influÊncia da temperatura no processo de … · cutter para preparo da emulsão de pele de frango,...

III Simpósio de Pesquisa nas Engenharias Ambiental e Sanitária,

de Alimentos e Química - de 07 e 09 de dezembro de 2016

1

INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE

EMPANADOS DE FRANGO

OLIVEIRA, P. B.

FIORI, J. J.

E-mail para contato: [email protected]

RESUMO:

Os empanados de frango são processados mediante um controle de temperatura rígido e

apresentam boa aceitação, além de excelente relação custo-benefício. Neste trabalho, foram

discutidos aspectos de processamento e características dos ingredientes no processo de

empanados de frango. Na formulação estudada, foram utilizados extrato de alecrim, como

agente conservador, além de demais aditivos. Como se trata de um produto congelados, o

excesso de água pode levar a um aumento da atividade de água do produto, favorecendo o

crescimento microbiano. Os empanados passam por processos mecânicos que, por sua vez,

realizam trabalhos térmicos na matéria-prima, levando a aumento de energia. Foram estudadas

cinco temperaturas após a moagem da carne (-8, -10, -12, -14 e -18 °C) com relação à qualidade

do produto final. Foi observado que variações nas temperaturas da matéria-prima cárnea no

processo levam a um produto final sem sabor e com textura borrachuda. Em adição, foram feitas

determinações físico-químicas, microbiológicos e sensoriais, de modo a provar a influência da

temperatura no processo de produção, confirmando que, se a matéria-prima é de qualidade e

boa procedência e forem seguidas as boas práticas de fabricação, nas faixas estudadas de

variação de temperatura, não ocorrem variações elevadas nesses parâmetros de qualidade.

PALAVRAS-CHAVE: Empanados de frango. Temperatura da carne. Congelamento.

Qualidade.

ABSTRACT:

Chicken nuggets are processed through a rigid temperature control and are well accepted, in

addition to excellent cost-benefit ratio. In this work, aspects of processing and characteristics

of the ingredients in the proces of nuggets were discussed. In the formulation studied, rosemary

extract, as a preservative agent, besides other additives, were used. As a frozen product, excess

of water can lead to an increase in water activity of the product, favoring microbial growth.



2

Nuggets meat pass through mechanical processes that, in turn, perform thermal work on the

raw material, leading to increased energy. Five temperatures after grinding the meat (-8, -10, -

12, -14 and -18 ° C) were studied with respect to the quality of the final product. It was observed

that variations in meat temperatures during process lead to a final product with no taste and a

rubbery texture. In addition, physicochemical, microbiologic and sensorial determinations were

made in order to prove the influence of temperature on the production process, confirming that

if the raw material is of good quality and origin and good manufacturing practices are followed,

in the studied ranges of temperature, there are no high variations in these quality parameters.

KEYWORDS: Nuggets. Meat temperature. Freezing. Quality.

1. INTRODUÇÃO

O consumo de proteína animal no Brasil é expressivo, segundo dados da ABPA

(Associação Brasileira de Proteína Animal). A carne de frango é a mais consumida no país,

ficando à frente até da carne bovina que ocupou esse posto por muitos anos. Observa-se,

recentemente, que há uma alta no preço de venda dos produtos bovinos, enquanto que o preço

da carne de frango se mantém em nível mais baixo e mais estável, explica Francisco Turra

presidente executivo da ABPA, em entrevista à revista valor econômico (MENDES, 2015).

O sucesso da venda de frango no país também se estende para seus produtos preparados.

Entre os mais consumidos pelos brasileiros está o empanado de frango, que vem ganhando

mercado pela facilidade de preparo em âmbito doméstico. São produtos que ganham facilmente

o mercado, por esse motivo, vê-se grande investimento nessa parte da indústria. Os empanados

ganham principalmente os consumidores das classes de infantil e juvenil, por serem

diferenciados, saborosos e atrativos.

Em pesquisa realizada no sul do país, onde até pouco tempo atrás não se via grande

consumo de carne de frango, os empanados ganham espaço na mesa desses brasileiros, ficando

atrás ainda dos cortes de frango, como se pode ver na Figura 1.



3

Figura 1: Frequência do consumo de frango ou derivados processados.

Fonte: FRANCISCO e NASCIMENTO, 2007.

A procura por empanados ainda é pequena, por se tratar de um produto ainda

desconhecido, principalmente no que diz respeito a seu processo de produção, o que gera

desconfiança nos consumidores. Esses ainda são paradigmas a serem quebrados pela indústria

de alimentos.

Este estudo tem por interesse trabalhar com a influência direta da temperatura inicial da

matéria-prima do produto cárneo enformado, antes do processo de moldagem. Esse tipo de

produto passa por processos que ocasionam aumento da temperatura da massa, tais como: a

moagem da carne, a mistura mecânica e a termoformação. Nesta última etapa, a temperatura de

entrada da massa na máquina não poderá ser superior à -4 °C, do contrário há uma dificuldade

na formação do produto, resultando em perda da matéria-prima, a qual não pode ser usada

posteriormente no processo.

Uma temperatura muito baixa no processamento do alimento impede que a salmoura

com os insumos penetre na carne, para que ela ganhe sabor e o mantenha. Essa condição faz

com que a carne não fique homogênea, pois há dificuldade na penetração da salmoura, que fica

retida na "capa" de gelo superficial. Isso prejudica a próxima etapa do processo. No caso de

empanados de carne, o processo à baixa temperatura tem como resultado um produto acabado

sem sabor e com aspecto "borrachudo", situação que não é desejável.

O congelamento, entretanto, sempre rompe estruturas celulares que podem provocar

algumas alterações adversas, especialmente na textura, que depreciam o produto. Com o

congelamento, o produto mantém suas características físicas, nutritivas e sensoriais. A matéria-

prima deve ser congelada entre -18°C e -30°C, com isso, detém-se o crescimento microbiano e

inibem-se as reações enzimáticas e químicas, atingindo um tempo de armazenamento muito



4

longo, às vezes de doze meses. (ORDÓÑEZ-PEREDA, 2005a). De acordo com, algumas

enzimas produzidas pelos microrganismos presentes na carne podem atuar mesmo abaixo de -

12 °C. Essas enzimas atacam as proteínas e gorduras, podendo acentuar perda de qualidade

durante o congelamento, assim eleva-se a importância de se manter medidas higiênicas durante

toda a vida da carne, no abate e na manipulação da carne (ORDÓÑEZ-PEREDA, 2005b).

Não se pode falar de congelamento são exemplificar a importância da água nesse

processo. Devem ser consideradas as propriedades físicas da água e do gelo. A água tem a

propriedade incomum de se expandir ao tornar-se sólida, mas, possui uma viscosidade

completamente normal. A condutividade térmica da água é alta se comparada à da maioria dos

demais líquidos, e a condutividade térmica do gelo é maior que a esperada para um sólido não

metálico. A condutividade térmica do gelo a 0°C é cerca de quatro vezes maior que a da água

líquida na mesma temperatura, o que indica que o gelo conduz a energia térmica em uma taxa

muito maior que a da água imobilizada (p. ex., em tecidos). A capacidade calorifica da água é

aproximadamente duas vezes maior que a do gelo, as difusividades térmicas de ambos diferem

por um fator de aproximadamente 9. A difusividade térmica indica a taxa pela qual um material

modifica sua temperatura. Essas diferenças de valores de difusividade e condutividade térmica

entre a água e o gelo fornecem um bom embasamento para a compreensão da razão pela qual

os tecidos congelam com mais rapidez do que descongelam, sob a aplicação de diferentes

temperaturas simétricas (DAMODARAN et al., 2010).

Este projeto busca, em suma, entender como a temperatura atua na carne e como ela

pode interferir ou influenciar no processamento de alimentos cárneos formados e empanados,

para que os produtos e processos sejam aprimorados, fundamentando uma melhor base teórica

para aplicação desse conhecimento nas indústrias alimentícias. Essa variável de estudo foi

escolhida, porque testes preliminares demonstraram uma inconstância na temperatura de

processo do peito de frango, evidenciando um produto final com excesso de desprendimento de

líquido, o que atrapalha a fritura do alimento. Após um levantamento de possíveis problemas,

a temperatura inicial foi selecionada para a realização deste estudo, pois foi levantada a hipótese

de que se a matéria-prima estivesse muito congelada, haveria a formação excessiva de cristais

de gelo no produto processado. Com isso, a avaliação dessa variável no processo é pautada na

necessidade de a empresa oferecer produtos de melhor qualidade ao consumidor, justificando a

confecção deste trabalho.



5

2. MATERIAIS E MÉTODOS

Para o processamento de empanados de frango, foi utilizado uma formulação padrão,

igual à utilizada em fabricação de larga escala. As porcentagens dos ingredientes foram

definidas em consonância à legislação vigente da ANVISA (Agência Nacional de Vigilância

Sanitária), 2015. A Tabela 2 relaciona os ingredientes para o preparo de uma formulação

padrão.

O extrato de alecrim líquido é um excelente antioxidante alimentício natural, o qual

garante que o produto tenha uma vida útil um pouco mais estendida, diminuindo a oxidação.

ECIL (2015) comenta que a proteína isolada de soja para emulsão possui a capacidade de

combinar água e gordura, tornando a emulsão mais estável, além de possuir alto valor

nutricional, por ser fonte de proteína de alto valor nutricional para o organismo. A ANVISA

sugere na resolução RDC n° 269, de 22 de setembro de 2005, o consumo diário de 50 g de

proteína para adultos e 34 g de proteína para as crianças.

Os produtos foram processados em planta piloto de testes, utilizando moedor de carne,

cutter para preparo da emulsão de pele de frango, misturador, máquina formadora e

empanamento manual, com aplicação de predust, batter e farinha de empanamento.

Tabela 1: Formulação para nuggets de frango.

Formulação Padrão % kg

Cortes congelados de frango (peito sem osso e sem pele) 62,00 18,600

Água 4,30 1,290

Farinha de rosca para enchimento 0,10 0,030

Emulsão * 1,00 10,080

Pele de frango para industrializar 16,30 4,890

Coxa e sobrecoxa de frango 11,00 3,300

Água 4,00 1,200

Proteína isolada de soja para emulsão 1,00 0,300

Sal refinado sem iodo 0,40 0,120

Cebola desidratada em pó 0,42 0,126

Fosfato para salmoura 0,15 0,045

Glutamato monossódico 0,10 0,030

Aroma de alho (base sal) 0,09 0,027

Extrato de alecrim líquido 0,02 0,006

Aroma natural de pimenta preta 0,07 0,021



6

Eritorbato de sódio 0,05 0,015

Total 100,00 30,000

* Preparo da emulsão: água + proteína de soja + pele+ carne+ demais insumos

A matéria-prima peito de frango congelado foi pesada em balança, após quebra em

equipamento quebrador de blocos, devido a encontrar-se congelada num bloco de 20 kg. Logo

em seguida, verificou-se a temperatura da carne por incisão vertical de sensor de temperatura,

devidamente calibrado. As temperaturas empregadas para os testes foram de-8; -10; -12; -14; e

-18 °C. Se a matéria-prima estivesse num dos valores desejados, já seria levada ao moedor de

carnes; do contrário, após passar pelo quebrador, a carne foi devolvida à câmara de congelados

para atingir o parâmetro de temperatura desejado. O moedor foi montado com disco de 20 mm.

Durante a moagem, realizou-se a análise qualitativa da carne, observando o comportamento da

matéria-prima e a formação de farelo. O peito de frango já moído teve sua temperatura

averiguada mais uma vez após a moagem e também quando recebeu no misturador a emulsão

cárnea e os insumos restantes.

No misturador, colocou-se o peito de frango moído junto com a emulsão cárnea, a água

e a farinha de rosca para enchimento, misturando-se esses ingredientes por cerca de seis

minutos, sendo três minutos de mistura e outros três massageando a massa. A massa foi retirada

do misturador, mediu-se a temperatura e foi reservada. Colocou-se a massa uniformemente

espalhada sobre um recipiente plano, levando-se à câmara de congelados, onde ficou por certa

de 24 horas a -18 °C. Esse período de espera é necessário, não só para atingir a temperatura

necessária para a próxima etapa do processo, mas também para que o peito de frango possa

incorporar os nutrientes adicionados à mistura. No dia seguinte, a massa foi retirada da câmara

e foi mantida em temperatura ambiente aguardando-se a estabilização da temperatura interna,

para atingir uma faixa de -5 a -4 °C, para ingresso na moldadora. A massa foi moldada e, para

medir a temperatura nesta etapa, retirou-se uma peça formada num ponto intermediário do

processo de formação. Após a moldagem, as unidades foram novamente reservadas em câmara

de congelados à temperatura de -18°C por mais 24 horas, para então ser feita a etapa de

empanamento.

