O que é um Túnel de Congelamento?
O túnel de congelamento é um equipamento amplamente utilizado na indústria alimentícia para congelar grandes volumes de produtos de maneira controlada, com capacidade de atender demandas industriais de congelamento rápido e eficiente. O processo consiste em retirar calor dos alimentos até que atinjam temperaturas abaixo de -18°C, que é a faixa de congelamento ideal para manter a integridade e qualidade dos produtos ao longo do armazenamento.
Diferente de métodos como o girofreezer, onde os produtos se movimentam constantemente, o túnel de congelamento pode ser estático ou contínuo, onde o produto permanece parado ou em uma esteira, sendo submetido a uma corrente de ar frio que circula pela câmara. O ar frio remove o calor dos alimentos de forma controlada e gradativa, mantendo a qualidade, textura e sabor dos produtos congelados.
Funcionamento de um Túnel de Congelamento
No túnel de congelamento, o ar frio, que pode variar de -18°C a -40°C, é distribuído de forma uniforme e forçada sobre os produtos alimentícios. A eficiência do congelamento depende da velocidade de circulação do ar e da capacidade dos sistemas de refrigeração. O processo pode ser dividido em duas fases principais de remoção de calor:
- Remoção de Calor Sensível: O calor sensível é a quantidade de calor que precisa ser removida para baixar a temperatura dos produtos até 0°C. Nesta fase, o produto perde calor progressivamente, sem mudança de estado físico, apenas com a redução de temperatura.
- Remoção de Calor Latente: Uma vez que o produto atinge 0°C, a próxima fase é a remoção do calor latente, necessário para converter a água presente no alimento em gelo, o que requer uma quantidade significativa de energia térmica. A eficiência nesta fase é crucial para garantir que o alimento seja congelado rapidamente, com a formação de cristais de gelo menores, preservando a estrutura celular do produto.
O design do túnel de congelamento e a escolha dos componentes de refrigeração impactam diretamente na rapidez com que o calor latente é removido e, portanto, na qualidade final do alimento congelado.
Equipamentos Críticos no Túnel de Congelamento
Para atender às demandas de congelamento rápido e eficiente em túneis de grande capacidade, é necessário um sistema de refrigeração robusto, composto por equipamentos essenciais como a unidade condensadora e o evaporador. Quando falamos de sistemas industriais, com capacidade acima de 30.000 kcal/h, evaporando a -30°C, esses componentes precisam ser dimensionados e selecionados com base na carga térmica específica e nas características dos produtos a serem congelados.
1. Unidade Condensadora
A unidade condensadora é responsável pela remoção do calor absorvido no evaporador. O fluido refrigerante, após absorver o calor do túnel, é levado até a unidade condensadora, onde o calor é dissipado para o ambiente. A eficiência da unidade condensadora é vital para manter o ciclo de refrigeração eficiente e estável.
No caso de túneis com grande capacidade de refrigeração (acima de 30.000 kcal/h), é comum utilizar condensadores que operem com fluidos refrigerantes adequados para baixas temperaturas, como R404A, R507A, amônia (NH₃) e CO₂. Cada fluido tem suas vantagens em termos de eficiência, segurança e impacto ambiental:
- R404A e R507A: Amplamente utilizados na refrigeração industrial, especialmente em sistemas que operam a temperaturas muito baixas. São refrigerantes de fácil manuseio e têm boa eficiência, sendo bastante comuns em aplicações comerciais e industriais de grande porte.
- Amônia (R717): Um dos refrigerantes mais eficientes para grandes capacidades. A amônia tem um alto coeficiente de transferência de calor e é amplamente utilizada em grandes instalações industriais. Apesar de ser altamente eficiente, sua toxicidade exige cuidados rigorosos em termos de segurança e manuseio.
- CO₂ (R744): O CO₂ vem ganhando popularidade como refrigerante em sistemas de refrigeração industrial, especialmente em aplicações que exigem baixas temperaturas e alta capacidade. É um refrigerante natural, com baixo impacto ambiental, mas exige sistemas de alta pressão.
Especificações típicas de uma unidade condensadora para túneis de congelamento de alta capacidade:
- Capacidade térmica: Para suportar o alto volume de calor, a unidade condensadora deve ser capaz de lidar com uma carga de 30.000 kcal/h ou mais.
