Atmosfera controlada no armazenamento de frutas

     Sistemas de refrigeração são utilizados em larga escala na cadeia logística da fruta, desde o campo até a chegada em nossas casas, estes sistemas aparecem em diversos tipos: em um container reefer durante a exportação, em uma câmara-fria durante o armazenamento como na figura abaixo ou em um balcão refrigerado para a exposição em supermercados. A refrigeração em si tem a função de baixar a temperatura da fruta visando aumentar o tempo de conservação, remover umidade e filtrar o ar ambiente.
 Estes sistemas de expansão direta possuem um compressor, condensador, dispositivo de expansão e evaporador. O sistema de refrigeração pode ser utilizado sempre que necessário a conservação de frutas, mas com limitações.
     bA partir do momento em que é necessário um tempo maior de transporte e armazenagem, cerca de semanas ou meses talvez, a atmosfera controlada precisa ser incorporada no sistema.

     O armazenamento em atmosfera controlada consiste em alterar o teor de gases dentro da câmara de armazenamento de frutas, além do sistema habitual de refrigeração que controla a temperatura, umidade e purificação do ar, a atmosfera controlada é um complemento no sistema de refrigeração que possui a capacidade de baixar o nível de oxigênio, aumentar ou reduzir a quantidade de gás carbônico e se necessário eliminar o gás etileno, este último produzido naturalmente pelas próprias frutas. De uma forma geral, câmaras-frias com atmosfera controlada operam nas seguintes condições:

Concentração de oxigênio: o nível total é reduzido e estabelecido em 1% a 3%.

Concentração de gás carbônico: o nível total é aumentado ou reduzido a 2% e 20%.

Concentração de etileno: o nível total é eliminado a 0%.

     Quando aplicada, a atmosfera controlada pode aumentar em até 70% o tempo de conservação da fruta, ver tabela abaixo. Não só isso, o processo também reduz a perda de peso e murchamento da fruta, além da diminuição de podridões e outros fatores fisiológicos que afetam a qualidade do produto. Com o retardo do amadurecimento na câmara através da atmosfera controlada, o processo de colheita pode ser feito com a fruta em estágio mais maduro, na fase em que a fruta apresenta maior peso, cor e qualidade.

     A utilização da atmosfera controlada ainda é um recurso caro, não somente pelo investimento no maquinário, mas também pela necessidade de mão de obra especializada. Por isso, quando se resolve investir em atmosfera controlada, a câmara geralmente é de médio a grande porte para se aproveitar ao máximo o recurso empregado. O conjunto de placas da câmara deve ser hermético, como uma vedação perfeita, caso contrário todo o processo será perdido com a infiltração de oxigênio e a fuga de gás carbônico. A câmara deve possuir pouca variação de temperatura, ou seja, um baixo ΔT entre atmosfera interna e superfície do evaporador, fato este alcançado através de um evaporador com maior área de troca de calor possível. O liga e desliga da ventilação por oscilação da temperatura altera a pressão interna da câmara e permite a entrada de ar externo pela válvula equalizadora de pressão, alterando os índices de oxigênio e gás carbônico. Como conseqüência da estabilidade da temperatura interna e menos funcionamento do sistema de refrigeração, a umidade relativa se mantém em níveis que ocasionam menos desidratação das frutas.

Baixando o nível de oxigênio

     Com a câmara carregada e fechada hermeticamente, é dado inicio a redução dos níveis de oxigênio. O processo de ‘varredura’ com nitrogênio vem se mostrando o mais eficiente e prático. O nitrogênio é injetado no interior da câmara de modo que expulse o oxigênio de dentro do recinto via válvula equalizadora de pressão. O gás nitrogênio é injetado até que um analisador de gases indique que o nível desejado de oxigênio foi alcançado. O nitrogênio pode ser produzido na própria empresa através de equipamentos geradores que separam o gás nitrogênio do ar ambiente através de uma membrana separadora, ou ainda fornecido a empresa em forma liquida, no qual uma serpentina aquecida evapora o nitrogênio quando necessário sua aplicação. Outras formas de eliminação do oxigênio também são utilizadas, como por exemplo, a queima do oxigênio através de equipamentos específicos.