Após o empanamento, o produto foi pré-frito por cerca de 30 s a uma temperatura do

óleo de 180 °C, para a fixação do empanamento. Em continuidade, os moldados foram levados

ao forno a 180 °C até que sua temperatura interna atingisse 75 °C. Após o forneamento, houve

congelamento rápido, seguido de embalagem, retirando-se amostras para análises físico-



7

químicas e microbiológicas. Para a análise sensorial, o produto ficou armazenado por cerca de

quinze dias, para que ocorressem melhores definições sensoriais. Após o período de tempo, o

produto passou pelas análises físico-químicas e microbiológicas. Essas análises foram feitas

por um laboratório especializado em análises de alimentos, mediante requisição externa. O

laboratório tem metodologias próprias e segue as recomendações de análises consagradas.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Com os dados das medições de temperatura, foi construído um gráfico comparativo,

mostrado na Figura 2. Como mostra o gráfico da Figura 2, não se pode afirmar que houve

diferença de temperatura nos processos, apesar de as temperaturas iniciais serem diferentes. O

primeiro ponto a se considerar é a entrada no moedor, indicado no gráfico como temperatura

inicial: ao submeter a carne à moagem, a força mecânica do equipamento acaba aquecendo a

matéria-prima até que esta atinja a temperatura de trabalho do moedor que, segundo o gráfico

da Figura 2, é de cerca de -3°C. Nessa temperatura a carne começa a liberar exsudado (água),

por iniciar o descongelamento. Dependendo da fração da carne e do contato com a máquina, a

água pode ser liberada por vaporização, quando entra em contato com a superfície quente do

moedor, ou em fase líquida. Essa porção líquida aderida permanece junto à carne, sendo levada

para a próxima etapa do processo.

Figura 2: Gráfico comparativo dos resultados de temperatura obtidos nos testes.



8

A Figura 3 ilustra a medição de temperatura da massa durante o processo e permite

avaliar visualmente a não formação de farelo durante a moagem da carne de frango congelada

(Teste 1). Nos demais testes 2 e 3, também não houve formação aparente de farelo. No caso

dos testes 4 e 5, devido às temperaturas mais baixas, a carne começou a apresentar farelos

(Figura 4). O farelo é formado por lascas de carne com dimensão muito reduzida. Pedaços

pequenos como esses não têm estrutura suficiente para receber e incorporar a salmoura com os

insumos, porém são utilizados no processo mesmo assim, pela óbvia impossibilidade de separá-

los. Como consequência, os farelos podem deixar o produto sem sabor e com textura irregular.

O Teste 5 foi realizado com a temperatura de trabalho normalmente aplicada em fábrica

(-18 °C). Notou-se que a formação de farelo foi evidente. Nesse sentido, a matéria-prima ralada

é ruim para a absorção dos ingredientes, não dá liga à massa e deixa o produto sensorialmente

com aspecto de borrachudo, como mostra a Figura 5.

Figura 3: Matéria-prima moída, sem aparência de formação de farelo, Teste 1.



9

Figura 4: Formação de farelo no processo de moagem, Teste 4.

Figura 5: Carne moída com grande quantidade de farelo, Teste 5.

Em termos de análise qualitativa, a temperatura normalmente empregada em

processamento industrial não é considerada ideal do ponto e vista da formação de farelos e

etapas subsequentes, tais como mistura e empanamento. Nesse sentido, são indicadas as demais

temperaturas utilizadas em testes como sugestão inicial de alteração de processo. Porém, para



10

complementação, foram feitos testes físico-químicos e microbiológicos que embasam melhor a

discussão.

As Tabelas 3, 4 e 5, respectivamente, resumem os dados microbiológicos, físico-

químicos e atividade de água obtidos nos testes realizados 15 dias após a produção.

Tabela 3: Resultados dos testes microbiológicos.

Análise microbiológica Un.

Medida

Teste 1

(-10 °C)

Teste 2

(-8 °C)

Teste 3

(-12 °C)

Teste 4

(-14 °C)

Teste 5

(-18 °C)

Staphylococcus aureus

coagulase positiva UFC/ml 100 100 100 100 100

Clostridium redutores de

sulfito UFC/g/ml 10 10 10 10 10

Salmonella (ausência em

25g) A/P A A A A A

Bacillus cereus UFC/g/ml 100 100 100 100 100

Coliformes a 45°C UFC/g/ml 10 10 10 10 10

Os testes microbiológicos nas apresentaram diferenças para provar a influência da

temperatura. Apesar de o processamento apresentar variações positivas e negativas na

temperatura, como apresentado no gráfico da Figura 2, ainda assim essa propriedade

permaneceu dentro do aceitável, não permitindo que se estabelecessem condições favoráveis à

contaminação e ao crescimento microbiano. Essa afirmativa é comprovada pela não

variabilidade nos resultados obtidos nos testes microbiológicos para os diferentes ensaios. Além

disso, os valores obtidos encontram-se dentro das faixas seguras para comercialização e

consumo.

Tabela 4: Resultado dos testes físico-químicos.

Análise físico-

químicas Un. Medida

Teste 1

(-10 °C)

Teste 2

(-8 °C)

Teste 3

(-12 °C)

Teste 4

(-14 °C)

Teste 5

(-18 °C)

Cinzas g/100 mg 1,44 1,39 1,42 1,41 1,36

Lipídios g/100 mg 14,17 14,14 14,74 14,64 13,75

Proteína total g/100 mg 11,72 12,88 10,16 10,73 11,47

Carboidratos g/100 mg 18,81 18,31 21,51 22,19 22,17

Sódio mg/100 g 348,38 350,31 347,66 337,39 334,72

Umidade centesimal g/100 mg 53,66 53,28 52,17 51,03 51,25



11

Os testes físico-químicos mostraram que os nutrientes adicionados durante o processo

foram devidamente absorvidos durante os 15 dias em que os produtos ficaram em repouso na

câmara de congelados. Um ponto a se ressaltar foi a concentração de sal (sódio) dos Testes 4 e

5, que são menores em pouco mais de 10 mg/100 g, se comparados aos valores do Teste 3, e

em quase 20 mg/100 g com relação aos Testes 1 e 2; essa diferença, pode deixar o produto sem

sabor. Os lipídios são importantes características das carnes, conferindo sabor e suculência, no

entanto são facilmente oxidáveis. O excesso de gordura pode diminuir o tempo de vida do

produto, já que são muito instáveis em condições desfavoráveis de conservação, como em

exposição ao ar e a luz, deixando o produto com ranço (sabor de sabão).

Outro fator que pode influenciar na deterioração dos produtos é atividade de água

(Tabela 5), haja vista que a quantidade de água livre presente no interior do produto é um bom

indicativo de quanto tempo de vida útil o produto apresenta.

Tabela 2: Resultado do teste de atividade de água (Aw).

Testes Atividade de água (Aw)

1 (-8 °C) 0,985

2 (-10 °C) 0,987

3 (-12 °C) 0,989

4 (-14 °C) 0,988

5 (-18 °C) 0,989

Nos resultados de atividade de água, não se pôde observar diferença nos valores desse

parâmetro devido à influência da temperatura dos testes realizados. A atividade de água está

diretamente ligada à umidade do alimento e pode determinar sua capacidade de conservação.

Como observado na Tabela 4, a umidade centesimal dos produtos também não sofreu grandes

variações causadas pela temperatura. Uma atividade de água acima de 0,90 cria caminhos

favoráveis para o crescimento de bactérias deteriorantes, em condições desfavoráveis de

conservação, explica DAMODARAN et al. (2010). Desta forma, o produto estudado não tem

uma longa vida útil, pois sua deterioração ocorre rapidamente se não for mantida a conservação

por congelamento, visto que sua atividade de água está acima 0,90.

A qualidade dos produtos é determinada, tecnicamente, por esses parâmetros físico-

químicos e microbiológicos, mas, no geral, os consumidores procuram a atratividade visual do



12

produto e o sabor. Esses atributos podem ser definidos e estudos por meio da análise sensorial,

que será discutida na sequência.

Para realizar a análise sensorial, o produto passou pelo processo de fritura em fritadeira

convencional (doméstica), para simular as mesmas condições dos produtos na casa do

consumidor. Os produtos foram fritos por cerca de quatro minutos a 180 °C e foram analisados

sensorialmente por especialistas em análise sensorial da BRF – Brasil Foods, que concluíram

que os Testes 1 e 2 apresentaram sabor mais agradável e menor retenção de líquido, além de

mencionarem que a carne dentro do empanado tinha boa textura e aparentava evidências de

pedaços íntegros de carne ao morder o produto, como também o empanamento ficou firme e

crocante. O Teste 3 não apresentou evidência de carne fina e borrachuda, porém se apresentou

com sabor menos pronunciado. Os Testes 4 e 5 também foram apontados como sem sabor, com

um pouco de retenção de água. Em termos da textura, a carne ficou fina, tinha aspecto de

produto emulsionado e não misturado e ao quebrar o moldado ao meio, o produto aparentava

estar borrachudo e rígido, porém o empanamento estava firme e crocante. Esses últimos dois

testes, no momento da fritura, começaram a espirrar o óleo, possivelmente pela formação de

cristais de gelo causados pelo congelamento e descongelamento do produto.

4. CONCLUSÃO

Algumas dificuldades durante o processo foram enfrentadas, devido às condições de

trabalho na planta piloto não atender a todas as condições ideais. Um desses problemas foi a

manutenção da temperatura da câmara de congelados da própria planta, pois foi observado que,

após alguns dias de armazenamento, o produto teve formação de cristais de gelo na superfície,

que interferiram negativamente na fritura do produto, porém pouco alteraram os quesitos

sensoriais. A dificuldade em se manter a temperatura da câmara pode ser extensível à matéria-

prima, pois a porta é constantemente aberta todos os dias, provocando um ganho de energia do

ambiente e, consequentemente, aumento na temperatura interna.

Durante o processo dos testes não foram encontradas grandes variações nas

temperaturas a cada etapa, como seria esperado, mas houve dificuldade em processar a carne

muito congelada, principalmente os Testes 4 e 5 (-14 e -18 °C). Nesses testes, o moedor ralou

a massa cárnea em vez de promover a moagem e essa formação de farelo foi comprovada



13

sensorialmente não ser boa para o produto final, pois deixou o empanado com aparência de

carne emulsionada e não misturada, como seria o ideal.

Para entender como a temperatura poderia agir na matéria-prima, de forma a modificar

características da carne, foram feitos os testes físico-químicos e microbiológicos. Os testes

físico-químicos não apresentaram grande variabilidade, logo a temperatura do teste tem pouca

influência nesses resultados, de modo que não se pode afirmar qual das temperaturas seria a

ideal para o processamento. Em termos microbiológicos os resultados também foram

semelhantes, por se tratar de matéria-prima de procedência conhecida.

O teste sensorial foi mais decisivo para mostrar a diferença, segundo os especialistas

em análise sensorial. Os produtos processados nas temperaturas de -18 °C, -14 °C e -12 °C

apresentaram falta de sabor se comparados aos dos testes de -10 °C e -8 °C. Esses últimos

tiveram melhor aparência da carne, evidenciada por pedaços de frango no interior do empanado.

Esse aspecto visualizado é o que torna o produto processado mais atrativo.

Segunda as análises físico-químicas e microbiológicas realizadas, é possível trabalhar

com a carne nas cinco temperaturas testadas, pois todas apresentaram segurança alimentar,

porém, sensorialmente falando, a temperatura ideal seria na faixa de -8 °C a -10 °C. Dessa

forma, seria obtido um produto seguro, com todos os nutrientes absorvidos e com sabor,

tornando-o mais atrativo para o consumidor, além de atender a todas as normas de segurança

alimentar determinadas pela ANVISA.