- Ventiladores potentes: Necessários para garantir a dissipação eficiente do calor gerado durante o ciclo de condensação.
- Controle de pressão e temperatura: Sistemas automatizados ajustam continuamente a pressão e temperatura de condensação, garantindo a operação eficiente e segura.
2. Evaporador
O evaporador é o componente onde ocorre a principal troca de calor entre o fluido refrigerante e o ambiente dentro do túnel. No evaporador, o fluido refrigerante evapora ao absorver o calor do ar no túnel, resfriando o ambiente de forma eficiente.
Para túneis de congelamento com capacidades acima de 30.000 kcal/h, o evaporador deve ser dimensionado para operar a -30°C ou até temperaturas mais baixas, otimizando a retirada de calor sensível e latente dos produtos. Além disso, a eficiência do evaporador depende do seu coeficiente de transferência de calor (ou U-value), que mede a capacidade do equipamento em remover calor da maneira mais eficiente possível.
Os evaporadores de alta capacidade em túneis de congelamento incluem:
- Aletas de grande superfície: A superfície de troca de calor deve ser extensa para maximizar a remoção de calor. Isso geralmente implica em evaporadores com aletas largas e espaçadas, para garantir a passagem do ar frio e a remoção contínua do calor dos produtos.
- Ventilação forçada: O ar é circulado através do evaporador por ventiladores de alta potência, garantindo que o ar resfriado atinja de forma uniforme todos os produtos.
- Controle de desumidificação: Em baixas temperaturas, a formação de gelo pode ser um problema. Evaporadores de grandes túneis de congelamento possuem sistemas que evitam o acúmulo de gelo e permitem ciclos de degelo automáticos.
Coeficiente de Transferência de Calor do Produto
Cada produto alimentício tem um coeficiente de transferência de calor próprio, que afeta diretamente a eficiência do congelamento. Este coeficiente mede a facilidade com que o calor é transferido do interior do produto para a superfície e, em seguida, para o ar resfriado.
Produtos de alta densidade, como carnes, têm coeficientes de transferência de calor menores, o que significa que o calor é removido mais lentamente, e o tempo de congelamento é maior. Por outro lado, produtos menos densos ou com maior teor de água, como frutas e vegetais, tendem a congelar mais rapidamente devido ao maior coeficiente de transferência de calor.
A escolha do evaporador e a velocidade do ar dentro do túnel são diretamente influenciadas pelo coeficiente de transferência de calor do produto. Para otimizar o processo, é importante ajustar a capacidade de refrigeração e o tempo de exposição de acordo com as características específicas do alimento.
Detalhes Técnicos Adicionais para Túneis de Grande Capacidade
Os túneis de congelamento de grande capacidade (acima de 30.000 kcal/h, operando a -30°C) são projetados para atender às exigências de indústrias que processam grandes volumes de alimentos. Esses sistemas têm as seguintes especificações técnicas:
- Capacidade de refrigeração: A capacidade do túnel é dimensionada com base no volume e nas características dos produtos, garantindo o congelamento completo no menor tempo possível.
- Velocidade do ar: Alta velocidade de ar (geralmente acima de 2 m/s) dentro do túnel acelera a remoção de calor sensível e latente.
- Ciclos de degelo: Em túneis que operam continuamente, sistemas automáticos de degelo são essenciais para evitar o acúmulo de gelo nos evaporadores, garantindo a eficiência do equipamento.
Aplicações Industriais
Os túneis de congelamento são utilizados para uma ampla gama de produtos alimentícios, incluindo:
- Carnes: Bovina, suína, frango, embutidos.
- Frutas e legumes: Congelamento de vegetais inteiros ou cortados, frutas congeladas como morangos, mirtilos, etc.
- Produtos de panificação: Pães, massas, pizzas congeladas.
- Frutos do mar: Camarões, peixes, moluscos.
Conclusão
Os túneis de congelamento de alta capacidade são equipamentos fundamentais para a indústria alimentícia, proporcionando congelamento rápido e eficiente. A escolha de equipamentos como evaporadores e unidades condensadoras, junto com a seleção de fluidos refrigerantes como R404A, R507A, amônia e CO₂, é essencial para otimizar o processo de remoção de calor sensível e latente dos produtos.
