Para que a fruta não comece a suar durante o transporte: gémeos digitais para camiões frigoríficos
Investigadores da Empa validam o gémeo digital de um camião frigorífico através de um transporte real de laranjas
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Embora a fruta seja transportada em camiões frigoríficos, a temperatura varia frequentemente no interior da carga. Paletes insuficientemente pré-arrefecidas, embalagens inadequadas ou empilhamento desfavorável favorecem a formação de focos de calor. Investigadores da Empa desenvolveram um gémeo digital de um camião frigorífico para otimizar os transportes e avaliar melhor o prazo de validade dos alimentos.
Para que a fruta se mantenha fresca após a colheita, tem de ser arrefecida de forma uniforme também durante o transporte. Na prática, porém, isso não é assim tão fácil, pois um camião frigorífico totalmente carregado é um sistema complexo: o ar frio tem de circular entre caixas e paletes empilhadas de forma compacta. O sucesso deste processo depende da velocidade do fluxo de ar, da embalagem e da disposição das paletes. No entanto, muitas vezes a temperatura é monitorizada apenas com um único sensor. Este regista, sim, uma curva de temperatura ao longo de toda a viagem, mas mede apenas na sua localização. Por isso, os investigadores da Empa pretendem utilizar um camião frigorífico virtual para tornar visíveis os potenciais focos de calor e a sua influência nos alimentos. «O nosso gémeo digital simula a circulação do ar e a transferência de calor em todo o compartimento de carga. Assim, podemos estimar quais as temperaturas que prevalecem nos diferentes pontos da carga», afirma a investigadora da Empa, Elisabeth Tobler.
Um camião frigorífico virtual
Assim, os investigadores da Empa recriaram digitalmente, por exemplo, um camião frigorífico carregado com laranjas e limões. O modelo baseado na física calcula como o ar frio flui através das diferentes embalagens e como o calor é transferido entre o ar e os frutos. Ao fazê-lo, tem também em conta as temperaturas dos frutos no início da viagem, bem como a pequena quantidade de calor que estes geram através da sua respiração. Para testar o gémeo digital do camião frigorífico, os investigadores alimentaram-no com dados reais relativos à carga, às temperaturas iniciais e ao ar de refrigeração durante a viagem. Para tal, utilizou-se um transporte comercial de Nafplion, na Grécia, para Pratteln, na Suíça. As 31 paletes com laranjas e limões foram pré-arrefecidas cerca de 24 horas antes e, posteriormente, transportadas durante quatro dias a uma temperatura entre quatro e seis graus.
Posteriormente, os investigadores compararam as temperaturas calculadas pelo gémeo digital com os dados de medição reais. Durante a embalagem da fruta, foram colocados, no total, 108 sensores em diferentes pontos da carga. 97 registavam as temperaturas da fruta, enquanto os restantes registavam, entre outros parâmetros, a temperatura do ar, bem como o ar de entrada e de saída do grupo frigorífico. «Para o gémeo digital, este foi um teste exigente», afirma Tobler. «No início, nem todas as frutas estavam arrefecidas de forma uniforme e as laranjas e os limões encontravam-se em embalagens diferentes. Ainda assim, o modelo conseguiu reproduzir bem as principais variações de temperatura na maioria dos pontos.»
As paletes quentes influenciam a carga
No entanto, as medições também revelaram alguns desvios. Durante o trajeto, as laranjas no centro do camião aqueceram mais do que o previsto pelo modelo da Empa: a sua temperatura subiu de cerca de 7,7 para até 10,8 graus, apesar de o ar de refrigeração estar significativamente mais frio. «Suspeitámos que, além das paletes afetadas e monitorizadas, existissem paletes insuficientemente pré-arrefecidas que não estavam equipadas com sensores», explica Tobler.
Numa segunda simulação, os investigadores aumentaram, por isso, a temperatura inicial estimada dessas paletes de cerca de 5,4 para 10 graus. Consequentemente, a evolução da temperatura simulada correspondeu muito melhor aos valores reais medidos. «Na simulação, conseguimos compreender como o calor era transmitido de uma palete para a seguinte e transportado pelo fluxo de ar. Assim, o modelo confirmou a nossa hipótese», afirma a investigadora da Empa.
Além disso, ficou evidente que o sistema de refrigeração de um camião tem uma capacidade limitada para arrefecer posteriormente frutas já quentes no interior de uma palete carregada de forma compacta. Os sistemas de refrigeração são concebidos, em primeiro lugar, para manter a temperatura de mercadorias pré-refrigeradas. Se as frutas forem carregadas demasiado quentes, influenciam também as paletes vizinhas durante o transporte.
A embalagem desempenha também um papel decisivo. No transporte analisado, as caixas de limões tinham aberturas de ventilação em vários lados, enquanto nas caixas de laranjas os lados curtos estavam fechados. «Numa embalagem, não conta apenas a sua aparência ou a sua estabilidade», afirma Tobler. «Tem também de permitir a passagem do ar frio até à mercadoria. É igualmente importante que os paletes estejam alinhados de forma uniforme e que as aberturas não sejam bloqueadas por caixas vizinhas.»
A carga toda à vista
O gémeo digital pode ser utilizado, numa primeira fase, como ferramenta de simulação. As empresas de logística e os produtores poderiam, por exemplo, analisar com ele como uma nova embalagem, uma disposição diferente das paletes ou a circulação de ar afetam a distribuição da temperatura. Segundo Elisabeth Tobler, as empresas com transportes padronizados, que utilizam regularmente os mesmos camiões, embalagens e padrões de carregamento, seriam as que mais beneficiariam com isto.
No futuro, o modelo deverá também complementar os sistemas de monitorização. Para tal, será ligado a dados reais de sensores provenientes de um transporte em curso. O sensor fornece a referência à realidade, enquanto o modelo deduz, a partir daí, as condições em todo o espaço de carga. «Muitos dos dados necessários já são recolhidos. O essencial é reuni-los e utilizá-los no local certo e no momento certo», afirma Tobler. Assim, os importadores poderiam identificar, ainda antes da chegada de uma remessa, quais as paletes que estiveram expostas a temperaturas mais elevadas e que deveriam ser controladas com maior rigor. As mercadorias com uma vida útil previsivelmente mais curta poderiam ser colocadas à venda de forma mais cedo e direcionada. «A longo prazo, o objetivo é uma monitorização da cadeia de abastecimento baseada em dados», acrescenta o investigador da Empa, Thijs Defraeye. «O gémeo digital não deve limitar-se a apresentar as temperaturas, mas sim ajudar as empresas a gerir de forma mais direcionada os seus transportes e o manuseamento da mercadoria recebida, reduzindo assim as perdas alimentares.»
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Alemão pode ser encontrado aqui.
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