Trabalho II - Projeto Câmara Fria

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR DO OESTE-CEO
ENGENHARIA DE ALIMENTOS
AMANDA EDUARDA DE OLIVEIRA
EDUARDA HECK SUMNY
LETÍCIA KNAKIEWICZ
MAITÊ BARTOSSEWIEZ
STÉFANI MALLMANN
PROJETO CÂMARA FRIA
PINHALZINHO-SC
2020/1
1. Introdução
Segundo o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), o queijo é definido
como "o produto fresco ou maturado que se obtém por separação parcial do soro do leite ou leite
reconstituído (integral, parcial ou totalmente desnatado) ou de soros lácteos, coagulados pela ação
física do coalho, enzimas específicas de bactérias específicas, de ácidos orgânicos, isolados ou
combinados, todos de qualidade apta para uso alimentar, com ou sem agregação de substâncias
alimentícias e/ou especiarias e/ou condimentos, aditivos especificamente indicados, substâncias
aromatizantes e matérias corantes." A mesma legislação ainda complementa essa definição, de
forma a reservar o nome queijo somente para produtos de base láctea, tal qual nessa base não
esteja contida gordura e/ou proteínas de outra origem.
Entende-se por queijo o concentrado lácteo constituído de proteínas, lipídios, carboidratos,
sais minerais, cálcio, fósforo e vitaminas A e B. É considerado um dos alimentos mais nutritivos
conhecido, sendo que uma peça de queijo com 48% de gordura contém aproximadamente 23-25%
de proteína, se for feita a comparação com uma carne em termos de valor proteico, tem-se que 210 g
de queijo é o equivalente a 300 g de carne (VEIGA, 2001).
Durante a fabricação do queijo, o leite passa por um processo de coagulação, os minerais
presentes no leite influenciam nesse processo o que, consequentemente, influencia na textura final
do queijo. O líquido residual do processamento é chamado lactosoro, boa parte dele é eliminada
durante a fabricação do queijo e também aproveitada na produção de iogurtes, ricota e outros
produtos como matéria prima.
No Brasil o consumo anual de queijos é de 2,3 Kg per capita e este valor cresce cada vez
mais, entretanto ainda é considerado pequeno quando comparado ao da Argentina ou de países
europeus. Minas Gerais é o estado que mais produz queijos no Brasil, com cerca de 200 toneladas
ao ano, e também corresponde a metade do consumo nacional do produto. A maioria da produção é
feita em pequenas e médias queijarias, e em algumas regiões do estado, a produção e venda de
queijos emprega cerca de 30 mil famílias de pequenos proprietários rurais, movimentando
mensalmente cerca de 10 milhões de reais (GLOBO RURAL, 2002). Alguns dados de 2001 indicam
que a produção leiteira no Brasil é de cerca de 20 milhões de litros, sendo 60% deste total destinado
à fabricação de queijos, a qual atinge 450 mil toneladas anuais, o que demonstra a importância social
e econômica desse produto (CICHOSCKI, 2002).
2. Importância da câmara fria
A fabricação de queijos envolve alguns processos específicos para cada tipo a ser produzido,
mas também inclui alguns procedimentos gerais padrões, como por exemplo, utilizar na produção
apenas leite pasteurizado, obrigatoriamente. Para os queijos que passam pelo processo de
maturação antes de serem consumidos, o leite utilizado pode ou não ser cru, dependendo também
do tipo de queijo a ser produzido. Entretanto, a legislação brasileira exige que produtos derivados de
leite cru sejam comercializados somente após quarentena de 60 dias, o que muitas vezes gera
situações complicadas para produtores. Acredita-se que o tempo de maturação dos queijos, que é
cerca de 20 dias, quando combinado ao fermento utilizado, são capazes de eliminar microrganismos
patogênicos que possam estar presentes no alimento que não resistiria ao período de 60 dias da
quarentena sem deteriorar.
O processo de cura dos queijos ocorre em câmaras especializadas, as quais são chamadas
de câmaras de cura, que tem grande importância no processo de produção dos queijos, visto que é
durante as essas etapas que ocorre o desenvolvimento dos aromas, sabor e texturas características
de cada queijo. As câmaras de cura são responsáveis por controlar as variáveis do ambiente, de
forma com que oferecem uma refrigeração específica para os queijos produzidos. O tempo e
temperatura de armazenamento nas câmaras ocorre de acordo com a variação do queijo, esse
tempo pode variar de poucas semanas, no caso do queijo coalho, até vários meses, que é o caso do
queijo parmesão. É recomendado que queijos macios sejam consumidos em poucas semanas de
cura, enquanto queijos duros precisam de pelo menos dois anos para completar seu envelhecimento.
