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Browsing by Author "Nanga, Ricardo Bengi"

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  • Estudo paramétrico por Dinâmica de Fluidos Computacional do escoamento do ar e transferência de calor para otimização do desempenho de embalagens de produtos alimentares
    Publication . Nanga, Ricardo Bengi; Gaspar, Pedro Miguel de Figueiredo Dinis Oliveira; Cruz, José Manuel Santos
    Atualmente existe uma necessidade crescente de prolongar a vida útil dos produtos alimentares perecíveis, quer para garantir a qualidade e segurança alimentar, quer para reduzir o desperdício alimentar, que no caso dos produtos hortícolas atinge aproximadamente 50%. Para produtos hortícolas, tais como frutas, legumes e flores cortadas, a temperatura é um parâmetro extrínseco muito importante que afeta a taxa de deterioração do produto e a vida pós-colheita. A rápida remoção de calor do campo após a colheita por arrefecimento e manutenção da temperatura ideal do produto em abastecimento logístico são, portanto, de extrema relevância. A presente dissertação tem como objetivo desenvolver estudos paramétricos por Dinâmica de Fluidos Computacional de acomodação e estrutura de embalagens envolvendo simultaneamente parâmetros estruturais, geométricos e térmicos para a previsão do escoamento do ar e transferência de calor que permitam avaliar o desempenho de embalagens de produtos alimentares. Um modelo tridimensional transitório de CFD de uma câmara fria com caixas de embalagem cheias de frutos é apresentado para prever o escoamento de ar transitório e a transferência de calor por convecção e condução no interior dos frutos. Na construção dos modelos CFD, foi definido um modelo físico-matemático baseado nas equações da continuidade, da quantidade de movimento e da energia. A turbulência foi considerada através do modelo de turbulência SST- k - ?. O estudo paramétrico considera o desenvolvimento de modelos de CFD com diferentes disposições: empilhamento lateral, empilhamento vertical e o modelo de orientação das caixas, para analisar o escoamento de ar e a transferência de calor durante o período de arrefecimento para extrair o calor do campo após a colheita dos frutos. Ao final das 8 horas de arrefecimento, a variação da temperatura média prevista nas esferas de ágar para o (1) modelo com três embalagens de frutas (modelo padrão), indica que na embalagem do topo, em contacto com ar refrigerado, os simuladores dos produtos apresentam a temperatura mais baixa. A diferença de temperatura nas esferas localizadas nas embalagens a diferentes alturas atinge o máximo de 1,3ºC; (2) caso de estudo do empilhamento lateral, que a temperatura média nos produtos localizados nas embalagens que não ficam na direção do ar refrigerado da câmara, seja cerca 0,5ºC mais elevada. Neste modelo, a discrepância em altura dos valores de temperatura dos produtos é superior que no modelo padrão, atingindo mais de 2ºC; (3) o modelo de empilhamento vertical, é previsto que a temperatura média nos produtos aumenta à medida que a altura decresce, sendo a variação média entre o valor máximo e mínimo de temperatura dos produtos de cerca 4ºC; (4) o modelo orientado a 90º relativamente ao escoamento de ar refrigerado, a temperatura média dos produtos é mais elevada aproximadamente 1ºC do que no modelo padrão (orientado a 0º). Assim, os resultados permitem avaliar o tempo e/ou a temperatura e velocidade do ar de descarga necessária para que todas as frutas dentro das caixas de embalagem atinjam a temperatura de conservação que garanta a sua qualidade e segurança das frutas antes de entrarem na cadeia de distribuição. Com base nestes resultados, os operadores podem tomar decisões acerca do armazenamento das embalagens de forma a promover uma temperatura mais baixa dos produtos, com ganhos a nível energético, de segurança e qualidade alimentar.
    2021-10-13Master thesis Open access Show more