Estudo comparativo da transferência de calor unidimensional em margarina e manteiga comerciais

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Alimentos

Autores

Martins Gomes, P.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Gonçalves Pereira, A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Soares Silva Ribeiro, T. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIAS)

Resumo

O estudo da transferência de calor em materiais é de grande relevância em diversos ramos industriais, destacando-se a indústria alimentícia, devido suas particularidades na produção, transporte e armazenamento. Experimentalmente construiu-se um sistema cilíndrico de PVC isolado termicamente, foram acoplados quatro termopares, sendo o sistema posteriormente imerso em um banho termostatizado no qual realizou-se medidas de transferência de calor. Os resultados obtidos demonstraram que a margarina é boa condutora de calor, atingindo altas temperaturas em um intervalo de tempo relativamente pequeno, enquanto a manteiga apresentou variações mais discretas na temperatura ao longo do sistema em relação à margarina, sendo necessário um intervalo de tempo maior para atingir o equilíbrio térmico.

Palavras chaves

margarina; manteiga; condutividade térmica

Introdução

Na indústria alimentícia é importante ter o conhecimento das propriedades térmicas, pois tais propriedades são necessárias para projetos e desenvolvimento de equipamentos voltados à refrigeração, armazenamento e transporte de alimentos. Entre elas pode-se citar a transferência de calor, que pode ser definido como a energia em transito devido a uma diferença de temperatura (INCROPERA,DeWITT,1999). Os processos de transferência de calor podem ocorrer por meio de três diferentes formas, sendo eles o de condução, convecção e radiação. Quando existe um gradiente de temperatura em um meio solido ou fluido a propagação de calor se dá através da condução, sendo este o nosso objeto de estudo. A condução é o processo de transferência de calor pelo qual a energia é transmitida entre partículas sem que as mesmas sejam deslocadas (BONJORNO, 1985). De acordo com a Portaria (MAPA) n° 372 de 04/09/1997 e n° 146 de 07/03/1996 Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade da margarina e manteiga respectivamente, “defini-se por margarina o produto gorduroso em emulsão estável com leite ou seus constituintes ou derivados, e outros ingredientes, destinados à alimentação humana” e “entende-se por manteiga como produto gorduroso obtido exclusivamente pela bateção e malaxagem, com ou sem modificação biológica de creme pasteurizado derivado exclusivamente do leite de vaca” (Brasil). O presente trabalho teve por objetivo avaliar e comparar a transferência de calor unidimensional e em regime transiente em amostras de margarina e manteiga comerciais.

Material e métodos

Montagem do Sistema de Transferência de calor Em um tubo de PVC com 15 cm de comprimento e 3,5 cm de diâmetro foram feitos quatro furos com espaçamento de 3,0 cm, constituindo as seguintes posições longitudinais da base até o topo: x1 = 3,0 cm, x2 = 6,0 cm, x3= 9,0 cm e x4 = 12,0 cm. O tubo foi envolvido com cortiça de 3,0 mm de espessura a fim de fazer o isolamento térmico do sistema. Em seguida isolou-se a extremidade inferior do tubo com papel alumínio, para propiciar a inserção da pasta, bem como permitir a transferência de calor entre o banho termostatizado e o material em estudo. Estudo da transferência de calor nas pastas Posteriormente o tubo foi preenchido com margarina da marca A e logo após foram inseridos os termômetros. Fez-se uma tampa de isopor e encaixou-a na extremidade superior do tubo, para não ocorrer dissipação de calor para o meio externo. Logo após o tubo foi totalmente revestido com papel alumínio para minimizar os efeitos da radiação térmica. Para o ensaio da transferência de calor por condução unidimensional e em regime transiente colocou-se a base do tubo em contato com o banho termostatizado, mantido a uma temperatura de 53°C.Durante 120 minutos as temperaturas foram registradas em intervalos de 5 minutos, quando se atingiu o equilíbrio térmico.O mesmo ensaio da transferência de calor foi feito para a manteiga da marca B.

Resultado e discussão

Observa-se pelo Termopar 1 (Figura 3) que houve rápida transferência de calor em todo o sistema, atingindo a temperatura de equilíbrio por volta de 47°C. Os termopares 2 e 3 seguem a mesma tendência, porém como estão mais distantes da fonte de calor levaram um maior tempo para conduzir o calor, e atingiram sua temperatura de equilíbrio por volta de 47°C. O termopar 4 segue a mesma tendência dos outros termopares porém seria necessário um tempo superior à 120 minutos para atingir a temperatura de equilíbrio. Pela Figura 4 observa-se que a manteiga conduz calor, porém foi necessário um tempo de 120 minutos para atingir o equilíbrio térmico em 45°C de acordo com o Termopar 1. Os Termopares 2, 3 e 4 seguiram a mesma tendência, porém com temperaturas inferiores, pois estavam situados mais distantes da fonte aquecedora. Na indústria de alimentos é importante ter o conhecimento da transferência de calor, pois tal propriedade é necessária para projetos e desenvolvimento de equipamentos voltados à refrigeração, armazenamento e transporte de alimentos. Com relação a essa propriedade deve-se ter um controle rigoroso da temperatura, pois como a margarina e a manteiga conduzem calor pode haver o comprometimento das propriedades físico-química das mesmas.

Variação da temperatura em relação ao tempo em margarina comercial


Variação da temperatura em relação ao tempo em manteiga comercial

Conclusões

Realizando um estudo comparativo entre as pastas, a margarina apresenta condutividade térmica mais efetiva, isso pode ocorrer devido à diferença dos constituintes de ambas, sendo a margarina constituída de gordura vegetal e a manteiga constituída de creme de leite.

Agradecimentos

Referências

BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Portaria n° 372 de 04/09/1997. Regulamento Técnico de identidade e qualidade de margarina.
BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Portaria n° 146 de 07/03/1996. Regulamento Técnico de identidade e qualidade de manteiga.
BONJORNO, Regina F.S. Azenha. Física 2: termologia, óptica geométrica, ondulatória. São Paulo: FTD, 1985.
INCROPERA, Frank P.; DeWITT, David P. Fundamentos de transferência de calor. 4ª. ed. Prentice Hall, México, 1999.