O processo de maturação, ou cura, é feito em câmaras automatizadas que controlam o fluxo e
velocidade do ar, a umidade, são responsáveis pelo resfriamento e aquecimento do ambiente de cura
de acordo com a necessidade de cada tipo diferente de queijo. Esse processo é programado para
que seja realizado automaticamente.
O processo da cura, a quantidade de gordura e o tempo de maturação são características
importantes na definição do tipo de queijo. Por exemplo, o queijo mussarela é um queijo de origem
italiana, era originalmente feito somente com leite de búfala. Ao longo do tempo processos foram se
modificando assim como algumas características, e atualmente há queijos do tipo mussarela feitos
também com leite de vaca e/ou mistura dos leites de vaca e de búfala. É um dos queijos mais
fabricados e consumidos no Brasil. O queijo mussarela é feito com leite pasteurizado e normalizado
em teor de gordura. A massa do queijo é filada, ou seja, ela é fatiada após a dessoragem,
posteriormente é aquecida e as fatias são misturadas até formar um bloco liso e homogêneo com
consistência firme e compacta. Tem cor esbranquiçada e sabor levemente ácido, já o formato e o
peso variam. Deve ser conservado sob refrigeração, em temperaturas de até 5 °C.
3. Dados e layout do projeto
3.1 Densidade do queijo mussarela
A densidade do queijo foi feita experimentalmente com uma peça que possui
1,3 kg (medida por meio de uma balança) e um diâmetro de 14 cm (medida com uma régua).
Calculou-se usando a seguinte fórmula: , sendo o v definido porρ = 𝑚𝑣 𝑣 = 
4π𝑟3
3
= 0,00144𝑣 = 4π0,07
3
3 𝑚
3
Logo,k0
= 902,78ρ = 1,30,00144
𝑘𝑔
𝑚3
3.2 Propriedades termofísicas do queijo mussarela
As propriedades termofísicas do queijo, segundo Hense (1999), são:
Tabela 1. Propriedades termofísicas do queijo.
Temperatura no início do resfriamento 25°C
Temperatura no final do resfriamento 3°C
% água (m/m) 60%
Calor específico acima ponto de
resfriamento
0,70 kcal/kg˚C
Calor específico abaixo ponto de
resfriamento
0,40 kcal/kg˚C
Calor latente de fusão 48 kcal/kg
3.3 Dados do Projeto
❖ Local da instalação: Pinhalzinho - SC;
❖ Vias de acesso: Rodoviária;
❖ Condições externas: TBS = 35°C, TBU = 25,5°C , φ = 80% (ABNT, 1980);
❖ Condições internas: Ti = 3°C, φ = 50%;
❖ Produto armazenado: queijo mussarela;
❖ Capacidade de armazenamento: 20 toneladas;
❖ Movimentação diária: 2 toneladas;
❖ Câmara Fria no meio de edificações e sob telhado;
❖ Pressão atmosférica: 92 KPa;
❖ A câmara possuirá dimensões internas de 3,00m x 3,00m x 2,00m (18 ) possuindo𝑚3
uma abertura frontal na parte direita de 0,90m de largura e 2,00m de altura. Em seu
interior estarão dispostas prateleiras de aço inox móveis com 1,80m de altura, 0,60m
de profundidade e 1,20 de largura. Altura máxima de empilhamento: 2m;
❖ Iluminação: 3 lâmpadas fluorescente especial para baixas temperaturas 5 W/𝑚2
(8h/24h);
❖ Tempo de funcionamento diário dos equipamentos: 20h/24h;
❖ Pessoas: 2 pessoas trabalhando 8h/dia;
3.4 Layout da câmara
Figura 1. Layout da visão de cima.
Figura 2. Layout da câmara em três dimensões.
Figura 3. Layout das prateleiras, visão de cima.