No entanto, não se pode limitar a temperatura de processo dessa forma. Apesar dos

testes realizados, seria interessante para o estudo, trabalhar com temperaturas mais elevadas,

levando a carne ao limite de processo, ou seja, tentando produzir com a carne o mais quente

possível. Dessa forma, seria possível verificar quais os perigos alimentares que o produto estaria

exposto, além das diferenças físicas e microbiológicas que a carne poderia atingir. Essas

diferenças não puderam ser estudadas devido às restrições impostas a este trabalho.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANVISA. Aditivos Alimentares e Coadjuvantes de Tecnologia. Disponível em: <http://portal.a

nvisa.gov.br/wps/content/Anvisa+Portal/Anvisa/Inicio/Alimentos/Assuntos+de+Interesse/Leg

islacao/Aditivos+Alimentares+e+Coadjuvantes+de+Tecnologia>. Acesso em: 17 ago. 2015.



14

BRASIL. Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). Resolução RDC n° 269, de 22

de setembro de 2005. Regulamento técnico sobre a ingestão diária recomendada (IDR) de

proteína, vitaminas e minerais. Disponível em: <http://portal.anvisa.gov.br/wps/wcm/connect/

1884970047457811857dd53fbc4c6735/RDC_269_2005.pdf?MOD=AJPERES>. Acesso em:

09 set. 2015.

DAMODARAN, S et al. Química de alimentos de Fennema. 4 ed. Porto Alegre: Artemed, 2010.

ECIL TRADING LTDA. Ingredientes alimentícios – proteína de soja. Disponível em:

<http://www.ecil-trading.com.br/proteina_isolada.html>. Acesso em: 17 ago. 2015.

FRANCISCO D. C.; NASCIMENTO V. P. Caracterização do consumidor de carne de frango

da cidade de Porto Alegre. Revista ciência rural. v. 37, n. 1, 2007.

MENDES, L. H. ABPA revisa estimativa de consumo per capita de carne de frango. Valor

econômico. 2015. Disponível em: <http://www.valor.com.br/agro/3884544/abpa-revisa-

estimativa-de-consumo-capita-de-carne-de-frango>. Acesso em: 17 set. 2015.

ORDÓÑEZ-PEREDA, J. A. Tecnologia de alimentos-origem animal. vol 1. Porto Alegre:

Artmed, 2005a.

ORDÓÑEZ-PEREDA, J. A. Tecnologia de alimentos-origem animal. vol 2. Porto Alegre:

Artmed, 2005b.



15

DETERMINAÇÃO DE INTENSIDADE DE FRAGRÂNCIA AO LONGO DO TEMPO,

EM SUBSTRATO ESTÁTICO, EMPREGANDO ANÁLISE SENSORIAL

FRIAS, L.

MARINATO, M. T.

FIORI, J. J.


RESUMO:

Neste artigo foi desenvolvido um estudo do desempenho de um perfume por meio da avaliação

da evaporação e da difusão da fragrância no meio circundante, empregando análise olfativa.

Para tanto, utilizou-se a escala de magnitude com rótula (LMS) para a avaliação sensorial. O

produto foi aplicado em um substrato estático poroso (vestimenta), e foi realizado um

acompanhamento da temperatura do ambiente ao longo das seis horas de avaliação. Os

resultados obtidos foram compilados em gráficos e tabelas que comprovaram que a fragrância

em estudo possui um tempo de fixação satisfatório. Sendo assim, por meio da análise olfativa,

aliada à modelagem matemática baseada na segunda lei de Fick, foi possível prever o

desempenho do perfume ao longo do tempo para o substrato em questão. A conclusão baseia-

se na interpretação dos resultados obtidos a partir da avaliação olfativa, levando em

consideração as variáveis necessárias para estimar o tempo de fixação da fragrância no

substrato.

PALAVRAS CHAVE: desempenho do perfume; difusão; evaporação; escala de magnitude

com rótula (LMS); avaliação sensorial.

ABSTRACT:

In this article it was developed a performance study of a perfume via evaluating the evaporation

and diffusion of the fragrance into the surrounding environment, through the olfactory analysis.

Therefore, it employed the labeled magnitude scale (LMS) for sensory evaluation. The product

was applied to a porous substrate Static (clothing), and was held monitoring the ambient

temperature during six hours of evaluation. The results were compiled in graphs and tables that



16

show that the fragrance study has a satisfactory fixation time. Thus, through the olfactory

analysis with the mathematical model based on Fick's second law, it was possible to foresee the

performance of the perfume over time for the substrate in question. The conclusion is based on

the interpretation of the results obtained from the olfactive evaluation, assuming the variables

necessary to estimate the fragrance fixation time on the substrate.

KEYWORDS: performance of perfume; diffusion; evaporation; labeled magnitude scale

(LMS); sensory evaluation.

1. INTRODUÇÃO

O olfato vem do latim olfacere, “cheirar”, e é considerado um “sentido químico”, assim

como o gosto, porque os receptores localizados no nariz e na língua registram a presença de

substâncias químicas (BELINASSI, 2011). O estudo das fragrâncias, o aperfeiçoamento das

técnicas de extração e a avaliação do seu comportamento em produtos finais tornam-se cada

vez mais necessários, uma vez que os níveis de exigência dos consumidores são mais elevados

e o mercado é cada vez mais competitivo. Desse modo, o estudo das fragrâncias está ligado aos

fenômenos que acontecem no âmbito das misturas, liberação dos odores, duração e percepção

dos mesmos, sendo a compreensão de tais fenômenos de extrema importância (CARNEIRO,

2012).

Um perfume não é apenas o resultado artístico de um conjunto de matérias-primas que

são misturadas aleatoriamente para produzir um odor agradável. Possui em sua essência uma

estrutura bem definida, sendo que, a nível molecular, ocorrem simultaneamente múltiplas

interações químicas que influenciam os voláteis presentes no ar. Desse modo, uma mistura

perfumosa é um arranjo ordenado de fragrâncias e notas com diferentes propriedades físico-

químicas (e sensoriais) que, em conjunto, produzem um odor agradável a partir de sua

evaporação. O desempenho de um perfume está relacionado com a medida da capacidade das

fragrâncias em durarem ao longo do tempo após o início da evaporação e serem, assim,

percebidas no ambiente circundante ao longo do tempo e da distância à fonte de liberação.

Assim, para avaliar o comportamento de uma fragrância, utilizam-se percepções sensoriais

olfativas ao longo do tempo e também ao longo da distância (em relação à fonte de aplicação).

Desse modo, avalia-se a maneira como os odores serão percebidos a partir da evaporação e da



17

difusão do perfume ao longo do ambiente em que foi aplicado e sabe-se que essa percepção

será diferente ao longo dessas duas variáveis (CARNEIRO, 2012).

A evaporação de um perfume está relacionada com a capacidade das fragrâncias

durarem ao longo do tempo, e serem percebidas no ambiente ao longo do tempo e da distância.

Pode-se utilizar percepções sensoriais olfativas ao longo do tempo e da distância para avaliar o

desempenho de um perfume, levando em consideração a maneira que os odores são percebidos

através da evaporação e difusão do perfume. Existem quatro parâmetros que são considerados

principais para avaliar o desempenho de um perfume: impacto, que se refere à intensidade do

perfume nos primeiros momentos após a aplicação; difusão, que consiste na percepção após um

curto período de tempo; tenacidade, que representa a intensidade a longo prazo do perfume

aplicado; e volume, que relaciona com a distância após um tempo de aplicação (CARNEIRO,

2012). A Figura 1 mostra a relação desses fatores com as variáveis tempo e distância.

Figura 1 – Parâmetros de desempenho de um perfume avaliados através do tempo e da distância.

Fonte: CARNEIRO, 2012.

Há outros parâmetros de avaliação, como a substantividade e a força intrínseca do odor

(CARNEIRO, 2012). A substantividade dos componentes do perfume está relacionada à

interação do perfume com substrato e parâmetros físico químicos da fragrância, como a pressão



18

de vapor, a percepção threshold (método de medição padrão dos lineares de concentração

sensorial) e o valor odorífero das matérias-primas das fragrâncias (PEREIRA, 2009).

A fragrância é composta por notas de topo, corpo e fundo. As notas de topo são as que

volatilizam primeiro após aplicação do perfume, sendo também as primeiras a serem sentidas

ao abrir o recipiente; compõem de 15 a 25% da fragrância e são formadas por óleos cítricos. As

notas de corpo são percebidas logo após a volatilização das notas de topo, dando mais

personalidade ao perfume e tem um tempo de duração maior, representado de 30 a 40% da

fragrância, são formadas geralmente por notas florais. Já as notas de fundo são as que possuem

menor volatilidade, portanto permanecem por mais tempo após a aplicação, dando a ideia de

fixação da fragrância, podendo ser utilizadas como fixadores, uma vez que diminuem a

volatilidade das notas de topo e corpo, prolongando a intensidade do odor; compõem de 40 a

55% da fragrância (LUCCA, 2010; ROCCAR, 2013).

A maneira com que o perfume se dispersa ao longo do meio e como podem ser

percebidas as fragrâncias estão relacionadas à composição da mistura contida no perfume, às

interações intermoleculares (entre as moléculas e a superfície de aplicação), as difusividades

dos compostos no ar e as propriedades físico-químicas (do meio de propagação e dos

componentes da mistura). As fragrâncias do perfume são percebidas através da evolução do

tempo e mudanças ao longo do espaço circundante (CARNEIRO, 2012).

Para determinar a intensidade dos odores, o estudo da evaporação e da difusão do

perfume é de extrema importância. Através dos conceitos de termodinâmica, fenômenos de

transporte e psicofísica, a engenharia dos perfumes estuda as relações a nível molecular que

ocorrem entre os componentes que formam o perfume; e através de cálculos e métodos de

avaliação sensorial da evaporação e da difusão, é determinado o modo de propagação desses

parâmetros e sua percepção no ar pelo nariz humano (CARNEIRO, 2012).

A fixação do perfume não depende de apenas um fator, mas sim da combinação de

vários fatores. O odor é afetado pela base do perfume de duas maneiras: pelo seu odor e pela

sua forma, através de atrações físicas que afetam o odor da fragrância. É comum o mesmo

perfume apresentar odores diferentes ao ser aplicado em pessoas distintas, pois os odores

corporais são únicos, uma vez que ocorre a decomposição química do perfume devido aos

componentes da base (PEREIRA, 2009; CARNEIRO, 2012).

O tempo de fixação do perfume irá depender também de alguns fatores que variam de

pessoa para pessoa e de perfume para perfume, como o tipo da fragrância, pois as diferentes

matérias-primas e concentrações fazem com que as fragrâncias durem mais ou menos na pele;



19

a classificação da fragrância, sendo: Perfume - 18% a 30% de concentração de essência; Eau

de Parfum - 15% a 20% de concentração de essência; Colônia/Eau de toilette - 5% a 15% de

concentração de essência; Splash Colônias - 3% a 5% de concentração de essência; a maceração

do perfume, já que o perfume após ser fabricado permanece em repouso por um determinado

período de tempo (quanto maior o período de maceração, maior será a fixação deste perfume);

e temperatura e umidade do ambiente e do local aplicado, pois quando o clima está muito

quente, os perfumes fixam menos tempo, já quando o clima está fresco, os perfumes fixam por

um período maior. Aplica-se o mesmo princípio para as pessoas, considerando que aquelas que

passam o dia em ambientes com condicionamento de ar, tem um maior tempo de fixação do

que as pessoas que passam o dia no ambiente externo (CONDÉ, 2011).

Também consideram-se os fatores relacionados ao ser humano, como o tipo de pele: em

uma pele considerada seca, a evaporação das fragrâncias é mais rápida, adaptando-se melhor

com perfumes que apresentam aromas mais fortes; a pele oleosa retém mais o odor do perfume,

deixando-o mais intenso, adaptando-se melhor com notas mais leves, como notas verdes,

florais, amadeiradas e cítricas; a pele normal contém equilíbrio em relação à oleosidade e

hidratação da cútis, sendo a única que permite a correta fixação do perfume; a pele morena ou

negra tende a ter a cútis oleosa, aderindo melhor à fragrância, adaptando-se melhor à perfumes

cítricos e florais leves; a pele clara geralmente tem cútis seca, o que facilita a evaporação do

perfume, adaptando-se melhor com perfumes que apresentam aromas florais de longa duração

(ROCCAR, 2013; CONDÉ, 2011).

