Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Alimentos
TÍTULO: ESTUDO DO COMPORTAMENTO DO RESFRIAMENTO DA MASSA DE TOMATE COMERCIAL
AUTORES: Campos, G.R. (UEG) ; Ribeiro, C.A. (UEG) ; Evangelista, J.M.S. (UEG) ; Costa, O.S. (UEG)
RESUMO: O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento do gradiente de
temperatura, unidirecional, na transferência de calor por condução em regime
transiente para resfriamento de massa comercial de tomate concentrado. O ensaio
de resfriamento foi conduzindo num tubo de PVC contendo a massa de tomate. O
tubo isolado termicamente na lateral com cortiça era dotado de termopares no
eixo longitudinal.
A base do tubo vedada com papel alumínio serviu como área de troca térmica. O
registro das temperaturas em função do tempo de 0 a 45 min, e espaço gerou
perfis de distribuição de temperatura, onde houve diferença entre
as curvas, um variou de 28 a 10ºC enquanto os outros variaram 4ºC isso sugere a
dificuldade de resfriamento em função da espessura substrato.
PALAVRAS CHAVES: tomate; calor; temperatura
INTRODUÇÃO: Extrato de tomate é o produto resultante da concentração da polpa de frutos
maduros e sãos do tomateiro Solanum lycoperaicum por processo tecnológico
adequado (ANVISA, 1978). Dentre os países da América do Sul que produzem tomate
para processamento industrial, o Brasil encontra-se na liderança sendo
consumidor majoritário de seus derivados industrializados (MELO, VILELA, 2005).
Produtos agrícolas requerem um resfriamento a fim de minimizar a degradação por
reações químicas e a atividade enzimática, resultando no retardamento do
crescimento microbiano. O resfriamento é adicional a outras técnicas de
conservação destinadas ao aumento do tempo de prateleira deste tipo de produto,
comumente a temperatura é mantida entre 5 e 10 °C (SOUZA, 2007).
O resfriamento é um processo de transferência de calor caracterizado pelo
gradiente de temperatura entre dois corpos até que se atinja o equilíbrio
térmico ao longo do tempo. Há três maneiras distintas de ocorrer esta
transferência de calor, por irradiação, condução e convecção(HOLMAN, 1983).
A distribuição de temperatura num sistema cilíndrico é modelada matematicamente
(HOLMAN, 1983).
Essa equação pode ser simplificada para a condição de transferência de calor
unidirecional (ao longo do comprimento do tubo, no eixo z), sem geração de
energia interna ao volume de controle (volume de massa de tomate) e em regime
transiente, A difusividade térmica (α) é importante para determinar a evolução
de sistemas que exigem processos de aquecimento ou de resfriamento(HOLMAN,
1983).
Tal propriedade permite predizer a velocidade em que o calor penetra no interior
do alimento, sendo assim fundamental para o planejamento de equipamentos e para
o cálculo do processamento térmico(CARBONERA, 2003).
MATERIAL E MÉTODOS: A transferência de calor, no processo de resfriamento da massa de tomate, foi
investigada utilizando-se um tubo de PVC (policloreto de vinila) de 3,5cm de
diâmetro e 15 cm de comprimento, revestido lateralmente com cortiça de 4,0 mm de
espessura. A finalidade da cobertura de cortiça foi promover o isolamento
térmico para conduzir à transferência de calor em uma única direção. Sua
condutividade térmica, cita na literatura, varia numa faixa de 0,039 a 0,045
W.m-1.ºC-1.
Quatro furos foram produzidos no eixo longitudinal do tubo, igualmente
espaçados, com uma distância de aproximadamente 4,0 cm entre eles. A base do
tubo foi vedada com papel alumínio para conter a massa de tomate, e, além disso,
servir como área de troca térmica, uma vez que o coeficiente de condutividade
térmica (k) do alumínio é igual a 237 W.m-1.ºC-1.
