ÁREA: Alimentos

TÍTULO: PERFIS DE TEMPERATURA EM FUNÇÃO DO TEMPO, ESPAÇO E ESPESSURA ISOLANTE NA CONDUÇÃO DE CALOR EM PASTA DE PEQUI (CARYOCAR BRASILIENSE)

AUTORES: dos Santos Alves, D. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS (UEG)) ; Beatriz Santos da Silva, A. (UNIVESIDADE ESTADUAL DE GOIÁS (UEG)) ; José Noel, D. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS (UEG)) ; Borges Rocha, R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS (UEG)) ; Silva da Costa, O. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS (UEG))

RESUMO: O objetivo deste trabalho é avaliar a distribuição de temperatura na pasta comercial de pequi em dois sistemas de transmissão de calor por condução, unidimensional, sem geração interna de calor e em regime transiente, diferindo apenas na espessura do isolamento térmico. A pasta foi contida em dois tubos de PVC, vedados na base com papel alumínio, as laterais com cortiça, e o topo com isopor. A cobertura lateral de cortiça diferiu quanto à espessura. As temperaturas foram registradas em relação ao tempo e a posição espacial dos termopares. A massa específica da pasta antes e após o aquecimento manteve-se constante cerca de 0,965 g.ml^-1. Os perfis de temperatura revelaram que a pasta é resistente à transferência de calor e a variação da espessura não interferiu no isolamento térmico.

PALAVRAS CHAVES: Pasta de Pequi; Temperatura; Transferência

INTRODUÇÃO: O pequizeiro é considerado uma planta nativa do cerrado de grande potencial econômico, pois possui frutos de alto valor nutritivo que são muito apreciados na região do Brasil Central [1]. Contudo, o consumo deste fruto é limitado por alguns fatores como a produção somente em algumas regiões do país [2]. Um dos métodos para contornar esse problema é a fabricação da pasta de pequi [3]. O conhecimento das propriedades físicas nas transferências de calor em alimentos é importante para cálculos de avaliação de projetos, bem como na aplicação de modelos equacionais termodinâmicos [4]. As propriedades termofísicas podem ser determinadas pelas leis: de Fourier (condução); de Newton (convecção) e a lei de Stefan-Boltzman (radiação), todos em transferência de calor [5]. Para condução o balanço de energia aplicado a um sistema em coordenadas cilíndricas, isolado termicamente, sem geração de energia e com transmissão de calor unidimensional e em regime transiente é expresso por: (∂^2T)/(∂z^2)= 1/α ∂T/∂t (1) Sendo z, a altura; T, a temperatura; α, a difusividade térmica; e t, o tempo [6]. Espessuras menores que o raio crítico fazem com que se tenha perda de calor no sistema, o raio crítico é ideal onde se tem a máxima perda de calor e acima do raio crítico tem-se perda de calor, porém menor. Através de análises gráficas é possível verificar que a taxa de transferência de calor decresce quando se excede o raio crítico do isolante [7]. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a distribuição de temperatura na pasta comercial de pequi, em dois sistemas de transferência de calor por condução em coordenadas cilíndricas, diferindo apenas a espessura da camada isolante.

MATERIAL E MÉTODOS: Dois tubos de PVC (policloreto de vinila) com diâmetro interno de 2,77 cm, espessura de 0,44 cm e com 15 cm de comprimento, foram perfurados com três furos equidistantes de 3 cm longitudinalmente para a instalação de termopares. As laterais dos tubos foram isoladas termicamente, um com uma volta de cortiça (4 mm de espessura) e o outro com três voltas de cortiça (12 mm de espessura), com o objetivo de isolar termicamente nas direções radial e angular. Na base dos mesmos foram fixados papel alumínio que denota a área de troca térmica (adotou-se o alumínio como material condutor por possuir uma condutividade térmica - k elevada, de aproximadamente 209,3 W.m^-1ºC^-1 [8]. Os tubos foram totalmente preenchidos com a pasta comercial de pequi, sem nenhum tratamento prévio, em seguida, os topos foram recobertos com isopor de espessura igual a 10 mm sendo revestidos ainda por 4 mm de cortiça. As bases dos tubos foram expostos em um banho-maria, com uma temperatura constante de 40ºC, sendo revestidos com papel alumínio para evitar a dissipação de calor por radiação. Anotou-se a variação da temperatura ao longo de 75 minutos, em intervalos de 2 minutos (nos primeiros 10 minutos) e depois de 5 em 5 minutos. A determinação da densidade da pasta de pequi foi realizada utilizando-se uma proveta de 5 mL, de forma que o seu volume foi calibrado com água destilada e os dados foram coletados em triplicata, determinando-se a massa e o volume da pasta de pequi. A densidade foi aferida antes e depois dos ensaios de transferência de calor [9].

