Poliestireno é usado como isolante térmico em túneis de congelamento

Com a função de isolante térmico, o poliestireno celular está entre os materiais que compõem os túneis de congelamento. “Embora cada produto tenha um ideal individual de temperatura de armazenamento, a maioria dos produtos alimentícios congelados é armazenada entre -18 °C a -35 °C”, afirma Oswaldo Bueno, consultor técnico da Abrava – entidade setorial de refrigeração – e coordenador do CB 055/ABNT do setor AVAC-R – Comitê Brasileiro de Refrigeração, Ar-condicionado, Ventilação e Aquecimento da ABNT.

A parte mais longa do processo de congelamento é a remoção do calor latente de fusão, quando a água se transforma em gelo. Muitos produtos alimentares são sensíveis à taxa de congelamento, que afeta o rendimento (desidratação), a qualidade nutricional, o valor e as propriedades sensoriais. “O método e o sistema de congelamento selecionados podem, portanto, ter um impacto econômico substancial”, comenta.

Embora cada produto tenha um ideal individual de temperatura de armazenamento, a maioria dos produtos alimentícios congelados é armazenada entre -18 °C a -35 °C, Oswaldo Bueno

Diretrizes para resfriamento e congelamento

Os túneis de congelamento (Blast Chillers and Blast Freezers) são projetados para resfriar ou congelar alimentos rapidamente depois de preparados. Têm amplo uso em restaurantes, hotéis e cafeterias, entre outros estabelecimentos que processam grandes quantidades de alimentos, refrigeram ou congelam, para posterior reaquecimento.

“Os refrigeradores são projetados para permitir que os operadores cumpram a preparação, manuseio e diretrizes de armazenamento sobre a prevenção do crescimento de bactérias perigosas”, explica o consultor. Essas diretrizes determinam que os alimentos sejam cozidos em temperatura de 71 °C e assim mantidos por pelo menos dois minutos, e imediatamente resfriados entre 1 e 3 °C dentro de 2 a 4 horas.

“Isso não só impede o crescimento bacteriano, mas também ajuda a preservar a aparência, sabor, textura e valor nutricional da comida”, diz. Uma vez resfriados, os alimentos refrigerados devem ser armazenados a uma temperatura entre 1 a 3 °C por um período não superior a cinco dias. Já os congelados devem ser mantidos abaixo de –18 °C, por oito semanas ou mais.

Sistemas de funcionamento

Refrigeradores e congeladores rápidos para alimentos estão disponíveis em modelos estáticos, em que a peça não se movimenta, e de movimento contínuo em vários tamanhos e capacidades. São projetados para operar como resfriadores e ou congeladores rápidos e como refrigeradores ou freezers de armazenamento. A maioria das unidades automaticamente muda para o modo de armazenamento quando o ciclo de resfriamento rápido for concluído.

“Muitos modelos são equipados com microprocessador sofisticado, sistema de controle que permite ao operador não apenas programar o ciclo de refrigeração, mas confirmar a variação de temperatura ao longo do tempo, e alarmes para documentar e monitorar todo o processo”, expõe Bueno.

Dependendo do porte, o equipamento pode ser adquirido completo do fabricante, bastando ligar na energia elétrica. É possível, também, ser projetado caso a caso e montado no local, a partir de um projeto mecânico e componentes fabricados pela instaladora ou por fabricante.

“Os refrigeradores estão disponíveis em dois tipos básicos de construção. O estilo mais antigo é uma subestrutura de madeira revestida de metal tanto no seu interior como nas faces externas. O modelo mais recente é um conjunto com painéis metálicos com isolamento térmico em seu interior”, detalha.

Os materiais usados interna e externamente são placas de aço inoxidável, aço pintado, aço revestido de alumínio, alumínio e laminados plásticos. Os materiais devem:

a) Ser compatíveis com as superfícies usadas nas proximidades do equipamento;
b) Ser de fácil limpeza;
c) Oferecer boa resistência à alteração de cor ou manchas por materiais de limpeza comuns;
d) Ser resistentes a amassamento e arranhões.

As prateleiras internas, geralmente três ou quatro por seção de altura total, são acessórios padrão do interior. Fabricantes e empreiteiros oferecem vários métodos de pisos com isolamento. A velocidade do processo de resfriamento depende da velocidade e da temperatura do ar insuflado.

O consultor elenca os principais componentes dos túneis de congelamento rápido:

a) Sistema de refrigeração composto por compressor, condensador, dispositivo de expansão, evaporador, tubulação de fluido frigorífico, componentes de controle e de proteção;
b) Sistema de transporte (esteira) ou de armazenagem (prateleiras);
c) Câmara fria (congelada) composta de painéis isolados, com barreira de vapor, proteção mecânica e isolamento térmico, com espessura adequada em função do diferencial de temperatura interna/externa.