4. Cálculos
4.1 Dimensionamento do isolamento
θ = 𝑈 𝑥 𝐴 𝑥 (𝑇𝑒𝑥𝑡 + ∆𝑇𝑖𝑛𝑠𝑡 − 𝑇𝑐𝑓)
𝑞 = 𝑄𝐴 = 𝑈 𝑥 (𝑇𝑒𝑥𝑡 + ∆𝑇𝑖𝑛𝑠𝑡 − 𝑇𝑐𝑓)
𝑞 = 𝐾𝐿 𝑥 (𝑇𝑒𝑥𝑡 + ∆𝑇𝑖𝑛𝑠𝑡 − 𝑇𝑐𝑓)
𝐾
𝐿 =
𝑞
(𝑇𝑒𝑥𝑡 + ∆𝑇𝑖𝑛𝑠𝑡− 𝑇𝑐𝑓)
Tendo que possuir um isolamento excelente, q deve ser igual a 10 para o𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ 𝑥 𝑚2
dimensionamento. Como nas paredes leste, oeste e sul não possuem insolação, o cálculo é feito só
para a parede norte, onde as condições são mais críticas. Logo,
𝐾
𝐿 = 
10
(35 + 1 − 3)
𝑈 = 0, 3030 𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ 𝑚2°𝐶
Dessa forma, o isolante deverá ter um e atender a temperatura da𝐾𝐿 < 0, 3030 
𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ 𝑚2°𝐶
câmara fria de 3°C.
Logo, o recomendado é o EPS, com espessura de 100mm, transmissão 0,2657 , 𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ 𝑚2°𝐶
recomendados para temperatura da câmara fria de 3ºC (GONÇALVES, 2020).
Para saber quantas placas isolantes terão que ser compradas deve-se levar em conta as
seguintes considerações:
➔ Largura do isolante que geralmente é 1,15 m;
➔ Altura do isolante que é conforme o necessário;
➔ A área de cobertura.
Para o teto é necessária uma placa com altura de 1,5 m, logo a área da placa é de:
𝐴𝑡 = 1, 15 𝑥 1, 5
𝐴𝑡 = 1, 725 𝑚2
Para as laterais é necessário uma placa com altura de 1 m, logo:
𝐴𝑙 = 1, 15 𝑥 1
𝐴𝑙 = 1, 15 𝑚2
Logo, para o teto serão necessárias:
𝑇𝑒𝑡𝑜 = 3 𝑥 31,725 = 5, 2 = 6 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎𝑠
E para a lateral:
𝐿𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 = 4 𝑥 (3 𝑥 2)1,15 = 20, 9 = 21 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎𝑠
4.2 Carga térmica
Considerações importantes:
➔ Resistências térmicas de convecção desprezadas;
➔ Paredes e teto com painéis isolantes;
➔ Calor de condução pelo piso desconsiderado (piso elevado).
4.2.1 Carga térmica de condução e insolação
𝑄 = 𝑈 𝑥 𝐴 [(𝑇𝑒 + ∆𝑇𝑖𝑛𝑠𝑡) − 𝑇𝑐𝑓] 𝑥 24
Como tem-se 3 paredes sem insolação com a mesma área, então:
𝑄 = 3 𝑥 [0, 2657 𝑥 6 (35 − 3) 𝑥 24]
𝑄 = 3. 673, 04 𝐾𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎
Para a parede com insolação:
𝑄 = (0, 2657 𝑥 6 (35 + 1 − 3) 𝑥 24
𝑄 = 1. 262, 61 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎
Para o teto:
𝑄 = 0, 2657 𝑥 9 (35 − 3) 𝑥 24
𝑄 = 1. 836, 52 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎
Logo, Qcond = 6772,17 kcal/dia
4.2.2 Carga Térmica de Infiltração
Para o cálculo da carga térmica de infiltração, tem-se a fórmula:
𝑄𝑖𝑛𝑓 = �ͥ�і * 𝑛 * (ℎ𝑒 − ℎ𝑖)
𝑄
𝑖𝑛𝑓
= 18 * 22 * (78, 71 − 10, 89) 
kJ/dia𝑄
𝑖𝑛𝑓
= 26. 856, 72
𝑄
𝑖𝑛𝑓
= 6. 418, 91 𝐾𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎
Sendo,
Qinf = Calor devido à infiltração, em kJ/24h;
Vi = Volume interno da câmara frigorífica, em m3;
n = Número de trocas de ar por 24 horas (tabelado); (STROBEL, 2020)
