História da refrigeração

A importância da refrigeração na conservação dos alimentos

A necessidade de refrigeração na conservação dos alimentos tem a ver com dois conceitos básicos:

• A actividade bacteriana desenvolve-se entre aproximadamente 5 °C e 65 °C, dependendo principalmente do tipo de bactéria e da humidade ambiente. Infelizmente, a bactéria Listeria continua activa mesmo a valores próximos de 0 °C.
• O outro elemento do desenvolvimento dos microrganismos depende da fracção de água livre presente no meio.

Daqui se depreende que qualquer meio utilizado para reduzir as temperaturas para níveis, digamos, inferiores a 4 °C, abranda a proliferação destes elementos nocivos.

Qual é a redução da fracção de água livre?

A secagem e a salga, por exemplo, têm representado historicamente a solução para preservar os alimentos através da redução da quantidade de água contida nos alimentos. Estes processos resultam na redução da fracção livre de água.

Nas regiões do extremo norte, as populações indígenas descobriram que a congelação rápida da carne e do peixe, expostos a temperaturas ambiente de -20 ºC, melhorava consideravelmente a qualidade dos produtos a consumir, porque a congelação transforma em gelo uma grande parte da água contida nos alimentos, garantindo assim um teor reduzido de água no estado líquido ou livre.

Conhece o ponto vítreo?

Um outro passo para a excelência na conservação é a obtenção de uma temperatura que nos aproxima do chamado ponto vítreo. Neste ponto, a temperaturas muito baixas e consoante o alimento, entre -40 ºC (gelado) e -80 ºC (peixe e carne) a presença de água livre é praticamente nula e obtém-se um poderoso efeito bactericida e virucida. A estas temperaturas, quase toda a actividade enzimática é também interrompida.

Esta é a razão para a criação de sistemas de congelação e conservação para o atum rabilho e outras espécies apreciadas, que permitem atingir temperaturas de -60 ºC. Desta forma, todas as qualidades organolépticas e de cor são mantidas ao mesmo nível do peixe acabado de pescar.

História da refrigeração

Hoje em dia, a refrigeração é sinónimo de congeladores e frigoríficos nas nossas casas. Mas a utilização da refrigeração remonta ao tempo dos egípcios, dos gregos e dos romanos, que começaram a utilizar grutas naturais para armazenar e conservar a neve e o gelo nos períodos quentes ou de calor do ano, a fim de preservar os alimentos. Desta forma, os reis e os nobres podiam desfrutar de alimentos e bebidas frios nos seus castelos e mansões.

Existem muitas fontes que descrevem a construção destes poços de neve, em locais sombrios e frescos, utilizando palha e serradura para a sua conservação. A neve armazenada era prensada para a compactar e permitir a sua conservação durante mais tempo.

Naqueles tempos, esta actividade gerava trabalho e alguma riqueza entre a cadeia de pessoas que a exerciam. Desde os “boleros” que recolhiam a neve, os “guardas” que guardavam os poços e os “arrieros” que transportavam a neve durante as horas mais frias para reduzir ao máximo o seu degelo.

Ao longo da história da refrigeração, foram também desenvolvidas técnicas que permitiam a congelação superficial da água contida em recipientes de barro especiais. As placas de gelo que se formavam à superfície eram adicionadas ao gelo já armazenado nos poços vizinhos.

Como começou o arrefecimento do meio?

O arrefecimento de um meio pode ser conseguido através de vários métodos:

Química e Física

No primeiro caso, estamos a falar de reacções endotérmicas em que a combinação de dois ou mais compostos químicos para reagir absorve energia externa, baixando a temperatura. Por exemplo, as misturas de água com nitrato de sódio e potássio ou outra mistura muito interessante de gelo e sal.

Por exemplo, a americana Nancy Johnson inventou a primeira máquina de fazer gelados com manivela manual em 1843. Tratava-se de um cesto cilíndrico de madeira com um recipiente de metal no interior. No espaço formado entre o cesto de madeira e o pote, era colocada uma mistura de gelo e cloreto de sódio, que tinha a função de arrefecer as paredes do pote até temperaturas de -16 ºC e assim obter um excelente gelado.

Mas as primeiras aplicações são anteriores e remontam ao século XVI. Blas Villafranca, um médico espanhol radicado em Roma, já arrefecia bebidas utilizando misturas de refrigerantes.