Existem pesquisas que são baseadas nas leis e/ou hipóteses fundamentais do estudo de

fenômenos de transporte, e a partir dos conceitos, é possível fazer a modelagem da evaporação

e da difusão de uma fragrância ao longo do tempo, matematicamente. A lei mais fundamental

para desenvolver a modelagem matemática, é a segunda lei de Fick, como descrita na Equação

1 (CARNEIRO, 2012).

𝜕𝐶

𝜕𝑡=

𝜕

𝜕𝑥[𝐷

𝜕𝐶

𝜕𝑥] (1)

Em que, C é a concentração e D é o coeficiente de difusão. A equação explica de maneira

simplificada que o processo de difusão se caracteriza pelo movimento aleatório das moléculas,

a nível microscópio (CARNEIRO, 2012).



20

Considerando que o estudo em questão se refere ao um sistema como o da Figura 2, no

qual o perfume (líquido A) evapora e se difunde no ar (gás B), sendo NA o número de moles

de A que passam por uma unidade de área por unidade de tempo (CARNEIRO, 2012).

Figura 2 – Representação esquemática da difusão de A em B.

Fonte: (CARNEIRO, 2012).

Pode se definir a taxa molar de entrada de A na direção de Z, como NAZ, e a espécie B

(ar) como um fluido estagnante, sendo assim, tem se que NBZ = 0. A partir das informações

fornecidas, obtém-se a Equação 2 (CARNEIRO, 2012).

𝑁𝐴𝑍 =−𝐶𝑇𝐷𝐴𝐵

1 − 𝑦𝐴 𝜕𝑦𝐴

𝜕𝑧 (2)

Onde:

NAZ: Taxa molar de A na direção de Z (mol/h);

CT: Concentração total (g/mL);

DAB: Coeficiente de difusividade de A em B (m2/h);

yA: Fração molar do componente A no headspace.



21

A variação da concentração da espécie A em estado não estacionário, pode ser avaliada

através da derivação de NAZ, conforme a Equação 3 (CARNEIRO, 2012).

𝜕𝑦𝐴

𝜕𝑡=

𝐷𝐴𝐵 [(𝜕𝑦𝐴

𝜕𝑧) (

𝜕𝑦𝐴

𝜕𝑧) + (1 − 𝑦𝐴)

𝜕²𝑦𝐴

𝜕𝑧²]

(1 − 𝑦𝐴)²

(3)

Considerando que yA<<1, a Equação 3 se transforma na Equação 4, que é a segunda

lei de Fick proposta na Equação 1, conceituada no caso em estudo, para fase gasosa

(CARNEIRO, 2012).

𝜕𝑦𝐴

𝜕𝑡= 𝐷𝐴𝐵

𝜕²𝑦𝐴

𝜕𝑧² (4)

O balanço de massa na fase líquida é apresentado na Equação 5, onde nA refere-se aos

números de mols do componente A na fase líquida e a Alg corresponde à área de interface gás-

líquido (CARNEIRO, 2012).

A difusão ocorre sequencialmente ou simultaneamente a outros fenômenos, como a

evaporação, por se tratar de um processo lento, e está inter-relacionada com o mecanismo de

evaporação, uma vez que o desempenho é avaliado em relação à intensidade do odor percebido

de acordo com a distância da fonte de liberação da fragrância. Para analisar os desempenhos de

fragrâncias, é preciso mesclar os conceitos da psicofísica e engenharia química para converter

concentrações em percepções sensoriais humanas (CARNEIRO, 2012).

Para a análise olfativa, utiliza-se a escala LMS (escala de magnitude com rótula), uma

escala de magnitude estimada com técnicas escalares, baseadas na lei de Stevens, na qual é

estabelecida uma relação entre a magnitude do estímulo físico e a intensidade de sua percepção

(PEREIRA, 2009). É uma técnica de escalonamento que utiliza uma linha com demarcações

que possuem um espaçamento quase logarítmico. A escala é constituída por uma linha vertical

de 20 centímetros, na qual cada marcação indica uma diferente intensidade. Geralmente, os

avaliadores são instruídos a marcar na linha que, de acordo com sua sensibilidade, a intensidade

é percebida (LABELED MAGNITUDE SCALE, 2016).

Nesse sentido, o objetivo deste trabalho é avaliar olfativamente a difusão e evaporação

de uma fragrância em substrato estático poroso, ao longo do tempo, utilizando a escala LMS.

Com dados obtidos por essa pesquisa, as empresas podem desenvolver fórmulas com

𝜕𝑛𝐴

𝜕𝑡= 𝐷𝐴𝐵𝐴𝑙𝑔𝐶𝑇

𝜕𝑦𝐴

𝜕𝑧|𝑧=0 (5)



22

componentes que aderem melhor e mais tempo na pele e nas roupas, de tal forma a atrair mais

consumidores e aumentar a competitividade com outras empresas. Dessa maneira, justifica-se

a confecção deste trabalho, o qual busca contribuir com pesquisa acadêmica e industrial,

publicando dados importantes para a potencialização do mercado consumidor de perfumes.


Para avaliar a persistência de um perfume em um substrato, por exemplo, vestimenta, o

fator de maior importância a ser analisado é a adesão, que pode ser representada pela

substantividade. É um fenômeno dinâmico que avalia a deposição do perfume no substrato

durante a aplicação e a liberação do perfume no substrato após a aplicação. A substantividade

das matérias-primas do perfume está relacionada à interação da fragrância com o substrato e

aos parâmetros físico-químicos da fragrância (PEREIRA, 2009).

Pode-se avaliar a intensidade de um odor através de diferentes tipos de escalas

sensoriais. Para esse caso de estudo foi utilizada a escala LMS, construída através de médias

geométricas de magnitudes estimadas de seis semânticos descritores, que possui 20 cm,

distribuídos da seguinte maneira: “quase não detectável” = 0,3 cm (1,4%); “fraco” = 1,2 cm

(6,1%); “moderado” = 3,4 cm (17,2%); “forte” = 7,1 cm (35,4%); “muito forte” = 10,7 cm

(53,3%) e “o mais forte possível” = 20 cm (100%). É representada conforme Figura 3

(PEREIRA, 2009).

Figura 3 – Escala de magnitude com rótula (LMS).

Fonte: PEREIRA, 2009.



23

Os julgadores foram orientados a utilizar a escala, atribuindo suas notas de acordo com

a intensidade do odor percebido e graduando os odores subsequentes de forma proporcional

(PEREIRA, 2009).

A avaliação foi realizada pelas autoras do presente artigo, ambas do sexo feminino, com

22 anos de idade. A escala foi construída de acordo com os padrões estabelecidos. Para

realização da análise sensorial, foi utilizada uma fragrância feminina floral oriental, sendo as

notas de topo tangerina verde, jasmim aquático e flor de gengibre; as notas de corpo baunilha e

sal; já as notas de fundo são ambargris, madeira de cashmere e sândalo. (FRAGRANTICA,

[?]). Para o substrato estático foi empregado uma camiseta de cor vermelha (tecido 67%

poliéster) que ficou exposta, pendurada em um cabide, em um local onde foi feito o

acompanhamento da temperatura ambiente a cada avaliação, sendo que a umidade do ar média

foi de 81% (TEMPO AGORA, 2016). Foi demarcada uma área na camiseta para aplicação do

perfume, com dimensões 10x10 cm, conforme Figura 4 (DROLAS; SABECKIS, 2012).

Figura 4 – Demarcação feita no tecido, para aplicação da fragrância.

Levando em consideração que uma borrifada de perfume tem aproximadamente 0,096

mL, e estimando que uma pessoa normalmente borrife em média quatro vezes, foram

depositados 0,38 mL do perfume no tecido (CONDÉ, 2011).

Os avaliadores foram orientados a realizar a avaliação olfativa através da escala LMS,

imediatamente após a aplicação e a cada 90 minutos, em um total de seis horas. Após a coleta

dos resultados obtidos pela escala LMS, os dados foram normalizados através de conversão



24

logarítmica, e em seguida foi utilizada a análise de variância (ANOVA) com medidas repetidas,

com auxílio do programa “Minitab”, gerando um gráfico de percepção olfativa ao longo do

tempo. Após a análise do gráfico, foi possível estimar aproximadamente o tempo de duração da

fragrância no substrato estático poroso (PEREIRA, 2009).

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Após a avaliação, os dados foram transpostos para planilha eletrônica, e foi calculada

a média dos resultados das avaliações, relacionando-a com o tempo, conforme a Tabela 1.

Tabela 1 – Resultados da intensidade da fragrância em função do tempo.

Como já citado, a temperatura e a umidade do ambiente ao longo do tempo também

influenciam na evporação e na difusão da fragrância. Os dados foram coletados ao longo do

experimento e computados de acordo com a Tabela 2.

Tabela 2 – Perfil da temperatura do ambiente de exposição da peça.

1ª

ANÁLISE

2ª

ANÁLISE

3ª

ANÁLISE

4 ª

ANÁLISE

5ª

ANÁLISE

HORÁRIO 10:31 12:05 13:41 15:10 16:30

TEMPERATURA °C 19,9 20,1 19,1 20,2 19,8

Após reunião de todos os dados, pôde-se realizar uma compilação, relacionando a

média e o tempo com a escala LMS, conforme a Tabela 3.

Tabela 3 – Resultados da intensidade da fragrância em função do tempo e do dados obtidos na escala LMS.

1ª

ANÁLISE

2ª

ANÁLISE

3ª

ANÁLISE

4 ª

ANÁLISE

5ª

ANÁLISE

MÉDIA

INTENTISADE (%)

71,25 63,20 42,80 32,60 19,95

TEMPO (MIN) 0 90 180 270 360

ESCALA LMS (%) 1,4 6,1 17,2 35,4 53,3 100

ESCALA LMS Quase não

detectável

Fraco Moderado Forte Muito

Forte

O mais

forte

possível

1ª

ANÁLISE

2ª

ANÁLISE

3ª

ANÁLISE

4 ª

ANÁLISE

5ª

ANÁLISE

MÉDIA INTENTISADE (%) 71,25 63,20 42,80 32,60 19,95

TEMPO (MIN) 0 90 180 270 360



25

A partir dos resultados, gerou-se um gráfico utilizando a análise de variância

(ANOVA) com medidas repetidas, com auxílio do programa “Minitab”. Esse gráfico mostra, a

percepção olfativa ao longo do tempo (Figura 5) (PEREIRA, 2009).

Figura 5 – Intervalos de média de intensidade para o perfume estudado em função do tempo.

Sabe-se que o fator temperatura está diretamente relacionado com a evaporação e a

difusão da fragrância no ar. Isso pode ser confirmado da Figura 6.

Figura 6 – Média da intensidade da fragrância em função da temperatura.

71,2563,20

42,80

32,60

19,95

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

19,9 20,1 19,1 20,2 19,8

Méd

ia d

e In

ten

sid

ad

e (%

)

Temperatura (°C)



26

Pode-se observar que a fragrância estudada, que apresenta uma caracterisca floral

oriental, mostrou ter um alto poder de fixação no substrato estático poroso, já que, no período

de 06 (seis) horas, a intensidade, segundo a escala LMS, foi considerada entre moderada e forte,

apresentado uma porcetagem de intensidade média de 19,95 %. De acordo com a escala, a

porcentagem correspondente a moderado é igual a 17,2 % e forte 35,4%. E, após 24 horas, foi

realizada uma nova avaliação e foi observado que a porcentagem de intensidade média foi de

6% correspondente entre a magnitude “Fraco” e “quase não detectável”.

Sabe-se que a temperatura do ambiente e a umidade relativa do ar também influenciam

diretamente na evaporação e na difusão da fragrância. No dia do experimento, a umidade

relativa do ar era de 81 % e a temperatura variou entre 19,1 a 20,2 °C, o que também contribuiu

para uma maior fixação do perfume no substrato, uma vez que em temperaturas mais altas a

volatilização da fragrância seria maior devido ao fato de ser utilizado álcool como solvente,

tendo sua taxa de evaporação de 1,66. Conforme observado no gráfico da Figura 6, o pico de

maior evaporação foi entre a segunda e a quarta análise, que foram realizadas às 12h05min, nas

quais a temperatura era de 20,1 °C e às 15h10min, na qual a temperatura era de 20,2 °C, assim

comprovando que quanto maior a temperatura mais facilidade a fragrância tem de evaporar-se.

