Modelagem matematica e simulação numerica do refriamento rapido com ar forçado de morango

Resumo: A temperatura é um dos fatores que mais afeta a vida pós colheita da maioria dos ftutos. Quando elevada, ela acelera o metabolismo dos mesmos, levando-os a uma deterioração mais rápida. Uma das melhores formas de prevenir os ftutos deste tipo de dano é através do emprego do resfiiamento rápido imediatamente após a colheita, e do controle da temperatura durante seu annazenamento. Para propor e / ou usar uma melhor tecnologia de resfiiamento rápido de produtos perecíveis, necessita-se de um aprofundamento no conhecimento dos processos fisicos que ocorrem durante este resfiiamento. Isto pode ser realizado tanto experimentalmente quanto com auxílio de ferramentas matemáticas. Nesta pesquisa optou-se pela segunda alternativa quando o resfiiamento rápido com ar forçado de morangos foi simulado numericamente. Isto foi realizado a partir do modelo matemático que descreve o processo de transferência de calor, baseado na lei de Fourier, escrito em coordenadas esféricas e simplificado para descrever um processo unidimensional. Para a resolução da equação presente neste modelo matemático foi implementado um algoritmo,baseado. no esquema explícito do método numérico das diferenças finitas, executado noambiente de computação científica Matlab 6.1.. A validação do modelo matemático realizou-se a partir da comparação destes dados teóricos com dados obtidos em experimentos com morangos submetidos ao resfiiamento rápido com ar forçado sob diferentes tratamentos. Para tanto, foi necessário realizar o ajuste de um dos parâmetros fisicos, o coeficiente de transferência de calor por convecção (h). Por fim, da comparação entre os dados numéricos e os experimentais, pode-se concluir que a metodologia das simulações numéricas se mostrou promissora, como uma ferramenta no suporte a decisãodo uso e desenvolvimento de equipamentos na área de resftiamento rápido com ar forçado de fiutos esféricosAbstract: The temperature is one of the main factors that affects the ftuit's life after harvest. Increasing the temperature, speeds up the metabolism of the ftuits, taking them to faster deterioration. One of the best ways to prevent the ftuits of this kind of damage, is to apply the pre-cooling immediately after harvest, and to control the temperature during its storage. To consider and/or to use a better technology of pre-cooling of perishable products, it'snecessary the knowledge of the physica1processes that occur during this cooling. This can be done experimentall yor through mathematica1tools. In this research, it was chose the second alternative and the air forced pre-cooling was numericallysimulated by using the mathematica1model that describes the heat transfer process, based on the Fourier's law, wrote in spherica1co-ordinate and simplifiedto describe a one-dimensional processoFor the resolution of the equation, present in this mathematica1model, an algorithm based on the explicit scheme of the numerica1method of the finite differences, was implemented and run in the scientific computation programmer MATLAB 6.1. The mathematical modelvalidation was made ftom the comparison of theoretica1 data with data gotten inexperiments where strawberries were submitted to the air forced pre-cooling under differents treatments. It was necessary to fit one of the physica1parameters, that was the convection heat transfer coefficient (h). Fina11y,ftom the comparison between the numerica1data and the experimental ones, it can be conc1udedthat the methodology of the .numerica1simulations can be considered promising, as a tool that gives support to decision in the use and the equipment development for air forced pre-cooling of spherica1fiuit