ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: CARACTERIZAÇÃO DIELÉTRICA DO FEIJÃO VERDE (Vigna unguiculata (L) Walp) NA FREQUÊNCIA DE MICROONDAS
AUTORES: MOIA JÚNIOR, M. DA S (UFRN) ; DA MATA, A.L. DE M. L. (UFRN) ; DA MATA, W (UFRN) ; MEDEIROS, P.V.D (UFRN)
RESUMO: O forno de microondas é um grande invento pela sua capacidade de promover um aquecimento uniforme em menos tempo, comparado aos convencionais. O feijão verde foi escolhido inicialmente por ser um alimento bastante consumido aqui na região nordeste, principalmente no estado do Rio Grande do Norte. Foram realizados estudos preliminares sobre a caracterização dielétrica do feijão verde cozido, tomando referência a sua constante dielétrica (ε´) e seu fator de relaxação (ε”), ambos em função da freqüência e da temperatura, estimando, assim, sua capacidade de absorver, transmitir e refletir energia eletromagnética. As amostras de feijão verde apresentaram uma grande capacidade em absorver energia na forma eletromagnética, justificado pelo seu ao teor de umidade.
PALAVRAS CHAVES: aquecimento por microondas; propriedades dielétricas; feijão verde
INTRODUÇÃO: O desperdício de alimentos em indústrias ocorre, em geral, devido ao fato de algumas das matérias primas das agro-indústrias serem perecíveis. Uma das soluções para minimizar estas perdas seria a industrialização dos mesmos (Furtunato et al., 1995). Dentre os vegetais perecíveis está o feijão verde uma fonte de proteína vegetal para a população rural e urbana (Franco, G.V.E., 1997).
As microondas, com suas habilidades para rapidamente aquecer materiais dielétricos contendo água, são comumente usadas como fonte de calor. Na indústria de alimentos, a técnica de microondas é usada para aquecer, secar, esterilizar, descongelar, etc.
O uso de microondas como fonte de calor em aquecimento de alimentos é vantajoso devido à rapidez do processo, maior uniformidade na distribuição do calor comparada ao aquecimento convencional e normalmente os resultados são de melhor qualidade.
O grande interesse atualmente em propriedades dielétricas de produtos e materiais agrícolas está embasado principalmente em predizer taxas de aquecimento, descrevendo, assim, o comportamento destes materiais sob o efeito das microondas. A influência das propriedades dielétricas no aquecimento de materiais ocorre através da absorção de energias originadas do aquecimento dielétrico em freqüências de rádio (Leonhardt et al, 1997).
As propriedades dielétricas variam com a composição da substância, com a temperatura e a freqüência. A água é o maior constituinte da maioria dos alimentos; assim suas propriedades dielétricas também determinam, em grande parte, as propriedades dielétricas dos alimentos. O conhecimento destas propriedades é útil na sua utilização em fornos de microondas, na seleção da embalagem do material e no desenvolvimento de alimentos (Ryynañen, 1995,1996; Liao et al, 2003; Wang et al,2003).
MATERIAL E MÉTODOS: O material utilizado para a realização dos experimentos foi o feijão verde cozido, adquirido no comércio local (CEASA-RN).
O feijão verde foi triturado, em um processador doméstico, para se obter uma pasta mais homogênea e uniforme de maneira que facilitasse a leitura das propriedades dielétricas, utilizando a sonda do medidor de permissividade complexa do material. A água foi utilizada inicialmente como padrão de medida e calibragem do equipamento, pois os valores de suas propriedades são conhecidos na literatura.
Para realização dos experimentos, utilizou-se o seguinte aparato experimental:
Forno microondas doméstico
Termopar
Sonda tipo HP 85070 para medição de permissividade complexa, fabricada pela Agilent Technologies
Analisador de redes da HP
Microcomputador para aquisição on line dos dados de medição da permissividade complexa
Foram realizados experimentos de aquecimento eletromagnético na faixa de freqüência de microondas de 1GHz a 3 GHz, incluindo a freqüência utilizada nos fornos de microondas que é de 2,45 GHz.
O procedimento experimental consistia das seguintes etapas:
- Medir a temperatura da água antes da calibração;
- Calibrar o equipamento de medição com água e com ar;
- Realizar a medida de permissividade da água para verificação de calibração a 25º C;
- Colocar em torno de 50 g do alimento, depois de triturado, dentro de um pequeno recipiente em vidro;
- Medir a temperatura e a permissividade inicial do alimento;
- Para medir a permissividade complexa (ε = ε’- jε”), é utilizada uma sonda com contato apenas na superfície do alimento. A temperatura é registrada e a medição é realizada com aquisição on line;
- O recipiente é aquecido durante intervalos de tempo pré-fixados.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As figuras 1 e 2 apresentam uma comparação da constante dielétrica (e´) e do fator de relaxação (e´´) para a água e o feijão verde cozido em função da freqüência e da temperatura.
Através da Figura 1, verifica-se que, em relação ao comportamento da constante dielétrica (e´), a amostra de feijão verde contém uma elevada quantidade de água em sua composição, visto que suas isotermas apresenta comportamento similar ao da água que é em torno de 80 F/m a 25 ºC.
Em relação ao aumento da freqüência aplicada, houve uma pequena queda em sua capacidade de transmitir energia eletromagnética, podendo "essa" capacidade ser descrita como a resistência oferecida pela estrutura do material quanto à passagem de energia eletromagnética para seu interior.
O que foi observado foi que as constantes dielétricas diminuíram com o aumento da temperatura.
Em relação ao comportamento do fator de relaxação (e”), mostrado na Figura 2, pode-se observar que há uma queda na habilidade de absorver energia eletromagnética com relação ao aumento da freqüência aplicada na amostra de feijão verde até aproximadamente 2,2 GHz. Após esse valor, percebe-se um discreto aumento dessa constante.
Quanto à elevação da temperatura, verifica-se uma discreta redução no fator de amortecimento, constatando-se que a amostra feijão verde retém cada vez menos calor.
CONCLUSÕES: Os resultados obtido neste trabalho ajudam na compreensão dos fenômenos físicos de transformação de energia eletromagnética em térmica, mostrando-se satisfatórios aos encontrados na literatura, onde se constata mais uma vez que, os ingredientes com características mais próximas às da água são aqueles que absorverão, proporcionalmente, mais energia eletromagnética quando submetida às ondas eletromagnéticas em um forno de microondas.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem as instituições UFRN e PIBIC-CNPq pela assistência financeira.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: FRANCO, G.V.E. Nutrição – Texto Básico e Tabela de Composição Química dos Alimentos. São Paulo: Livraria Atheneu Ltda, 1997. 307p.
FURTUNATO, A. A.; MAGALHÃES, M. M. DOS A. Estudo das características físico-químicas, microbiológica e bioquímicas do Feijão Verde (Vigna unguiculata (L.) Walp). 1º COBEQ-IC, São Carlos -SP, 08 - 10 de agosto de 1995.
LEONHARDT, G. F.; WESTPHALEN, D. L. Microwave drying of short-cut pasta. Proceedings of the Inter-American Drying Conf.. Itu-SP, Brazil, pp 448-453, 1997.
RYYNÄNEN, S. The electromagnetic Properties of food Materials: A review of the Basic Principles. J. Food Eng. 26, pp. 409-429, 1995.