Como dito anteriormente, o tempo de fixação de um perfume não depende só de um

fator, mas sim da combinação de vários fatores. Já existem estudos baseados nas leis e hipóteses

fundamentais no estudo de fenômenos de transporte, sendo possível fazer a modelagem

matemática da evaporação e da difusão de uma fragrância ao longo do tempo. Conhecendo a

composição da mistura que há no perfume, suas interações intermoleculares (entre as moléculas

do próprio perfume e a com a superficie que foi aplicado), às difusividades dos compostos no

ar e propriedades fisico-químicas, como a volatilidade, a densidade, a pressão de saturação,

dentre outras, dos próprios componentes da mistura e do meio de propagação, é possível estimar

matematicamente o tempo de duração de um perfume (CARNEIRO, 2012).

A lei mais fundamental utilizada para o calculo é a segunda lei de Fick para difusividade,

conforme a Equação 4 para fase gasosa e a Equação 5 para fase líquida. Vale ressaltar que o

experimento realizado (análise ofaltiva), está correlacionado com o fundamento da lei, que

determina que, quando a concentração da espécie em difusão varia com o tempo, essa espécie

será acumulada dentro do volume estudado. Por se tratar de uma condição transitória, o fluxo

varia de acordo com o tempo, conforme ilustrado na Figura 7, que mostra perfis de concentração

tomados em três diferentes instantes de tempo (SBAMPATO, [?]).



27

Figura 7 – Perfis de concentração ao longo do tempo e da distância da fonte.

Fonte: SBAMPATO, [?].

4. CONCLUSÃO

Através dos resultados apresentados no experimento e do estudo baseado nas principais

leis da termodinâmica e na pscicofísica, é possível determinar aproximadamente o tempo que

uma fragrância aplicada em um substrato estático poroso leva para evaporar e difudir-se no

meio circundante. Provando, através da análise sensorial por meio da escala LMS, que o

experimento realizado possui coerência com os estudos anteriormente feitos e com a

modelagem matemática estudada.

Sabe-se que existem múltiplos fatores que influenciam no tempo de fixação de uma

fragrância, desde o substrato em que o perfume é aplicado até as condições climáticas, e que há

muitos estudos sendo desenvolvidos nesta área, uma vez que o mercado de fragrâncias vem

crescendo ao longo do tempo. Nesse sentido, um estudo mais aprofundado do tema é de extrema

importância, para dar suporte às indústrias ao desenvolverem novas fragrâncias, para obterem

maior vantagem competitiva no mercado.

Conclui-se que o objetivo do presente artigo foi alcançado, já que obteve-se êxito na

análise olfativa, chegando-se ao resultado de que a fragrância estuda obteve um tempo de

duração maior que seis horas, permanecendo com um odor considerado entre “fraco” e “quase

não detectável” após 24 horas de sua aplicação.



28


BELINASSI, W. O perfume e a estratégia das grifes. Monografia de conclusão de curso. Pós-

graduação em Moda, Cultura de Moda e Arte. Universidade Federal de Juiz de Fora, Brasil,

2011.

CARNEIRO, A. C. S. Performance do perfume: modelagem e simulação da

evaporação/difusão. Monografia de conclusão de curso. Mestrado Integrado em Engenharia

Química. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Portugal, 2012.

CONDÉ, F. Fixação dos perfumes. 2011. Disponível em: <http://www.operfumistico.c

om.br/2011/12/fixacao-dos-perfumes.html>. Acesso em: 07 set. 2016.

DROLAS, D. M.; SABECKIS, L. Development and validation of an spanish labeled magnitude

scale for sweetness evaluation. International Journal Of Applied Science And Technology. v.

2, n. 7, p.170-179, 2012.

FRAGRANTICA. Disponível em: <http://www.fragrantica.com.br/perfume/Paco-Rabanne/

Olymp ea-31666.html>. Acesso em: 07 Set. 2016.

LABELED MAGNITUDE SCALE. 2016. Disponível em: <http://www.sensorysociety.org/

knowledge/ sspwiki/Pages/Labeled%n 20Magnitude%20Scale.aspx>. Acesso em: 11 Set.

2016.

LUCCA, L. G. Perfumes: arte e ciência. Monografia de conclusão de curso. Graduação em

Farmácia. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil, 2010.

ROCCAR, A. Perfume. São Paulo: Editora Clube de Autores, 2013.

SBAMPATO, I. CETEC. Ciência dos materiais multimídia. Disponível em: <http://ww

w.cienciadosmateriais.org/index.php?acao=info>. Acesso em: 11 set. 2016

PEREIRA, C. S. C. Avaliação sensorial para mensurar a intensidade de perfume na pele.

Monografia de conclusão de curso. Mestrado. Faculdade de Ciências Farmacêuticas, São Paulo,

2009.

TEMPO AGORA. 2016. Disponível em: <http://www.tempoagora.com.br/previsao-do-

tempo/sp/ CampoLimpo Paulista/>. Acesso em: 07 set. 2016.



29

A AÇÃO DA AMINA BORATADA CONTRA CORROSÃO EM ÓLEOS SOLÚVEIS

EM ÁGUA

CUESTAS, N. P.

GOMES, R. M.

SOUSA, M.

TREVIZAM,C.J.


RESUMO:

A indústria sempre procura meios de se renovar em termos de tecnologia, custos e segurança.

Atualmente suas pesquisas têm se voltado para um dos métodos que abrange grande parte da

indústria do ponto de vista mecânico, a substituição de óleos integrais, pelo o uso de óleos

solúveis em água, uma linha de óleos agindo de forma protetiva em materiais ferrosos e não

ferrosos, prolongando a vida do produto e agindo como agente refrigerante em processos de

retífica, cortes e até estamparia. Baseando-se na mistura de água, óleo sintético (ou

semissintético, vegetal, óleo mineral), e, aditivos como a amina boratada, resultam em um

fluido protetor extremamente potente, impedindo assim a corrosão de máquinas e peças. Têm-

se efetivamente uma grande redução de gastos com reposição de peças e desgaste do

maquinário. Utilizar água como solvente reduz os malefícios do uso de óleos integrais ao meio

ambiente, bem como ao trabalhador, uma vez que os óleos 100% integrais à base de petróleo

geram nuvens nocivas à saúde dos funcionários que lidam diretamente com este fluído,

problema que não se tem com os lubrificantes à base de água se usados e descartados devido

de acordo com a legislação vigente.

PALAVRAS-CHAVE: Amina boratada, óleos solúveis, óleos lubrificantes, corrosão.

ABSTRACT:

The industry is always looking for renew itself over technology, costs and safety. Currently

their researches have turned to one peculiar method which covers a large part of the mechanicals

industry aspect, the replacement of full oils by the usage of water-soluble oil, an oil kind which

behaves as a protective component over ferrous and non-ferrous materials, prolonging those



30

products shelf life and acting as refrigerant instrument on grinding process, lathe and even

stamping. Based on the mixture of water, synthetic (or semi-synthetic, vegetable, mineral) oil

and additives - such as borated amine, it results on an extremely powerful protective fluid. Soon,

it prevents corrosion of machinery and parts. It has also been efficiently decreasing extra

expenses on spare parts and outworn machinery. Using water as solvent, significantly reduces

the harmful effects of using whole oils to the environment as a whole, and also to the employee

who needs to handle those products since the 100% petroleum-oil creates noxious clouds to the

their health, a problem that does not happens with the water-based lubricants, once used and

discarded under legal requirements.

KEYWORDS: Borated amine, soluble oils, lubricating oils, corrosion

1. INTRODUÇÃO

Nas linhas de produção industrial, visando melhoria de eficiência e redução do atrito,

usa-se nas máquinas um lubrificante, na maioria das vezes líquido, agindo na redução de

desgaste das peças metálicas trabalhadas. O óleo mineral é a substância lubrificante mais

utilizada e com a expansão da indústria automotiva, passou-se a utilizar lubrificantes obtidos

do refino do petróleo nas partes metálicas dos primeiros motores de combustão interna. Ao

mesmo tempo, o aumento do número de automóveis no mercado trouxe a necessidade de

padronizar alguns componentes: a indústria de autopeças se desenvolveu e os produtos dos

fabricantes de combustíveis e lubrificantes conheceram um aumento da demanda global.

O uso de óleos derivados do petróleo ou óleos sintéticos para lubrificação, refrigeração

e outras funções desde a revolução industrial, é de suma importância como mantenedora do

funcionamento normal dos equipamentos. Na evolução do processo industrial, pode ser

aplicado em muitas operações: retífica, tornos convencionais, tornos CNC, fresas, furadeiras,

mandrilhadoras, plainas, serras, criações da engenharia em geral para refrigerar, lubrificar e

proteger as peças e ferramentas nas operações de desgaste com rebolo e usinagem. Devido às

propriedades refrigerantes destes óleos, evita-se o aumento natural da temperatura da solução,

que é provocada pelo atrito.

Um dos maiores desafios da indústria é aperfeiçoar processos conciliando eficiência e

qualidade nos processos e ter óleos que vão além das funções essenciais, mas que não obstrua



31

a tubulação, que prolongue a vida útil das ferramentas e que proporcione um melhor

acabamento, para isso se faz necessário um novo nicho de mercado: a linha de óleos protetivos.

No nosso clima tropical, - úmido e quente; e ainda, a maioria das atividades industriais

desenvolvendo-se em torno da costa marítima, seria incalculável a perda de estoque de peças

produzidas em todo país, isso em vários tipos de atividades, principalmente as automobilísticas,

visão que se estende também ao mercado produtor de linha branca, área da construção civil,

etc. A corrosão é eminente e sem os óleos protetivos as peças teriam que ser repostas, além da

deterioração de equipamentos nos sistemas de produção ABRACO (2016).

Do ponto de vista econômico, os prejuízos causados atingem custos extremamente altos,

resultando em consideráveis desperdícios de investimento. Estima-se que uma parcela superior

a 30% do aço produzido no mundo seja usada para reposição de peças e partes de equipamentos

e instalações deterioradas pela corrosão ABRACO (2016).

Nos dias atuais, um dos grandes desafios para as indústrias neste setor é desenvolver

produtos que conciliam a eficiência com facilidade de aplicação, um desafio para pesquisa e

desenvolvimento, que com as limitações dos níveis de COV(Compostos Orgânicos Voláteis)

permitido nas formulações, diminuem as possibilidades de se conseguir um óleo protetor mais

simples. Diante desse quadro, os investimentos em pesquisas, tornam-se mais voltados para a

substituição dos óleos protetivos à base de solvente pela base de água. Buscando mais

qualidade, menor inflamabilidade e baixa toxicidade.

Até chegarem a estudos do uso de bases solúveis em água e óleos vegetais, usaram uma

solução com cem por cento de aditivos, era muito nitrito de sódio e outros sais inorgânicos, que

de fato era efetivo seu poder de lubrificação e de menor custo, com ação de proteção em

máquinas. Mas em contrapartida, era altamente tóxico ao meio ambiente e à saúde do

trabalhador, onde há a liberação de uma névoa no ambiente que os afeta diretamente,

especialmente no trabalhador, ocasionando dermatite e alguns tipos de alergia. Foi quando

chegaram ao híbrido de soluções de minerais, sintética ou semissintética, com baixíssima

porcentagem de óleo mineral ou isento do mesmo, com grande possibilidade de utilização na

indústria. Podendo ser diluído em soluções de 3 a 10%, os fluidos tornam-se ainda menos

agressivos a todo meio ao qual ele é inserido.



32

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

As soluções estudadas nesse artigo se baseiam em substancias químicas que formam

solução em água. Segundo Moura (1975), os tipos mais simples consistem de sais orgânicos e

inorgânicos dissolvidos em água (o exemplo típico é a combinação de nitrito de sódios com

trietanolamina). Os tipos mais complexos, para serviço moderado a pesado contêm agentes

umectantes que permitem que o fluido se espalhe mais eficientemente sobre as superfícies

metálicas, aumentando suas propriedades de refrigeração ou lubrificação esperado. Esses

produtos apresentam mais resistência aos ataques de bactérias do que as emulsões. O papel

indicador de nitrito pode ser usado em casos de suspeita de haver consumo de nitrito por

bactérias, ou para detectar a presença de nitritos em fluidos de corte cujos fabricantes os

comercializem como isentos de nitrito de sódio.