O desenvolvimento científico desta técnica no século XVII deve-se a Robert Boyle e ao astrónomo Philippe Laire. Em 1715, Daniel Fahrenheit fixou o termómetro utilizando uma mistura de neve e nitrato de amónio. Mais tarde, em 1760, um cientista chamado Von Braun conseguiu congelar o mercúrio a -40 °C.

Processos físicos

Nestes processos, o calor latente de vaporização é utilizado para, usando um termo coloquial, “gerar frio”.

O médico e químico William Cullen é citado como tendo conseguido, em 1748, produzir gelo através da vaporização de éter etílico para a atmosfera. Devido às propriedades altamente explosivas deste composto, ocorreram numerosos acidentes devido aos vapores libertados.

Michael Faraday fez experiências com a liquefacção e evaporação de outros gases, incluindo o amplamente utilizado dióxido de carbono (R744).

Posteriormente, foram utilizados outros fluidos frigorigéneos, tais como:

• Propano, actualmente conhecido como R290.
• Butano (R600a), que é actualmente muito utilizado nos frigoríficos domésticos.
• Amoníaco R717.

Como comentário, estes processos envolvem a perda do vapor gerado para a atmosfera durante o arrefecimento.

Como surgiram os primeiros sistemas de refrigeração?

Novamente um médico, John Gorrie, com o objectivo de arrefecer os quartos dos doentes afectados pela febre amarela. Em 1842, concebeu e construiu o primeiro sistema de ciclo fechado. Este sistema baseava-se na recompressão mecânica de gases refrigerantes evaporados e, em 1851, obteve uma patente para uma máquina de produção de gelo.

Em todos os sistemas de refrigeração de ciclo fechado que utilizam refrigerantes, o objectivo é obter uma queda de pressão que permita a expansão do refrigerante líquido. Deve explicar-se que este vácuo pode ser obtido quer na fase de aspiração de um ciclo com um compressor mecânico, quer através da absorção de um vapor por meio de uma substância absorvente. Os primeiros sistemas de produção de gelo surgiram através de uma máquina de absorção desenvolvida por Ferdinand Carré em meados do século XIX. Estes últimos sistemas eram conceptualmente mais simples e não necessitavam de energia eléctrica para funcionar, sendo o vapor a fornecer a energia necessária para regenerar o fluido de absorção (água) e libertar o fluido refrigerante (amoníaco).

Este sistema continuou, com variantes e melhoramentos, até 1950, altura em que, devido à sua menor eficiência em comparação com a compressão mecânica, foi descontinuado.

No entanto, devido à possibilidade de utilizar energias alternativas como o calor residual ou a energia solar, foram reintroduzidos com sistemas diferentes como a água ou o brometo de lítio em sistemas de temperatura positiva. Desta forma, foram criados os primeiros sistemas da história da refrigeração.

No que diz respeito aos sistemas de compressão mecânica, Jacob Perkins patenteou a primeira máquina de gelo em 1834. Trata-se de um sistema de refrigeração baseado na compressão, expansão, evaporação e condensação, utilizando éter etílico como gás refrigerante. Mas a grande disponibilidade de gelo natural barato proveniente dos EUA fez com que o projecto não tivesse êxito comercial.

Foi nesta base que o engenheiro francês Charles Tellier, com base em trabalhos anteriores, concebeu a primeira máquina de refrigeração industrial a funcionar com éter metílico. Inicialmente destinada à produção de gelo, a invenção foi imediatamente utilizada para construir sistemas de refrigeração para a conservação de géneros alimentícios, utilizando amoníaco como gás refrigerante. Este sistema funcionou com êxito na fábrica de chocolate Menier, em Paris.

Carl Von Linde, que pôde beneficiar dos estudos anteriores, produziu a sua primeira máquina de compressão em 1875, utilizando álcool metílico como gás refrigerante. Um ano mais tarde, produziu o seu primeiro sistema de compressão utilizando o amoníaco como gás refrigerante. Em 1877, substituiu o compressor vertical original por um compressor horizontal de duplo efeito. Vinte anos mais tarde, 75 % dos produtores de gelo nos EUA utilizavam máquinas com o mesmo sistema.