he = Entalpia do ar externo (Tabelado), em kJ/m3; (STROBEL, 2020)
hi = Entalpia do ar interno da câmara frigorífica (Tabelado), em kJ/m3 . (STROBEL,
2020)
4.2.3 Cálculo da Carga Térmica do Produto
𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 = 𝐷 𝑥 [𝐶𝑝𝑟 𝑥 (𝑇𝑒 + 𝑇𝑐𝑔) + 𝐶𝑝𝑔 𝑥 (𝑇𝑐𝑔 + 𝑇𝑐𝑓)
𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 = 2000 𝑥 0, 40 𝑥 (35 − 3) 
𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 = 25600 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎
4.2.4 Cálculo da Carga Térmica de Iluminação
𝑄𝑖𝑙𝑢𝑚 = 0, 86 𝑥 𝑊 𝑥 𝑇
𝑄𝑖𝑙𝑢𝑚 = 3 𝑥 [0, 86 𝑥 (5 𝑥 9) 𝑥 8] 
𝑄𝑖𝑙𝑢𝑚 = 928, 8 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎
4.2.5 Cálculo da Carga Térmica dos Funcionários
𝑄𝑝𝑒 = 𝑛°𝑝𝑒 𝑥 𝑄𝑚𝑒𝑡 𝑥 𝑇
Sendo, n°pe = número de pessoas, Qmet = calor de metabolismo que é 180 𝑘𝑐𝑎𝑙ℎ
(CRUZ et al., 1999) e T = tempo que trabalharão na câmara.
𝑄𝑝𝑒 = 2 𝑥 180 𝑥 8
𝑄𝑝𝑒 = 2. 880 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎
4.2.6 Cálculo da Carga Térmica dos Motores
𝑄𝑚𝑜𝑡 = 1,4𝑇𝑅 (𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑 + 𝑄𝑖𝑛𝑓+ 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑 +𝑄𝑖𝑙𝑢𝑚 + 𝑄𝑝𝑒3024 𝑥 24 = 0, 82
Considerando a potência estimada do motor do motor de 0,5, então
𝑄𝑚𝑜𝑡 = 0, 82 𝑥 0, 5 = 0, 41 𝐶𝑉 
Sabendo que o rendimento do motor é de 63%
𝑄𝑚𝑜𝑡 = 𝑃𝑜𝑡 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑎 𝐶𝑉 𝑥 532 𝑥 𝑇𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 =
 0,41 𝑥 532 𝑥 20
0,63
𝑄𝑚𝑜𝑡 = 6924, 44 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎
4.2.7 Carga Térmica Total
A carga térmica total do sistema é equivalente à soma de todas as cargas térmicas
calculadas anteriormente. Dessa forma, tem-se que:
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑 + 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 + 𝑄𝑖𝑙𝑢𝑚 + 𝑄𝑝𝑒 + 𝑄𝑚𝑜𝑡 + 𝑄𝑖𝑛𝑓
Então, Qtotal = 49695,53 kcal/dia
Transformando essa carga para a unidade de Watts, tem-se que:
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 49695,533024 = 16, 43 = 
16,43
24 = 0, 7 𝑇𝑅 𝑥 3517 = 2, 41 𝑘𝑊
Tabela 2. Contribuições em porcentagem das Cargas Térmicas
Carga Térmica Total (Kcal/dia) Contribuição
Condução e Insolação 6772,17 13,63%
Infiltração 6418,91 12,92%
Produto 25600 51,51%
Iluminação 928,8 1,87%
Funcionários 2880 5,80%
Motores 6924,44 13,94%
Carga Térmica Total (Kcal/dia) 49695,53 100%
Carga Térmica Total (TR) 0,7 100%
Carga Térmica Total (kW) 2,41 100%
4.3 Cálculo do tempo necessário para peça de queijo atingir a temperatura de
refrigeração
Visando estimar o tempo necessário para que a peça de queijo atinja 3°C, considera-se que
depois de 5 minutos a temperatura do queijo, esteja próxima de 24,3°C, e através da Lei de
Resfriamento de Newton dada pela equação abaixo, podemos calcular o tempo estimado.
