Estudo CFD das condições climáticas de uma câmara frigorífica de oreamento: otimizar a difusão de ar para o arrefecimento dos géneros alimentares.
A EOLIOS estabeleceu um diagnóstico das condições climáticas de uma câmara frigorífica de oreamento: a mistura do ar podia ser melhorada para favorecer o arrefecimento dos géneros alimentares. O objetivo do estudo é otimizar a difusão de ar na câmara, com recurso à simulação CFD.
As câmaras frigoríficas da indústria da carne visam colocar os produtos em condições de temperatura adequadas e manter uma humidade relativa favorável, tanto para reduzir a perda de peso como para limitar a alteração microbiana.
Todo o desafio: conciliar uma mistura suficiente para permitir o arrefecimento e a homogeneização, com uma agitação de ar suficientemente baixa para evitar uma perda de água excessiva.
O essencial. Estudo CFD de uma câmara frigorífica de oreamento (indústria da carne), em ambiente a 0 °C, para atingir um arrefecimento no núcleo de 4 °C. A simulação revela duas malhas de recirculação que deixam carcaças insuficientemente misturadas no centro, com estagnação das calorias. A EOLIOS concebe um sistema de difusão à medida para homogeneizar a mistura até ao núcleo das carcaças, sem aumentar a perda de água.
O oreamento caracteriza-se por uma evacuação massiva de calorias acompanhada de uma ligeira evaporação. Visa baixar rapidamente a temperatura de superfície das carcaças, prevenindo a proliferação dos germes e reduzindo a perda de água por evaporação. A temperatura ambiente ronda os 0 °C e as carcaças aí permanecem 4 a 6 horas.
O ar tem uma dupla função: assegurar a mistura e transportar o frio. Um bom arrefecimento deve permitir obter uma baixa temperatura no núcleo (alvo: 4 °C), que depende da temperatura inicial do género alimentar, da sua massa, da temperatura de oreamento e de armazenamento, e que determina a duração de conservação.
Fase de arrefecimento rápido que se segue ao abate: as carcaças passam algumas horas em ambiente frio para baixar a sua temperatura de superfície, travar a proliferação microbiana e limitar a perda de água antes do armazenamento.
Temperatura no centro do género alimentar, a mais demorada a descer. É ela, e não a temperatura de superfície, que condiciona a segurança sanitária e a duração de conservação; atingi-la pressupõe uma mistura de ar que penetre até ao núcleo das carcaças.
Uma boa disposição das carcaças favorece a ventilação e a penetração do frio. Pelo contrário, numerosas prateleiras sem carcaças, sobretudo no eixo, são desfavoráveis: o ar tende a concentrar-se nas zonas vazias. As filas de carcaças criam uma maior resistência, reduzindo a eficácia da mistura nessas zonas.
Os movimentos de ar compõem-se de duas malhas opostas arrastadas pela difusão dos ventiladores do evaporador. Estas malhas geram velocidades elevadas num eixo vertical ao centro da câmara, e ao nível do solo. Em contrapartida, no núcleo da zona das carcaças (centro das malhas de recirculação), as velocidades de ar são bem mais baixas. A subida do ar, ligada aos desvios de densidade, decorre por outro lado do efeito de tiragem térmica.
Circuito fechado que o ar descreve, arrastado pelos ventiladores do evaporador. Útil para misturar o volume, deixa no seu centro uma zona lenta onde o ar estagna: é aí que as carcaças ficam menos bem arrefecidas.
Nem todas as carcaças são misturadas à mesma velocidade: as situadas no centro das malhas acabam insuficientemente misturadas. Esta mistura reduzida provoca uma estagnação das calorias à superfície das carcaças, diminuindo as trocas convectivas. Os fenómenos de recirculação provocam também uma reciclagem das calorias nas zonas de baixa velocidade, daí uma ligeira subida das temperaturas localmente.
No final, a EOLIOS concebeu um sistema à medida para melhorar as condições de arrefecimento dos géneros alimentares na câmara frigorífica, garantindo uma mistura homogénea até ao núcleo das carcaças.
A reter. No oreamento, mais mistura nem sempre é melhor: é preciso atingir o núcleo das carcaças sem ressecar a sua superfície. A CFD localiza as zonas lentas e dirige a difusão para onde falta, em vez de aumentar o caudal global.
Arrefecimento no núcleo, mistura e perda de água: as respostas às perguntas que industriais e exploradores do frio fazem antes de um estudo CFD.
O oreamento é a fase de arrefecimento rápido após o abate: as carcaças passam 4 a 6 horas em ambiente a 0 °C para baixar a temperatura de superfície e travar a proliferação microbiana. A CFD verifica que a mistura de ar chega bem ao núcleo dos géneros alimentares, como nos nossos outros estudos de câmara frigorífica.
O ar descreve duas malhas de recirculação arrastadas pelo evaporador. No seu centro, as velocidades de ar caem: as carcaças ficam insuficientemente misturadas, as calorias estagnam à superfície e a temperatura no núcleo desce mais lentamente.
Não. Demasiada agitação de ar resseca as carcaças e aumenta a perda de peso. O desafio é conciliar uma mistura suficiente para arrefecer com uma velocidade suficientemente baixa para limitar a evaporação; a simulação ajuda a encontrar esse equilíbrio zona a zona.
Uma boa disposição favorece a penetração do frio. Pelo contrário, prateleiras vazias no eixo deixam o ar concentrar-se nas zonas livres, enquanto as filas cheias criam uma resistência e reduzem a mistura. A CFD testa estas configurações antes da exploração.
Cartografias de velocidades de ar e de temperaturas, a identificação das zonas lentas, e a conceção de um sistema de difusão à medida que garante uma mistura homogénea até ao núcleo das carcaças, sem aumentar a perda de água.
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Estudo CFD de uma câmara frigorífica de oreamento (indústria da carne): análise das malhas de recirculação e das zonas de fraca mistura que atrasam o arrefecimento no núcleo, e conceção de um sistema de difusão à medida para homogeneizar a mistura limitando a perda de água.
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