A citação do autor se deve ao fato de explicar as substâncias químicas que podem estar

presentes ou não para a finalidade de lubrificação e refrigeração, incluindo clorados, tipos de

mistura como uma amina e sais inorgânicos. Hoje é comum o uso do nitrito de sódio, de

clorados e de outros sais inorgânicos, embora possuam restrição de uso principalmente na

indústria automotiva. A trietanolamina caiu em desuso devido ao custo, mesmo agindo como

uma base fraca no produto tem ação mais corrosiva que a monoetanolamina.

Os tipos mais simples são usados principalmente como fluidos para retificação de

desbaste, porque oferecem proteção anticorrosiva e boa refrigeração. Os tipos mais complexos

podem ser considerados como produtos de uso geral, com boas propriedades de refrigeração e

lubrificação. As soluções são usualmente diluídas em proporções, dependendo do tipo de

solução e de operação. Mantém os poros de rebolos abertos facilitando a operação de retificar,

permitem ao operador observar a operação de corte, e, produzem menos nevoa do que outros

tipos de fluidos de corte. Suas propriedades superiores são de detergentes e de decantação,

ajudando a proporcionar-lhe longa vida útil. Suas excelentes propriedades de refrigeração as

tornam indicadas para operações de alta velocidade e alto avanço, com altas taxas de produção

e bom controle dimensional das peças. As soluções são estáveis mesmo em água dura. A

formação de espuma e seu controle é um problema, assim como a formação de depósitos

resinosos e difíceis de dissolver em água que pode contribuir para movimentos erráticos ou

difíceis da máquina operatriz.

Fez-se uso da citação do autor para explicar, a função, pontos positivos e pontos de

melhoria nas soluções ou óleos solúveis.



33

Os óleos solúveis podem basear-se em óleos minerais, fluidos sintéticas, óleos vegetais

e animais, são emulsões de óleo, água e aditivos.

2.2. Óleos Minerais, Fluidos Sintéticos e Óleos Vegetais Animais

Segundo Runge (1989), existem diferentes bases na fabricação de óleos minerais, cujo

podem ser de base parafínica (que são cadeias de carbono retas ou ramificadas) ou naftênica

(cadeias de carbono saturadas cíclicas). Outro tipo existente é o aromático, porém este não é

frequentemente usado em fluido de corte. Atualmente o uso do naftênico, mesmo possuindo

vantagem de ser facilmente emulgado, tem seu uso cada vez mais restrito, devido a ter elevado

custo e também por ter grandes quantidades de enxofre, causando problemas a saúde humana.

Os parafinicos têm as seguintes vantagens: maior abundância, menor custo e elevado índice de

viscosidade, resistindo melhor às variações de viscosidade que ocorrem com as variações de

temperatura, maior resistência natural a oxidação, menos prejudiciais a pele. Já os fluidos

sintéticos são empregados em lubrificantes automotivos e industriais, são pouco empregados

na formulação de fluidos de corte. Sua vantagem principal: elevadíssimo índice de viscosidade,

cujo não é aproveitada nessa aplicação, além de seu alto custo.

Óleos Vegetais Animais, têm alto poder lubrificante, porém, custo elevado e fraca

resistência à oxidação devido a sua rápida rancificação, impedindo que se popularize seu uso

para este fim. No entanto, são amplamente utilizados em forma de aditivos nos óleos de cortes

integrais e solúveis.

2.3. Classificação dos tipos de emulsões

Runge (1989) afirma que as emulsões podem ser classificadas em normais e invertidas,

nas emulsões normais o óleo está disperso na água (dentro da fase aquosa). Nas emulsões

invertidas a água encontra-se dispersa na fase oleosa. Emulsões invertidas são conhecidas

também como maioneses e são produzidas adicionando água em óleo. Emulsões normais

misturam-se imediatamente a água e as outras emulsões normais também; no entanto, emulsões

invertidas não se misturam a emulsões normais.



34

Figura 1-Exemplos de emulsões normais(quadro inferior) e emulsões invertida (quadro superior). Fonte: RUNGE,

PETER R.F.; DUARTE, GILSON N. Lubrificantes nas indústrias. São Paulo: TRIBOCONCEPT Editora técnica

Ltda, 1990.

2.4. O papel da Amina Boratada nos óleos solúveis

Os óleos lubrificantes de base solúvel em água são tendência de uso. Apresentam menor

toxicidade, além de baixa volatilidade e elevado ponto de fulgor. Pode ser feito com óleo base

sintética, semissintética ou fluído básico, sendo esse último composto com óleos minerais, água

e aditivos.

Para obter o máximo desempenho se faz aditivação de antiespumantes e outros. Neste

papel de aditivação entra a base anticorrosiva, onde quem atua fortemente é amina boratada.

Com o uso dos óleos solúveis, pode-se observar que há a redução da perda de energia mecânica,

redução do desgaste dos componentes sujeitos à fricção, proteção dos componentes dos

equipamentos contra corrosão, e, a diminuição da temperatura de funcionamento das máquinas;

estas são as mais importantes funções dos óleos solúveis. Em solução aquosa, sua aparência é

transparente-esverdeada (padrão de cor industrial). A oxidação do óleo também pode resultar

em formação de borras e vernizes, principalmente sobre superfícies metálicas sob elevadas

temperaturas - tais como pistões. Outra consequência da oxidação é o aumento da viscosidade

do óleo.

A escolha do fluído ideal, ou seja, que sirva para o óleo solúvel, tem como principais

características: baixo custo; não deve ser tóxico; deve resistir ao cisalhamento; deve ter boa

capacidade em dissipar o calor; ter baixo ponto de fluidez; não ser corrosivo, e por final,

proteger as superfícies metálicas. A amina boratada (como junção de: a monoetanolamina e

ácido bórico ou ácido ortobórico, ou ortoborato de hidrogênio), agem em baixa porcentagem

sem implicar em índices de insalubridade laboral, se usada corretamente. Age efetivamente com

ação anticorrosiva e ajudam na proteção da fórmula controlando o pH com ação bactericida do



35

ácido bórico. O ácido bórico atua junto à monoetanolamina como uma rede protetiva em todo

metal.


Há uma série de testes de oxidação adequados para medir a vida útil estável ou a

eficiência dos inibidores de oxidação. A difusão de oxigênio limita o valor desses testes em

relação aos sistemas de lubrificação em real uso.

Para este trabalho, foram realizados testes básicos da ação direta da amina boratada em

refugo de ferro, na intenção de verificar na prática a eficiência deste fluido sobre a superfície

citada anteriormente no que diz respeito à corrosão.

Objetivo: Este método de análise é usado para determinar a capacidade anticorrosiva de uma

emulsão ou solução de um fluído de corte, solúvel em água quando em contato com os cavacos.

3.1. Normas: Este método de análise tem como referência de acordo com a norma DIN 51.360.

Definição: O ensaio permite avaliar a resistência anticorrosiva de um óleo solúvel novo ou

usado, que em contato com uma peça de ferro fundido ou alumínio, pode sofrer ataque

corrosivo. Portanto, se determina uma concentração mínima (break point) suficiente para

resistir o trabalho com ferro fundido e/ou alumínio.

3.2. Aparelhagem:

Placa de Petri de 90 cm de diâmetro; Papel filtro de 90 cm de diâmetro; Pipeta graduada de 20

ml; Proveta graduada de 100 ml; Cavacos de ferro; Estufa.

3.3. Reagentes: Água potável; Acetona ou Metil Etilcetona.

3.4. Procedimento:

Preparação da solução ou emulsão

Adicionar aproximadamente 80 ml de água na proveta de 100 ml; Pipetar 0,25ml da amostra

de amina boratada conforme especificação, e completar até 100 ml com água; Agitar até

completa dissolução.

3.5. Preparação do corpo-de-prova

Lavar os cavacos com acetona ou metil etilcetona e deixar durante 30 minutos a 50 ºC;

Secar apropriadamente (evitar tocar nos cavacos com as mãos o secar depois da lavagem);



36

Posicionar o papel filtro dentro da placa de Petri e marcar com um lápis um quadrado de 35

mm no centro do papel (100 x 35 mm);

Pipetar 2 ml da solução sobre os cavacos e tampar a placa de vidro;

Após 2 horas, retirar os cavacos, lavar o papel com água corrente e deixar secar na temperatura

ambiente.

3.6. Análise do Método

Após secagem do papel, avaliar a presença ou não de eventuais marcas de oxidação que

tenham manchado o papel, e para isto use a seguinte tabela comparativa.

Para considerar o “break point”, o manchamento deve ser superior a 5% da área em teste.

Tabela 3 - Diluição e Parâmetros de Corrosão- Diluição X Área de Teste (Pontos e traços com manchas de

coloração características)

Diluição Área de teste- Verificação de

marcas e manchas

10:1 0 mm

12:1 0 mm

14:1 Traços

16:1 0,5 mm

18:1 0,8mm

20:1 5 mm (break point)

25:1 50 mm

Fonte: RUNGE, PETER R.F.; DUARTE, GILSON N. Lubrificantes nas indústrias. São Paulo: TRIBOCONCEPT

Editora técnica Ltda, 1990.


Usualmente na indústria, se utiliza a concentração mínima de óleo e amina boratada

diluídos em água no valor de 5%, valor este que serve de referência ao “break point”, ou seja,

valor mínimo de concentração que pode ser utilizado com a segurança de que este fluido irá

lubrificar, refrigerar e conservar máquinas e peças de forma eficiente. Os testes para este

trabalho foram feitos em valores abaixo do valor de “break point”, em concentração de 3%

propositalmente, para se avaliar a eficiência da amina boratada contra a corrosão em valores de

concentração ainda menores do que os utilizados pela indústria.

A ação do óleo solúvel com amina boratada tem baixa tensão artificial, que propicia

imediata deposição das limalhas impedindo que voltem a circular, oferecendo assim ótimo

acabamento e não permitindo o empastamento de rebolo.



37

Segundo a ABRACO (Associação Brasileira de Corrosão), o processo oxidativo ocorre:

na presença de ar ou oxigênio e a proteção oxidativa, ou estabilidade oxidativa, é a propriedade

química mais importante de um lubrificante. Contrariamente à estabilidade térmica, a

estabilidade oxidativa pode ser alterada de maneira significativa. Aminas são compostos que

proporcionam proteção contra a oxidação através de dois mecanismos: atacando os

hidroperóxidos formados no início do processo ou quebrando os mecanismos de reação em

cadeia. O terceiro tipo de controle oxidação envolve o uso de desativadores de metais, que

evitam que superfícies metálicas e sais metálicos solúveis catalisem as reações de polimerização

por condensação de produtos oxidados para produzir borras e vernizes.

O teste de acordo com a norma DIN 51.360 se mostrou adequado e eficaz para

demonstrar a ação da amina boratada como eficiente inibidor de oxidação. Os testes foram

feitos ao mesmo tempo, nas mesmas condições de temperatura e umidade.

Logo abaixo na figura 2, podemos observar os cavacos de ferro fundido, ambos expostos

a 3% de óleo solúvel, sendo em ambos testados com uma solução de o óleo, diluídos em água

como será utilizado na indústria, somente os cavacos da placa de Petri à esquerda, que

receberam a solução aditivada com amina boratada. Como a imagem nos mostra ao final do

tempo exigido pela Norma, pode se observar muitos pontos de oxidação no papel filtro da placa

de Petri à direita, quanto o da esquerda com a ação da amina boratada nada sofre ao final do

teste. Confirmando que os corpos de prova aditivados com o inibidor estudado apresentaram a

maior resistência à corrosão. Provavelmente, isso também se deve ao fato de as amostras terem

sido totalmente solubilizadas, ou seja, a solução se espalhou por todo corpo de prova. No caso,

os cavacos de ferro não favoreceram a formação de pares micro-galvânicos, evitando assim a

corrosão.

Figura 2 - Testes comparativos da Ação da Amina Boratada. Fonte: Própria.



38

Nas figuras 3 e 4, temos a apresentação de novos testes, de acordo com a norma citada

no item 3 (materiais e métodos), com a finalidade de obtermos mais de uma amostragem e

assim conseguir resultados mais assertivos e claramente uma análise mais eficaz do efeito da

amina boratada agindo como inibidor corrosivo.

Nas imagens abaixo é possível ver de forma ampliada: a corrosão, o quadrante exigido

na norma passa despercebido, devido às manchas de oxidação no papel filtro da imagem à

direita, mas em ambos os casos ao registrar a foto, os cavacos se espalharam.