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os valores de temperatura foram dispostos em função do tempo, como ilustrados nas Figuras 1 e 2. Observa-se que em relação aos termopares 1 (T1), localizados na base do tubo, próximos à fonte calor, apresentaram perfis de temperatura crescentes não lineares até atingirem o equilíbrio térmico. A velocidade de transferência de calor desses termopares T1, medida pela tangente à curva, foi maior no início da operação de transporte de calor, quando o ΔT era maior, decrescendo à medida que o ΔT foi diminuindo. FIGURA 1. FIGURA 2. Nos termopares 2 e 3, observa-se que não houve uma grande variação da temperatura com o tempo isso implica que as suas propriedades termofísicas como difusividade térmica e a condutividade térmica possuem valores baixos e consequentemente pode-se considerar que a pasta de pequi é um mal condutor de calor e que a sua dispersão de calor está mais voltada para a área mais próxima da transferência térmica, assim as partes mais expostas da pasta funcionam como barreiras de contenção de calor quando comparada com as demais. A comparação entre os perfis de temperatura para os dois sistemas de transmissão de calor, diferindo apenas quanto à espessura da camada de isolamento térmico, revelou uma tendência semelhante entre as curvas, demonstrando que o aumento da espessura da camada de cortiça de 4 mm para 12 mm não interferiu no transporte de calor radial. Em relação à densidade da pasta, notou-se uma pequena variação de 0,002 g.mL^-1, quando comparada à massa específica medida antes (0,9648 g.mL^-1) e depois (0,9646 g.mL^-1) da transferência de calor, logo observou-se que esta propriedade permaneceu constante.

Figura 1. Perfis de temperatura em função do tempo no sistema com 4 mm



Figura 2. Perfis de temperatura em função do tempo no sistema com 12 m



CONCLUSÕES: Através dos resultados apresentados pode-se considerar que a pasta comercial de pequi apresenta uma resistência para a transferência térmica, representando ser um mal condutor de calor. A determinação da massa específica da pasta de pequi antes e após o aquecimento, com um acréscimo de variação de 15°C de temperatura, foi mantida constante em cerca de 0,965 g.mL-1. Portanto, este comportamento da pasta de pequi frente à transferência de calor deve ser levado em consideração especialmente durante a realização das operações de aquecimento, armazenamento, transporte e cozimento.

AGRADECIMENTOS: Primeiramente a Deus, que nos proporcionou a realização deste. Aos técnicos dos Laboratórios de Química da UEG Aos componentes do trabalho.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] VERA, R. Caracterização físico-química de frutos do pequizeiro (Caryocar brasiliense Camb.) comercializados no Ceasa - GO. Goiânia, 2002 (Dissertação de Mestrado) – Universidade Federal de Goiás, 2002.
[2]DAMIANI, C.; BARROS, E. V.; MOREIRA, D.; RODRIGUES, L.J. Influência de diferentes temperaturas na manutenção da qualidade de Pequi minimamente processado. Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v.32, n.1, jan-fev, 2008.
[3] DOMBROSKI, J.L.D. Estudos sobre a propagação do pequizeiro (Caryocar brasiliense Camb.), 78p. (Dissertação de Mestrado). Lavras: Universidade Federal de Lavras, 1997.
[4] SOUSA, T. N.; SILVA, V. H. V.; AUGUSTO, B.; COSTA, T.; OLIVEIRA, T. P.; ROCHA, E. M.; SALES, J. S.; COSTA, O. S. Estimativa da difusividade térmica da pasta de pequi pelos Métodos de Muller e Lavenberg-Marquardt. In: XLVIII Congresso Brasileiro de Química, 2008, RJ: ABQ, 2008.
[5] INCROPERA, F. P., DeWITT, D. P. Fundamentos de Transferência de Calor e Massa. 5.ed., Rio de Janeiro: LTC, 2003.
[6] MOURA, S. C. S. R., FRANÇA, V. C. L., LEAL, A. M. C. B. Propriedades termofísicas de modelos similares a sucos – parte I, Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campinas, v.23, n.1, p. 62-68, jan-abr, 2003.
[7] NETO, C. B. Transferência de calor - Isolamento térmico. v.2. Instituto Federal de Santa Catarina, 2009.
[8] KOSHKIN, N. I., SHIRKÉVICH, M.G. Manual de Física Elementar. Editora Mir, 1975.
[9] OLIVEIRA, L. A. A.; MENDES, D. S.; SILVA, H.; FERNANDO, J.; OLIVEIRA, N. C. C.; Agregação de valores à polpa e à castanha do pequi processados em mini-indústria no norte de Minas Gerais. VII Congresso Brasileiro de Agrotecnologia, CE, 2011.