Aplicação de Ondas Mecânicas na Engenharia de Alimentos

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Aplicação de ondas mecânicas na Engenharia de 
 
 
 
Anna Karollynne Nunes Rocha (353370)
 
 
Professora: 
 
Fortaleza, 20 de setembro de 2020.
 
Centro de Ciências 
Departamento de Física 
 
 
 
 
Aplicação de ondas mecânicas na Engenharia de 
Alimentos 
Anna Karollynne Nunes Rocha (353370) 
Disciplina: Física Geral II 
Professora: Wanessa Façanha da Silva 
 
 
 
 
Fortaleza, 20 de setembro de 2020. 
Aplicação de ondas mecânicas na Engenharia de 
Engenharia de Alimentos é o ramo da engenharia que prepara o profissional para atuar nos processos de 
fabricação, conservação, armazenamento, transporte e comercialização dos alimentos industrializados, 
devido a seu conhecimento multidisciplinar e buscando otimizar a produção ou melhorar a qualidade dos 
alimentos produzidos o engenheiro de alimentos pode atuar na criação, avaliação e implementação de 
equipamentos e técnicas no processamento de alimentos. 
O uso do ultrassom no processamento dos alimentos éum exemplo prático da aplicação dos 
conhecimentos multidisciplinares do engenheiro de alimentos na industria. 
Os ultrassons são ondas mecânicas com freqüência entre 20kHz e 1GHz que, em determinadas condições 
de tratamento e meio, produzem efeitos que auxiliam na produção dos alimentos, melhorando o 
rendimento e a seletividade,diminuindo o tempo de processamento e melhorando a qualidade.Além disso, 
em condições específicas, o ultrassom também auxilia na conservação dos alimentos, seja pela 
eliminação de microrganismos ou e pela inativação enzimática. 
Essas ondas podem ser geradas por meios mecânicos, térmicos, ópticos, elétricos ou magnéticos, podem 
também ser de alta ou baixa intensidade, o que vai definir a intensidade e o meio pelo qual essa onda 
será gerada é o uso que ela terá no processamento. Para ondas de baixa intensidade, que possuem 
freqüência superior a 100kHz em intensidade menor que 10kW/m², podemos citar seu uso na 
determinação de características dos alimentos como composição, estado físico e estrutura, além da 
detecção de corpos estranhos em alimentos a granel. Já as ondas de alta intensidade, que possuem 
freqüência entre 18kHz e 100kHz em intensidades superiores a 10kW/m², é usada na alteração de 
viscosidade de alimentos líquidos, emulsão, extração de enzimas, inativação microbiana, pasteurização e 
esterilização. 
A tabela a seguir mostra as aplicações possíveis do ultrassom no processamento de alimentos: 
 
Aplicações Métodos Princípio do Vantagens Produtos 
 convencionais ultrassom 
Filtração / Filtros (membranas Vibrações Menor tempo, Líquidos (sucos, …) 
Separação semi-permeáveis, …) Melhora da 
 filtração 
Tratamento da Tratamento térmico, Fenômeno de Menor tempo, Bebidas 
espuma Tratamento químico, cavitação Melhora da higiene carbonatadas, 
 Tratamento elétrico, Produtos 
 
Tratamento 
mecânico Fermentados 
 (cerveja, ...) 
Desgaseificação 
Tratamento 
mecânico Fenômeno Menor tempo, Chocolate 
 
Compressão-
rarefação Melhora a higiene Produtos 
 Fermentados 
 (cerveja, …) 
Cozimento Fogão, Transferência Menor tempo Carne 
 Frigideira, uniforme de Melhora a Vegetais 
 Banho maria, … calor transferência de 
 calor e a qualidade 
 organoléptica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Desmoldagem 
 
Moldes de 
 
Vibrações 
 
Menor tempo, 
 
Produtos assados 
 lubrificação, Redução da perda (bolo, …) 
 Moldes de teflon, de produtos 
 Moldes de silicone 
Corte Navalhas Fenômeno de Menor tempo, Produtos frágeis 
 cavitação Redução da perda (bolo, queijos, ...) 
 de produtos 
 Corte preciso e 
 repetitivo 
Congelamento / Congelador, Transferência Menor tempo, Carne 
cristalização Congelamento uniforme de Pequenos cristais, Vegetais 
 por imersão, por calor Melhora a difusão, Frutas 
 contato,… Temperatura Derivados de leite 
 diminui 
 rapidamente 
Secagem Atomização, Transferência Menor tempo, Produtos 
 Fluxo de gás quente, uniforme de Melhora a Desidratados 
 Congelamento, calor qualidade 
(frutas, vegetais, 
…) 
 Pulverização organoléptica, 
 Melhora a 
 transferência de 
 calor 
Decapagem / Salmoura Aumento da Menor tempo, Vegetais 
marinar transferência Melhora a Carne 
 de massa qualidade Peixe 
 organoléptica, Queijo 
 Estabilidade do 
 produto 
Emulsificação 
Tratamento 
mecânico Fenômeno de Menor tempo, 
Emulsões 
(ketchup, 
 cavitação Estabilidade da maionese, …) 
 emulsão 
Oxidação Contato com ar Fenômeno de Menor tempo Bebidas alcoólicas 
 cavitação (vinho, whisky, …) 
Tabela 1: Aplicações de ultrassom no processamento de alimentos. 
Fonte: Adaptado de Chemat, Zill-e-Huma, e Khan (2011). 
 
Para o uso correto do ultrassom nos processamentos é necessário compreensão do comportamento 
destas ondas, seus parâmetros fundamentais são velocidade (C ), comprimento de onda (𝜆), frequência (f), 
amplitude (A) e intensidade (I). Onde “C” é a velocidade de propagação de um som no meio. 
Relacionando com a freqüência e o comprimento de onda temos que: C = 𝜆f. 
Porém a velocidade também depende das propriedades físicas do meio onde as ondas se propagam. Em 
sólidos e líquidos a velocidade está atrelada a densidade (𝜌) e ao módulo de elasticidade de uma base 
sólida, a granel ou para um líquido (K), logo : C = √(𝜌/K). 
Já para gases deve ser incluído a pressão (P) e o calor específico a Pressão Constante (Cp) e Calor 
específico a Volume contante Cv, temos: C= √(𝐶𝑝𝑃/𝐶𝑣ρ). 
A amplitude (A) é a altura da onda, e determina a força das ondas e está relacionada a energia contida 
nessas ondas, já a intensidade (I) é a medida do fluxo de energia acústica em uma área durante 
determinado tempo, essa intensidade tende a diminuir com a distância da propagação sonora devido ao 
espalhamento das ondas e da absorção das mesmas pelo material pelo qual ela passa. 
 
Figura 1: Onda de ultrassom passando pelo meio trabalhado 
Fonte: Adaptado de Chemat et al. (2011). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referencias 
VERRUCK, Silvani. Ultrassom na indústria de alimentos: aplicações no 
processamento e conservação / Silvani Verruck, Elane Schwinden 
Prudencio. – Ponta Grossa (PR): Atena Editora, 2018. 
Ultrassons no processamento e preservação dos alimentos. (Acesso em 20 de setembro de 2020). 
Disponível em: <http://www.esac.pt/noronha/pga/0910/trabalho_mod2/Ultra-
sons_manh%C3%A3_word.pdf>