Figura 3- Foto ampliada de teste Placa de Petri, que recebeu o óleo solúvel com amina boratada em sua

formulação, ao fim de duas horas do teste de acordo com a norma. Fonte: Própria.

Quando o óleo se oxida por falta de inibidores de oxidação, formam-se ácidos orgânicos

fracos, que, entre outras coisas, podem, por exemplo, corroer as peças e até mancais de cobre-

chumbo.

Segundo o SENAI (Apostila Abraman- mecânica e lubrificação) o agente antioxidante

age no óleo lubrificante, máquinas e peças usinadas, neutralizando o oxigênio, formando

compostos inofensivos.

Figura 4- Foto ampliada de placa de Petri, corpo de prova (oxidado) após duas horas em teste, que recebeu a

solução de óleo solúvel, sem adição da Amina Boratada em sua formulação. Fonte Própria.



39

Segundo Peruzzo e Canto (2003), o processo espontâneo em que um metal entra em

reação de oxirredução, qual podemos ver na figura acima. Ocorre uma transferência de elétrons,

em que uma espécie química oxida ou perde elétrons, enquanto outra espécie química se reduz,

ganha elétrons. A corrosão eletroquímica é caracterizada pela presença de água no óleo, sob

umidade do ar e oxigênio. Pode se observar a formação da conhecida ferrugem, que é o óxido

de ferro (III) (Fe2O3 . H2O). É um composto que possui coloração castanho-avermelhada.

A oxidação se forma quando o ferro se oxida na presença de ar e água, ocorre o cátion

ferro: Fe(s) → Fe2+ + 2e-. Simultaneamente, há a seguinte redução da água: 2H2O + 2e– → H2 +

2OH–. Formando o hidróxido ferroso (Fe(OH)2), que na presença de oxigênio é oxidado a

hidróxido de ferro III (Fe(OH)3). Em seguida, ele perde água e se transforma no óxido de ferro

(III) mono-hidratado (Fe2O3 . H2O), a ferrugem que podemos ver na imagem 1 acima da placas

de Petri : Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2;

2Fe(OH)2 + H2O + 1/2O2 → 2 Fe(OH)3;

2Fe(OH)3 → (Fe2O3 . H2O) + 2H2O;

Em seguida, um esquema em fotografias que mostra de forma sucinta, o processo e os

materiais de testes que foram utilizados para tal pesquisa e a aplicação de uma solução de amina

boratada para constatação da sua ação anticorrosiva, sem ser adicionada em uma formulação de

óleo solúvel.

Figura 1 - amina sendo adicionada ao cavaco. Fonte: Própria Figura 2 - Amostra sem adição de amina. Fonte: Própria



40

Figura 3 – Solução de 0,025% de amina boratada e água. Figura 8 - Teste finalizado depois de duas horas.

Fonte: Própria

Tem-se com maior clareza as imagens das placas de petri e as amostras de ferro a serem

utilizadas no experimento. Na figura 5, a imagem é da adição de amina boratada( pura diluída

em água) nos cavacos de ferro fundido. Na figura 6, a imagem de outra amostra que não

recebera amina. Em seguida inicia-se o teste que teve duração de duas horas.

A porcentagem comum de óleo com amina boratada na indústria é de 5% em solução

aquosa, de acordo com a necessidade de uso, este último teste assegura que mesmo em baixa

concentrações os fluídos lubrificantes aditivados irão conservar as peças e o maquinário com

eficiência e além de seu papel principal no processo produtivo de lubrificar, refrigerar.

Na figura 8, temos o resultado visual do teste da amina boratada em óleo solúvel depois

de duas horas de espera. Note que o papel filtro está isento de corrosão.

Esses parâmetros de leitura de testes foram obtidos através da tabela citadas no item 3.6

acima, sendo que abaixo na figura 8, pode se observar nos dois primeiros papéis filtros de testes

finalizados pequenos traços de corrosão leve na área em teste, que de acordo com a diluição

pode ser esperado, apenas traços( não seria tão alarmante), já nos dois últimos, o papel filtro

está mais marcado e com mais pontos em uma área maior no teste indicando o breakpoint ou a

oxidação do corpo de prova, qual indicaria a reprovação do aditivo anticorrosivo estudado se

acontecesse nos testes realizados.



41

Figura 9 – Testes que os corpos de prova sofreram oxidação mais branda e menos marcada na área de teste de

acordo com a norma DIN 51.360 e as duas últimas com uma forma mais expressiva do processo oxidativo.

Fonte: Própria.

Com a finalidade de observação e estudo, realizamos um teste qual amostra recebeu óleo

solúvel aditivado com amina boratada. Pelo fato desta amostra em especial ter recebido amina,

ela ficou sob observação pelo período de 10 dias, foi acompanhada a progressão de proteção da

amina boratada, obtendo assim um resultado visual de teste mais longo, podendo concluir de

outra forma os resultados da utilização da amina boratada em concentração inferior a possível

“break point”, ou seja, uma maior diluição no sistema de fluído lubrificantes.

Figura 10 - Amostra de teste duas horas depois do início, 72 e 240 horas depois do início dos testes

respectivamente. Fonte: Própria.

A amostra que continha o óleo solúvel aditivado com amina boratada ficou exposta à

luz natural do ambiente pelo período de três dias. Dentro deste tempo, nenhuma mudança no

aspecto dos cavacos foi notada. Em seguida, a amostra foi guardada ao abrigo da luz e de

temperaturas extremas. Devido transporte inapropriado, a amostra acabou se espalhando. No

décimo dia a partir do início dos testes, a amostra foi avaliada, e, fechado esse período, nota-se

o início de uma corrosão na parte que manteve contato com o vidro e com o papel filtro que se

manteve úmido propiciando a corrosão. Este fator pode ser conferido com mais clareza nas

imagens a seguir.



42

Ao guardar a amostra com amina boratada à concentração de 3% por 10 dias

possibilitou-nos perceber que existe um determinado tempo de vida para atividade do fluido

no que diz respeito à conservação do corpo de prova ou da peça usinada.

Com base na análise, podemos montar uma curva de atividade que nos diz qual é o

tempo que a amina boratada à 3% consegue proteger o ferro contra corrosão. Veja o gráfico a

seguir.

Gráfico 1- Atividade da Amina boratada. Fonte própria.

O gráfico 1, que indica a atividade da amina boratada nas amostras de cavacos

de ferro foi construído com base no tempo em horas que a amostra ficou sob observação. A

porcentagem que indica a quantidade de “ferrugem presente” na amostra foi feita a partir de

contagem de pontos com ferrugem na quantidade total de cavacos de ferro, na área de teste, que

foi igual a 91. 33 pontos de ferrugem, foram contabilizados tanto no papel filtro quanto na placa

de Petri. Calculando rapidamente e transformando estes números em porcentagem, o total foi

de 36% de corrosão na amostra.

-5,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

0 50 100 150 200 250 300

Po

rce

nta

gem

de

Co

rro

são

(%

)

Tempo em Horas (h)

Curva de atividade da Amina Boratada

Curva de atividade da AminaBoratada

Figura 11 - Amostra 10 dias após início dos

testes. Fonte: Própria.

Figura 12 - Amostra após 10 dias. Fonte: Própria.



43

Ao fazer uma breve análise dos resultados gerados no gráfico a partir dos dados

coletados, observamos na curva de atividade da amina boratada que a corrosão começou a partir

das 72 horas, ou seja, a partir do terceiro dia. Logo, levando em consideração apenas os dados

do gráfico, podemos concluir que a corrosão passa a acontecer após o terceiro dia desde a

aplicação do óleo solúvel com amina boratada, ou, a partir da data inicial do teste. Mas este

resultado não pode ser interpretado como cem por cento verdadeiro, pois existiu uma lacuna de

tempo de verificação da amostra de 7 dias desde a última análise, realizada no terceiro dia a

partir dos testes.

Criando uma hipótese para tentar colocar o resultado do gráfico 1 em uma realidade um

pouco mais aceitável, podemos deduzir que a corrosão começou de fato em meados do quinto

dia. Chega-se a esse número baseando-se na não constatação de corrosão até o terceiro dia, e

mais, chegando ao décimo dia, apenas 36% da amostra estava com corrosão. Assim, podemos

colocar que a ação da amina começou a diminuir em meados do quinto dia, criando nesse

período as condições ideais que possibilitaram o início da corrosão na amostra.

Embora se tenha citado no início do trabalho que a amina boratada tem uma função

adicional, a capacidade de prevenir a contaminação bacteriana de peças e maquinário graças à

ação do ácido bórico - que previne contaminações bactericidas e regula o pH do fluido; os

mesmos não tiveram suas respectivas medições adicionadas ao trabalho, pois o foco principal

do artigo é a ação da amina boratada contra corrosão. Outro fator foi a falta de equipamentos

que poderiam ajudar nesse lado da pesquisa.

5. CONCLUSÃO

O uso da amina boratada em óleo solúvel na indústria é por padrão na concentração de

5%, mas o foco dos nossos estudos foi a utilização de uma concentração inferior à usada na

indústria a fim de mostrar de fato a resistência da amina boratada em superfícies ferrosas.

Portanto, o valor de concentração chave de amina boratada no trabalho se baseia em 3%.

Segundo os resultados e discussão dos testes aplicados de acordo à norma DIN 51.360,

a proteção da amina boratada sobre os cavacos de ferros contra a corrosão foi efetiva de fato,

mesmo com concentração abaixo do “break point”. Este resultado pode ser conferido

analisando os resultados dos testes exigidos de acordo com a respectiva norma supracitada,

onde a amostra que continha óleo solúvel aditivada com amina boratada não apresentou nenhum



44

ponto de corrosão. Em contrapartida, os resultados da amostra que recebeu óleo solúvel sem

aditivos, apresentou corrosão ao final do teste. Ao continuar as análises para enriquecimento de

conteúdo, avaliando a amostra que ficou armazenada com óleo solúvel aditivado com amina

boratada, já que o mesmo havia apresentado resultado satisfatório formalmente em teste de

norma. Comprovamos que por 72 horas, a amostra ainda se mantinha intacta ao que diz respeito

à corrosão.

Um fator a ser estudado com mais afinco seria quando a amostra passou a apresentar

pontos de corrosão. O fato de não se ter avaliado a amostra por sete dias a partir do início das

pesquisas, implicou em um resultado inconclusivo quanto ao início da queda de atividade de

proteção da amina boratada. O fato de haver ainda presença de água na amostra - a água que

age como solvente para o óleo solúvel. A presença de água e a facilidade da entrada de ar na

placa de Petri contribuíram para o surgimento do cátion ferro (Fe(s) → Fe2+ + 2e-), e,

continuando o processo natural de corrosão, fez-se a “ferrugem” na amostra.

Logo, podemos concluir que a amina boratada atua de forma eficiente como inibidor de

corrosão. Através do experimento pode-se concluir que houve representatividade de sua ação

no sistema utilizado, ou seja, a caracterização das regiões anódicas e catódicas acontecem de

forma bem definida nas placas de Petri. As amostras aditivadas com o inibidor estudado

apresentaram 100% de resistência à corrosão dentro do período de teste proposto pela norma

DIN (duas horas), enquanto as amostras não aditivadas são facilmente identificáveis através das

colorações de oxidação ou corrosão eletroquímica, mesmo quando realizadas com baixas

concentrações de solução (onde a amina boratada atua em porcentagem dentro da emulsão).

A amostra que contem óleo solúvel aditivado com amina boratada ficou sob observação

por 10 dias. Os resultados podem se alterar de acordo com o passar do tempo. Uma nova análise

da mesma amostra seria interessante, desta forma, mais dados analíticos estariam disponíveis

para se determinar o tempo de atividade da amina depois dos 10 dias.

A utilização da amina boratada na indústria é de grande impacto econômico, já que sua

ação contra corrosão se mostrou eficiente. Sua proteção garante vida mais longa ao maquinário

industrial, quando utilizada para refrigeração ou como lubrificante, assim os gastos com

material inutilizável decaem, o valor gasto em óleos integrais que não têm possibilidade de

recolocação ou substituição, diminui a poluição, bem como gastos com a saúde dos funcionários

que lidam com este fluido.