Poliestireno no isolamento térmico

As categorias de materiais de isolamento são divididas em quatro tipos, sendo que os materiais celulares – entre os quais está o poliestireno – apresentam propriedades de isolamento térmico e de barreira de vapor semelhantes.

a) Isolamentos fibrosos são compostos de fibras de pequeno diâmetro, que dividem finamente o espaço aéreo. As fibras podem ser orgânicas ou inorgânicas, e são normalmente (mas nem sempre) mantidas juntas por um fichário;
b) Isolamentos granulares são compostos de pequenos nódulos que contêm vazios ou espaços vazios. Esses materiais, às vezes, são considerados materiais de células abertas, porque os gases podem ser transferidos através dos espaços;
c) Isolamentos celulares são compostos de pequenas células individuais, seja interconectadas ou seladas umas às outras, para formar uma estrutura celular. O vidro, plástico e borracha podem ser o material de base e são usados diferentes agentes espumantes. Isolamentos celulares são frequentemente classificados como célula aberta (ou seja, as células estão se interconectando) ou células fechadas (ou seja, células seladas uma com a outra). Geralmente, materiais com mais de 90% do conteúdo de célula fechada é considerado material de célula fechada;
d) Isolamentos e tratamentos reflexivos são adicionados às superfícies para menor emissão de ondas longas, reduzindo assim a transferência de calor radiante da superfície. Jaquetas e revestimentos de baixa emissão são frequentemente usados em combinação com outros materiais de isolamento.

Guia de desempenho das propriedades do material de isolamento térmico

“O isolamento térmico é usado, fundamentalmente, para limitar o ganho ou perda de calor das superfícies do equipamento, operando em temperaturas acima ou abaixo da temperatura ambiente”, destaca Bueno, acrescentando que o isolamento pode ser usado para satisfazer um ou mais dos seguintes objetivos:

a) Conservação de energia: minimizando a perda/ganho de calor indesejado dos sistemas HVAC (Heating, Ventilating and Air Conditioning), bem como preservação de recursos naturais e financeiros;
b) Espessura econômica: selecionando a espessura do isolamento que reduz o custo total do ciclo de vida;
c) Proteção de pessoal: controlar as temperaturas da superfície para evitar contato e queimaduras (quente ou frio);
d) Controle de condensação: minimizando a condensação e mantendo a superfície em temperatura acima do ponto de orvalho do ar circundante;
e) Controle de processo: minimizando a mudança de temperatura nos fluidos do processo, onde um controle rígido é necessário;
f) Proteção contra congelamento: minimizando a energia necessária para o aquecimento térmico das superfícies dos painéis e portas;
g) Controle de ruído: redução/controle de ruído em sistemas mecânicos;
h) Segurança contra incêndios: protegendo elementos essenciais do edifício e retardando a propagação do fogo em edifícios.

O isolamento térmico é usado, fundamentalmente, para limitar o ganho ou perda de calor das superfícies do equipamento, operando em temperaturas acima ou abaixo da temperatura ambiente, Oswaldo Bueno

Sistemas de congelamento

Os sistemas de congelamento podem ser agrupados por seu método básico de extração de calor de produtos alimentares:

a) Congelamento rápido (por convecção): o ar frio circula sobre o produto em alta velocidade. O ar remove o calor do produto e libera-o para um trocador de calor de ar/refrigerante antes de ser recirculado;
b) Congelamento de contato (condução): alimentos, embalados ou não, são colocados sobre ou entre superfícies de metal frio. O calor é extraído por condução direta através das superfícies, que são diretamente resfriadas por um meio refrigerado circulante;
c) Congelamento criogênico (convecção e/ou condução): o alimento é exposto a um ambiente abaixo de -60 °C por pulverização de nitrogênio ou dióxido de carbono líquido na câmara de congelamento;
d) Congelamento criomecânico (convecção e/ou condução): o alimento é exposto, primeiro, ao congelamento criogênico e depois congelado através da refrigeração mecânica.

Há, ainda, os métodos especiais de congelamento, como imersão em líquido (por exemplo, salmouras para produtos embalados).

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Para mais informações e detalhes técnicos, acesse www.isorecort.com.br.

Colaboração Técnica

Oswaldo de Siqueira Bueno – Engenheiro Mecânico de Projeto (1973), com pós-graduação em ar-condicionado pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (1977); Engenheiro de Segurança do Trabalho pela Escola Superior de Química Oswaldo Cruz (1976). É consultor da Abrava, gestor do Comitê Brasileiro CB-055 da ABNT e consultor em sistemas de refrigeração e de ar-condicionado. Professor em cursos de informação na Abrava/Smacna e Latu-Senso em condicionamento de ar e de refrigeração na FEI – Faculdade de Engenharia Industrial. Membro da Abrava, Ashrae, Sindratar e do IBF.