Como é que a refrigeração se espalhou?

Entre os primeiros frigoríficos domésticos figura o General Electric Audiffren, fabricado com base nos estudos de um monge francês chamado Marcel Audiffren e datado de 1911. Estes frigoríficos utilizavam o dióxido de enxofre como gás refrigerante, através de um compressor hermético.

Existe também um outro aparelho atribuído a Fred W Wolf (1913) e comercializado sob a marca Domelere. O preço era exorbitante, quase 1000 dólares na altura, o dobro do preço de um Ford T. Em 1918, a Frigidaire e a Kelvinator iniciaram a produção industrial modificando a estrutura original e esta última empresa acrescentou um termóstato para regular a temperatura. A estrutura monobloco ainda estava a alguns anos de distância, embora mais de um milhão de unidades já tivessem sido vendidas, apesar do perigo de fuga dos gases refrigerantes utilizados até então. Os gases refrigerantes utilizados, como o formiato de metilo, o dióxido de enxofre e o dióxido de enxofre, eram tóxicos, corrosivos e inflamáveis.

O principal impulso para a introdução de frigoríficos domésticos surgiu em 1931, quando a DuPont incorporou, como uma gases refrigerantes CFC, mais conhecidos por “Freons”. Todos os gases refrigerantes utilizados até então eram, em grande medida, tóxicos, venenosos, com um índice de explosividade muito elevado. No caso do CO2, funcionavam a uma pressão muito elevada. Na altura, este contributo abriu a possibilidade de tornar os sistemas de refrigeração doméstica praticamente isentos de riscos, com dimensões e custos acessíveis às famílias americanas de classe média. Isto levou à introdução da refrigeração doméstica em grande parte do mundo.

Evolução e desenvolvimento

Como sempre acontece, neste caso na história da refrigeração, o desenvolvimento científico permitiu a sua evolução e implementação.

Neste caso, os factores preponderantes foram o advento da máquina a vapor e a sua posterior implementação em sistemas de produção de energia eléctrica e sua distribuição, especialmente em áreas urbanas. Mas foi o advento da electricidade que deu o maior impulso ao desenvolvimento e implementação dos sistemas de refrigeração por compressão mecânica.

O primeiro frigorífico apareceu em Espanha em 1952, não sei o seu preço, mas em 1962 um frigorífico em Espanha custava 11.000 pesetas, quando o salário médio era de cerca de 3.000 pesetas.

O que está a acontecer com os freons?

Os freons, que trouxeram tantos benefícios para o desenvolvimento da refrigeração, especialmente a refrigeração comercial e doméstica, revelaram-se prejudiciais para o ambiente por duas razões básicas:

A presença de cloro na sua formulação causa graves danos à camada de ozono e mesmo muitos dos HFC recentemente introduzidos têm um elevado efeito de estufa devido à presença de moléculas de carbono.

Em 1987, foi elaborado o Protocolo de Montreal para a eliminação progressiva dos clorofluorocarbonos (CFC) e dos hidroclorofluorocarbonos (HCFC).

O Protocolo de Quioto de 1997 estabelece um compromisso juridicamente vinculativo de redução ou limitação das emissões. Entrou em vigor em Fevereiro de 2005, estabelecendo reduções líquidas das emissões de gases com efeito de estufa para os principais países desenvolvidos e economias em transição, com um calendário para o seu cumprimento.

Posteriormente, o Protocolo de Paris entrou em vigor com o objectivo de limitar o aquecimento global a menos de 2 °C, de preferência 1,5 °C, em relação aos níveis pré-industriais.

A nível europeu, existe o chamado F-Gas, que, com os sucessivos desenvolvimentos e propostas de legislação actualmente em análise, tende a propor, na prática, a eliminação da utilização de gases halogenados nos aparelhos de construção recente a partir de 2025.

A indústria da refrigeração está a responder a este desafio com o desenvolvimento baseado em gases refrigerantes naturais com valores de GWP próximos de zero. Ao mesmo tempo, o teor de gás refrigerante nos sistemas de refrigeração está a ser reduzido.

A Intarcon visa a sua futura produção de gases como o amoníaco e o propano (R290) com características de desempenho extremamente elevadas e funcionamento a pressões reduzidas sem excluir o dióxido de carbono para aplicações a baixas temperaturas.