruits and vegetables in hydrocooling system can be a suitable technique. This work aimed to define cooling time for fruits and vegetables of different sizes, presenting practical indexes that could be used to estimate cooling time for produce with similar characteristics. Fruits (orange melon-Cucumis melo, mango-Mangifera indica, guava-Psidium guajava, orange-Citrus sinensis Osbeck, plum-Prunus domestica, lime-Citrus limon, and acerola-Prunus cerasus) and vegetables (cucumber-Cucumis sativus, carrot-Daucus carota, and green bean-Phaseolus vulgaris), were cooled in a hydrocooling system at 1°C. The volume of fruits and vegetables ranged between 8.18 cm³ and 1,150.35 cm³, and between 13.06 cm³ and 438.4 cm³, respectively. Cooling time varied proportionally to produce volume (from 8.5 to 124 min for fruits, and from 1.5 to 55 min, for vegetables). The relationship between volume and time needed to cool fruits (from 1.03 min cm-3 to 0.107 min cm-3) and vegetables (from 0.06 min cm-3 to 0.12 min cm-3) is an index that could be used to estimate cooling time for fruits and vegetables with similar dimensions as those presented in this work.
O resfriamento com água gelada pode ser uma técnica adequada para frutas e hortaliças frescas. Este trabalho teve como objetivo obter o tempo de resfriamento de frutas e hortaliças de dimensões diferentes, e apresentar índices práticos que possam ser usados para estimar o tempo de resfriamento de produtos com características semelhantes. Frutas (melão-Cucumis melo, manga-Mangifera indica, goiaba-Psidium guajava, laranja-Citrus sinensis Osbeck, ameixa-Prunus domestica, limão-Citrus limon e acerola-Malpighia glabra) e hortaliças (pepino-Cucumis sativus, cenoura-Daucus carota e vagem-Phaseolus vulgaris), foram resfriadas num sistema por imersão em água à 1°C. O volume das frutas oscilou de 1150,35 cm³ a 8,18 cm³ e das hortaliças entre 438,4 cm³ a 13,06 cm³. O tempo de resfriamento variou proporcionalmente com o volume dos frutos, de 8,5 min até 124 min (frutas) e de 1,5 min até 55 min (hortaliças). Foi calculado o índice relacionando volume e tempo de resfriamento das frutas (1,03 min cm-3 a 0,107 min cm-3) e hortaliças (0,06 min cm-3 a 0,12 min cm-3), que pode ser usado para a estimativa do tempo de resfriamento de frutas e hortaliças com dimensões semelhantes.
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The cooling of fruits and vegetables in hydrocooling system can be a suitable technique. This work aimed to define cooling time for fruits and vegetables of different sizes, presenting practical indexes that could be used to estimate cooling time for produce with similar characteristics. Fruits (orange melon-Cucumis melo, mango-Mangifera indica, guava-Psidium guajava, orange-Citrus sinensis Osbeck, plum-Prunus domestica, lime-Citrus limon, and acerola-Prunus cerasus) and vegetables (cucumber-Cucumis sativus, carrot-Daucus carota, and green bean-Phaseolus vulgaris), were cooled in a hydrocooling system at 1°C. The volume of fruits and vegetables ranged between 8.18 cm³ and 1,150.35 cm³, and between 13.06 cm³ and 438.4 cm³, respectively. Cooling time varied proportionally to produce volume (from 8.5 to 124 min for fruits, and from 1.5 to 55 min, for vegetables). The relationship between volume and time needed to cool fruits (from 1.03 min cm-3 to 0.107 min cm-3) and vegetables (from 0.06 min cm-3 to 0.12 min cm-3) is an index that could be used to estimate cooling time for fruits and vegetables with similar dimensions as those presented in this work.
O resfriamento com água gelada pode ser uma técnica adequada para frutas e hortaliças frescas. Este trabalho teve como objetivo obter o tempo de resfriamento de frutas e hortaliças de dimensões diferentes, e apresentar índices práticos que possam ser usados para estimar o tempo de resfriamento de produtos com características semelhantes. Frutas (melão-Cucumis melo, manga-Mangifera indica, goiaba-Psidium guajava, laranja-Citrus sinensis Osbeck, ameixa-Prunus domestica, limão-Citrus limon e acerola-Malpighia glabra) e hortaliças (pepino-Cucumis sativus, cenoura-Daucus carota e vagem-Phaseolus vulgaris), foram resfriadas num sistema por imersão em água à 1°C. O volume das frutas oscilou de 1150,35 cm³ a 8,18 cm³ e das hortaliças entre 438,4 cm³ a 13,06 cm³. O tempo de resfriamento variou proporcionalmente com o volume dos frutos, de 8,5 min até 124 min (frutas) e de 1,5 min até 55 min (hortaliças). Foi calculado o índice relacionando volume e tempo de resfriamento das frutas (1,03 min cm-3 a 0,107 min cm-3) e hortaliças (0,06 min cm-3 a 0,12 min cm-3), que pode ser usado para a estimativa do tempo de resfriamento de frutas e hortaliças com dimensões semelhantes.