Após a confecção do volume de controle, a massa de tomate comercial foi inserida
no interior do tubo de PVC, sem tratamento prévio, sendo o topo fechado com
tampa de cortiça. Em seguida, os termômetros digitais foram instalados nos
quatros orifícios. Por fim, todo este sistema foi revestido com papel alumínio,
a fim minimizar as trocas térmicas por radiação. O ensaio de transferência de
calor por condução foi iniciado a partir da introdução do conjunto tubo, massa
de tomate e termômetros, com a base de alumínio voltada para o banho de gelo
As temperaturas foram registradas durante 45 minutos em intervalos de 2 minutos
(nos primeiros 10 minutos) e depois de 5 em 5 minutos. A massa específica do
concentrado de tomate foi obtida, em duplicata, pela razão entre massa e volume,
antes e depois do resfriamento.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A descrição da temperatura dos quatro termêmtros digitais (classificados em T1,
T2, T3 e T4), ilustrado na Figura 2, representa a dispersão da distribuição da
temperatura em função do tempo para transferência de calor por condução em
concentrado de tomate comercial. Observa-se que quanto mais próximo o termômetro
estiver do banho de gelo, maior é o decaimento da curva de temperatura e mais
rápido tende a atingir a temperatura de equilíbrio.
Figura 1: Distribuição da temperatura em função do tempo para o concentrado de
tomate comercial
Inicialmente, antes da fonte de resfriamento (tempo=0), todos os termômetros
encontravam-se aproximadamente na mesma faixa de temperatura (temperatura
ambiente), a medida que transcorria o tempo, ocorria o decréscimo da
temperatura; onde o termômetro T1 com uma distância da fonte de retirada de
calor de 2 cm mais rápido foi o rebaixamento da temperatura.
Os termômetros mais distantes da zona de transferência de calor (T2- 6 cm; T3-
10,3 cm; T4- 14,4 cm) necessitou de maior tempo o resfriamento, pois demorou
ocorrer a variação de temperatura. Após um período ( estabilidade) as
temperaturas vão tornando-se constantes, o sistema passa de um regime transiente
para um regime permanente.
As estimativas das massas específicas (ρ) antes e depois do resfriamento, estão
apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1: Massa específica do concentrado de tomate comercial antes e depois do
resfriamento
Condições Experimentais T ( °C) ρ (g/cm)
Antes do resfriamento 27 1,095
Depois do resfriamento 11,5 1,536
Figura 2: massa específica x temperatura
A massa específica da massa de tomate aumentou com a diminuição da temperatura,
visto que o seu volume tende a contrair-se à medida que é resfriado.
Figura1
Distribuição da temperatura em função do tempo para
o concentrado de tomate comercial
Figura 2
massa específica x temperatura
CONCLUSÕES: A metodologia utilizada para a caracterização do gradiente de temperatura em
concentrado de tomate comercial apresentou-se de fácil execução e viável, visto
que o experimento é simples e prático de ser realizado; contudo tratando-se do
resfriamento observa-se que é necessário um tempo maior para tal finalidade, visto
que enquanto um variou de 28 a 10ºC os outros variaram 4ºC Manifestando um
comportamento isolante do concentrado de tomate frente ao fenômeno de condução no
eixo longitudinal. a massa especifica comportou-se de modo esperado.
AGRADECIMENTOS: Agradeço a Deus primeiramente, e a professora Doutora Orlene Silva da Costa e a
UEG por ter nos orientado e nos ajudado nessa etapa do conhecimento.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ANVISA. Resolução - CNNPA nº 12, 1978.
CARBONERA, L. et al. Determinação Experimental da Difusividade Térmica de uma Massa de Tomate Comercial. Braz. J. Food Technol. Preprint Serie, n.143, 2003.
HOLMAN, J. P. Transferência de Calor. São Paulo, McGraw-Hill, 1983.
MELO, P. C. T.; VILELA, N.J.; Desafios e perspectivas para a cadeia brasileira do tomate para processamento industrial. Brasília, 2005.
HOLMAN, J. P. Transferência de Calor. São Paulo, McGraw-Hill, 1983.
SILVA, R. R. D. Estudo da transferência de calor em tanque submerso: influências do modo e da intensidade de agitação da água. 2007. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) Centro Tecnológico, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2007.
SOUZA, L. F. Um experimento sobre a dilatação térmica e a lei de resfriamento. 2007. 26 f. Monografai de Conclusão de Curso – Licenciatura em Física, Departamento de Física da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2007.