dT/dt = - k (T - T )∞
Que pode ser reescrita, como:
T(t) = [( Ti - T )exp(-kt)] + T∞ ∞
Assim, para estimar a constante de proporcionalidade (k), vamos utilizar os dados
apresentados acima, t=5min, T(5min) = 23°C, Ti= 25°C e T = 3°C. Substituindo os valores, temos∞
que k= 0,01906. Agora, podemos estimar o tempo necessário, porém para evitar inconsistências
matemáticas, consideraremos que Tf=3,001°C, Ti continua 25°C e T = 3°C, desse modo:∞
3,001= [(25-3)exp(-0,01906.t)] + 3 -> t= 524,6 min ou 8,76 horas
Vale lembrar, que escolhemos a lei de Newton de resfriamento, visando facilitar os cálculos,
visto que desejamos uma estimativa de tempo.
5. Equipamentos
Como foi apresentado no layout da câmara fria, os equipamentos que são precisos para a
construção desse projeto são a unidade evaporadora e a unidade condensadora.
Figura 4. Imagem Ilustrativa das unidades
A unidade condensadora é constituída basicamente por: compressor hermético,
condensador, base, motor ventilador do condensador, tanque de líquido, válvulas de serviço (alta,
baixa e líquido); e mais: caixa eletrica completa (contator, disjuntor...), filtro secador, visor de líquido e
pressostato. E a unidade evaporadora é composta sobretudo por: gabinete em alumínio, serpentina
em cobre, aletas em alumínio, motor ventilador(es); além disso a válvula de expansão, válvula
solenóide e luminária.
Figura 5. Tabela do Fornecedor do Evaporador
Olhando para a tabela do fornecedor e aproximando os dados do projetos com o deles,
sendo a temperatura entre 0/15°C e considerando a carga térmica total de 2,41 kW, o trocador de
calor que foi escolhido foi o DFTC14R com 3,85 kW de temperatura de evaporação do ar na entrada
do evaporador de 3305 kcal/h.
Figura 6. Imagem Ilustrativa do evaporador DFTC14R.
Já para a unidade condensadora, levamos em conta também a carga térmica total de 2,41
kW, ou seja, 3,23 HP. Para fazer a parte de condensação foi escolhida a unidade
condensadora EMBRACO UNJ9232E, que possui uma potência de 1 a 4 HP, 220 V.
Figura 7. Imagem Ilustrativa do condensador EMBRACO UNJ9232E.
6. Conclusões
A câmara fria para alimentos, principalmente para queijos, é de extrema importância para o
armazenamento correto do produto, de forma a garantir suas características sensoriais e
físico-químicas. As baixas temperaturas e controle da umidade e do ar, garantem a qualidade e
eficiência do armazenamento do alimento. O projeto da câmara é feito levando em conta cálculos
que consideram aspectos do queijo, como densidade, temperatura antes e depois do resfriamento,
umidade, entre outras. Além disso, é essencial um correto dimensionamento da câmara, para que
possam ser calculadas as cargas térmicas envolvidas no projeto e para que a câmara funcione como
o desejado, sem danificar o produto nela armazenado. Em termos de custos, a construção desse
projeto é caro, por ter estrutura de concreto, placas de EPS, evaporador, condensador, painel de
controle, tubulação e prateleiras específicas.
7. Referências
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. Instalações centrais de ar-condicionado
para conforto - Parâmetros básicos de projeto. NBR 6401. 1980.
Brasília, DF: Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento,Secretaria de
Desenvolvimento Agropecuário e Cooperativismo, 2009.
Cerri, C.; de Souza, E.; Globo Rural 2002, 17, 36.
Cichoscki, A. J.; Valduga, E.; Valduga, A. T.; Tornadijo, M. E.; Fresno, J. M.; Food Control
2002, 13, 329.
Cruz C. M.; Silva A.F.; Anjos L. A. A taxa metabólica basal é superestimada pelas equações
preditivas em universitárias do Rio de Janeiro, Brasil. Arch Latinoam Nutr. 49:232-7. 1999;.
Gonçalves, V. H. Refrigeração, Ar condicionado e Ventilação. Faculdade Pitágoras. 2020.
HENSE, H.; Apostila: RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO DE ALIMENTOS, 1999.
Veiga, P. G.; Viotto, W. H. Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas 2001, 21, 267.
STROBEL, Christian. Refrigeração e Ar condicionado: carga térmica em instalações
frigoríficas. Curitiba. 2020.