Controlando nível de gás carbônico

     O nível de gás carbônico oscila por diversos fatores, e dependendo da situação ou tipo de fruta armazenado na câmara a sua concentração deve ser reduzida ou aumentada. O nível de gás carbônico pode ser reduzido drasticamente com a varredura de nitrogênio no interior da câmara, baixando o nível além do estipulado. Da mesma forma, o nível de gás carbônico pode subir devido à respiração das próprias frutas ou até mesmo a abertura da porta da câmara repetidamente. Para a redução do nível de gás carbônico no interior do recinto, o analisador de gases controla o absorvedor de gás carbônico, equipamento este que consiste em absorver e pressurizar o ar da câmara até que o gás carbônico sature por completo e seja absorvido pelo filtro de carvão ativado e finalmente expelido externamente pela renovação de ar, em um ciclo constante.

Eliminando o gás etileno

     O gás etileno pode ser extremamente prejudicial à conservação de algumas frutas, em especial o kiwi e o caqui. Para complicar, as próprias frutas produzem naturalmente o etileno durante a estocagem. A eliminação por completo do gás etileno no interior da câmara pode ser feita por um equipamento catalisador, que absorve o ar do interior da câmara e queima o gás etileno através de resistências na faixa de 230°C a 260°C. Em seguida, o ar já sem etileno, porém ainda quente por conta das resistências, é arrefecido e devolvido à câmara. Para pequenos sistemas de armazenamento como por exemplo, os containers reefers, o etileno por ser removido com a implementação de filtros com pellets de permanganato de potássio.

Analisador de gases

     Como já citado, o analisador de gases é crucial para a estabilidade da atmosfera controlada, monitorando os níveis pré-estabelecidos de gases no interior da câmara. Quando este passa a comunicar com o sistema de controle da câmara, sua amplitude fornece não somente monitoramento, mas também controle. Atuando de forma significativa nos equipamentos, controlando simultaneamente por automação à temperatura, umidade, ventilação e os níveis dos gases oxigênio, carbônico e etileno.

No Brasil

     A atmosfera controlada ainda tem muitas barreiras a transpor em solo nacional. Primeiramente, ainda somos carentes de desenvolvimento de tecnologia, por tanto temos que importar equipamentos estrangeiros a preço de dólar, aumentando os custos significativamente. Por outro lado, a falta de mão-de-obra especializada e a pouca informação do produtor de frutas a respeito do assunto também fazem com que a técnica de atmosfera controlada prolifere pouco no Brasil. Mesmo assim, iniciamos o uso desta tecnologia em 1982, mas precisamente em Santa Catarina, na cidade de Fraiburgo em câmaras de estocagem de maçãs. Hoje, o país possui mais de 500 mil toneladas em capacidade de armazenamento em atmosfera controlada e algumas empresas nacionais já estão buscando desenvolver suas próprias tecnologias em prol da mesma. 

Fontes consultadas

     BARTSCH, JAMES A.and BLANPLIED G. DAVID. Refrigeration and Controlled Atmosphere Storage for Horticultural Crops. NRAES, Riley Robb Hall, Cornell University, Ithaca, NY, 1984.

     MENDES DE ALMEIDA, DANIEL. Câmara frigorifica com atmosfera controlada para conservação de produtos frutícolas refrigerados. ISEL – Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. Portugual, 2015.

     REVISTA VISÃO AGRICOLA. Uso da atmosfera controlada é recente no Brasil. Disponível em: http://www.esalq.usp.br/visaoagricola/sites/default/files/va07-armazenamento03.pdf. Acesso em 04 de Agosto de 2017.

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Créditos: Linkedin - Rafael Reinert