A amina boratada foi testada em pequenas proporções também por que é comum ser

usada em pequenas proporções em formulações devido se tratar de um agente com



45

características de base fraca (corrosivo), mas é muito efetivo tanto como inibidor de corrosão e

antibactericida e ter baixo custo, mesmo em baixas concentrações; O ácido dodecanodióco é

um substituto do aditivo estudo, mas tem alto custo e baixa resistência a biodeterioração dos

óleos solúveis, diante deste cenário e da busca de baixo custo no processo final e manter

competividade no mercado, se faz necessário a pesquisa voltada à novos aditivos anticorrosivos

que atendam com eficácia como amina boratada nos óleos solúveis, mas mantenha a integridade

do óleo por mais tempo e ainda tenha menor índice de insalubridade e tenha custo mais

competitivo .

6. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

ABRACO (Associação Brasileira de Corrosão), Corrosão - uma abordagem geral. Disponível

em: <http://paginapessoal.utfpr.edu.br/israel/teoria/Teoria_Corrosao_ABRACO.pdf/at_

download/file.>. Acesso em: 18 set. 2016.

MOURA, C.R.S.; CARRETEIRO, R.P. Lubrificantes e Lubrificação 1ed. RJ: LTC, 1975.

NOVA QUÍMICA – COMÉRCIO DE PRODUTOS QUÍMICOS, Óleo de Corte. Disponível

em:<https://novaquimica.wordpress.com/2008/09/19/oleo-de-corte/> Último acesso em:

Setembro de 2016.

PATENTES ONLINE, Composição Lubrificante e Método de Lubrificação de Uma

Transmissão ou Um Diferencial. Disponível em:<http://www.patentesonline.com.br/composi-

o-lubrificante-e-m-todo-de-lubrifica-o-de-uma-transmiss-o-ou-um-diferencial-20598.html>

Último acesso em: Setembro de 2016.

PERUZZO, T.M & CANTO,E.L. Química Geral.2.ed.São Paulo: Moderna ,2003.

RUNGE, P.R.F.; DUARTE, G.N. Lubrificantes nas Indústrias 1ed. SP: Triboconcept ,1989.

SENAI, Mecânica- Lubrificação. Disponível em: <http://www.abraman.org.br/docs/apostilas/

mecanica-lubrificacao.pdf> Último acesso em: Agosto de 2016.



46

ESTUDO COMPARATIVO DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E QUÍMICAS

ENTRE ISOCIANATOS NO SISTEMA FORMULADO DE POLIURETANO NO

PRODUTO ACABADO

GIARETTA, J. A.

BARBOSA, J.

GRAMOLELLI, F.J.


RESUMO:

Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre dois tipos de isocianatos em um sistema

de poliol formulado de espuma flexível, onde cada vez mais o mercado vem tomando espaço

em novos produtos de base poliuretano, melhorando sua aplicação, tendo em vista uma possível

substituição na falta do sistema convencional padrão. Os Isocianatos foram caracterizados por

seus índices de NCO, Viscosidade e Infravermelho FTIR e já o Poliol foi por índices de

hidroxila e basicidade total, índice de água. As propriedades físicas (densidade livre e moldada)

e mecânicas (compressão set, rasgo, tração e compressão) foram avaliadas nas espumas de

poliuretano flexível. A partir dos resultados obtidos com os ensaios comparativos, observou-se

que com o isocianato C similar, aumento do crescimento e aparência da espuma mais clara e

macia, obteve-se resultados satisfatórios faltando pequenos ajuste de processo, tornando viável

a possível substituição do isocianato B padrão, por um isocianato C similar, em caso de falta

do produto no mercado.

PALAVRAS-CHAVE: Poliuretano Flexivel, Sistema de Poliol Formulado, Isocianato MDI.

ABSTRACT

This work presents a comparative study between two types of isocyanates in a formulated

polyol system of flexible foam, where increasingly the market is taking space on new products

polyurethane base, improving its application in view of a possible replacement in the absence



47

of standard conventional system. The isocyanates were characterized by their rates of NCO,

viscosity and Infrared FTIR and already Polyol was by hydroxyl indices and the total alkalinity,

water index. The physical properties (free and molded density) and mechanical (compression

set, tear, tensile and compressive) were evaluated in flexible polyurethane foams. From the

results obtained in comparative trials, it was observed that with the similar C isocyanate,

increasing the growth and appearance of clear and soft foam was obtained satisfactory results

lacking small adjustment process, making possible the possible Substitution of isocyanate

standard B, by a isocyanate similar C, case of lack of product on the market.

KEYWORDS: Flexible polyurethane, System Formulated Polyol, Isocyanate MDI.

1. INTRODUÇÃO

Com a descoberta da utilização dos uretanos, partindo da reação de isocianato e um

composto do grupo funcional alcool, surgindo o poliuretano (PU), que é um polímero

encontrado em infinitas variações de produtos pela combinação de diferentes tipos de polióis,

isocianatos e aditivos (VILAR, 2015).

Figura 1 – Estrutura química do uretano

Fonte: DOW Flexible Foams, 1997.

No Brasil, a fabricação de blocos de espumas flexíveis de PU começou nos anos 60, com

importação das matérias primas, e nos anos 70, iniciou-se a fabricação local de polióis poliéteres

e TDI. Em 2000, foram fabricados 16 milhões de colchões, em cerca de 300 produtores locais,

consumindo 150 mil toneladas de espumas flexíveis de PU, com densidade média de 20 kg/m3,

variando desde 8 até 45 kg/m3. A produção de blocos de espumas flexíveis pelo processo

descontínuo em caixote é a mais utilizada no Brasil, e nos últimos anos os produtores locais

têm concentrado seus esforços na qualidade da espuma e automação do processo. (VILAR,

2015).



48

Polióis: que geram as estruturas químicas ao reagirem com o isocianato, são como fontes

de grupamentos hidroxila, ou seja, inserido na família dos álcoois, a interação poliol, isocianato

gera a cadeia celular do polímero, os polióis são formados por estrutura linear de peso molecular

em geral entre 400 e 7000, o peso molecular do poliol será decisivo nas características de

rigidez do material, resiliência que é a capacidade de retorno do produto, quanto menor o peso

molecular do poliol, maior será a dureza da espuma.

Catalizadores amínicos: Necessários para baixar a energia de ativação do poliol para

que a reação com os grupamentos isocianato seja efetiva, os catalizadores também são

utilizados como balanceadores da reação de formação das cadeias do polímero e da expansão

do produto.

Glicerina: Conhecida como ``cross-linker`` que são aditivos utilizados para interligar as

estruturas do poliol com o isocianato, em geral um cross-linker aumenta a dureza do material,

possuem cadeias curtas, de baixo peso molecular e alto número de hidroxilas livres, aumentam

a estabilidade da espuma. (HERRINGTON,1997).

Surfactantes: responsáveis por regular as células da espuma, promover a emulsificação

das diferentes matérias primas contidas no sistema, promover nucleação e formação de bolhas

regulares durante a agitação, regular a velocidade de crescimento da espuma, regulando a

espessura das células contidas no polímero, previne a coalescência da espuma, prevenindo

colapso, que é o fenômeno de queda da espuma (ASHIDA, 2007).

Água: Utilizada como agente de expansão químico, que fará o crescimento da espuma, a

água é a fonte de hidrogênios ativos, o isocianato reagem com estes hidrogênios ativos, gerando

gás carbônico e moléculas de poliuréia, o gás é expelido entre as células da espuma por efeito

físico, gerando expansão, a poliuréia formada, permanece nas bordas da célula promovendo

alterações positivas ou negativas das propriedades físicas da espuma (CLEMITSON,2009).

Isocianato: Do Isocianato provem os grupamentos NCO, que reagem com os

grupamentos funcionais dos polióis, água, e dos cross-linkes na formulação, isso resultará na

formação dos grupos ureânicos que por fim formarão o poliuretano (HERRINGTON,1997).



49

Figura 2 – Etapas do processo da formulação de uma espuma poliuretanas flexiveis (PU).

Fonte: DOW Flexible Foams, 1997.

Mesmo com a automatização do processo é necessário ter uma boa dosagem do

componente Poiol + componente Isocianato, onde achamos a relação ideal desejada, como por

exemplo:se misturarmos 100g de Poliol, com 50 g de isocianato, e agitarmos, temos uma

relação de (100/50), resultando no sistema de 150g de produto formulado.

Um destes problemas que podemos enfrentar é quando temos um processo ajustado com

determinado produtos e por algum motivo seu fornecedor acaba lhe informando que não terá

mais seu produto como neste caso, o isocianato, tradicionalmente utilizado em seu dia a dia.

Nesta hora que corremos atrás de um substituto, para não parar a produção, devemos ter

um produto similar que atenda as normas de qualidade desejada e dependendo até que tenha

uma boa performace ou até melhor performace.

Para conseguir fazer este estudo comparativo da performace do isocianato utilizamos as

analise químicas e físicas, tendo como realizar em teste pilotos de pequenas escalas antes de

colocar em uma grande escala de produção, abaixo temos um diagrama de uma máquina de

sistema de poliuretanos, utilizando apenas o poliol formulado e isocianato gerando o

poliuretano.



50

Figura 3 – Diagrama de uma máquina de formulação de Poliuretano (PU).

Fonte: (VILAR, 2015).

Testes realizados para avaliar a qualidade da espuma de poliuretano conforme norma

ABNT.

Figura 4 – Propriedade das espumas conforme ABNT NBR 13579-1:2011. Fonte: (ABNT 2011)

1- Cabeça misturadora; 2- Selector de alta-baixa pressão; 3- Indicador de pressão; 4- Bomba dosadora de poliol;

5- Motor da bomba dosadora de poliol; 6- válvula de segurança; 7- Bomba dosadora do isocianato; 8- Motor da bomba dosadora de isocianato; 9- Alarme para pressões baixas;10- Indicador de pressão; 11- Filtros;

12- Termómetro;13- Tanque de poliol; 14- Tanque de isocianato;15- Permutador de calor; 16- Válvula de agulha (Regulação); 17- Circuito hidráulica; 18- Controlador automático de temperatura dos reagentes; 19- Painel secundário de controle; 20- Painel principal de Controle; 21- Alarme para pressão muito altas; 22- Alarme de nível baixo para os reagentes.



51

Densidade: É a relação entre peso e volume cuja medida visa identificar a quantidade

de espuma por m³. A densidade é representada comercialmente pela letra D.

Passagem de ar: É a avaliação da passagem do ar através dos poros da espuma. Quando

há passagem de ar adequada tem-se também boa propriedade física no material, proporcionando

durabilidade, elasticidade e retorno, entre outros.

Resistência Resiliência: Teste que consiste na queda de uma esfera de aço sobre a

espuma, verificando elasticidade e resistência. Quanto maior for a altura atingida pelo projétil,

melhor será a sua elasticidade. Esta capacidade de alto retorno proporciona um bom nível de

conforto

Indentação: Mede a capacidade de peso que a espuma pode suportar, avaliando a força

que foi empregada após esta ter sido pressionada ao máximo. O material deve ser macio no

início da deflexão e logo após deve resistir, resultando em suavidade e firmeza.

Tensão de ruptura e rasgamento: São testes que indicam a resistência da espuma,

avaliando qual a intensidade da força necessária para rompê-la.

Com a realização destes testes podemos avaliar se o isocianato similar poderá ser

substituindo numa eventual falta do convencional, por outro produto, para possível produção.

Com esta proposta de utilizar o mesmo sistema de poliol formulado STD chamando de

A, com o Isocianato STD chamado de B, realizando o estudo de caso comparando com o

Isocianato comparativo chamando de C, com o objetivo de substituir caso tenha bons resultado

comparando com o STD. Para tal objetivo temos o seguinte fluxograma de processo, conforme

a Figura 5.

Figura 5 – Fluxograma de processo

Fonte: Procedimento interno.

Na imagem abaixo podemos verificar as etapas da reação de formação do poliuretano,

onde há o poliol formulado (primeiro Becker à esquerda), o isocianato (segundo Becker a

Pesagem das

matérias primas

Desmoldagem da

peça

Moldagem do

material

Mistura de

componentes A+B

Análise das

Matérias primas

Produto acabado

para consumo



52

esquerda), após agitação efetiva a reação é iniciada primeiramente o isocianato reage com a

água presente no poliol formulado e gera ureia e gás carbônico, que juntamente com a

polimerização do isocianato e poliol formando as estruturas uretânicas, vai aumentando o

volume da espuma devido a pressão que o gás carbônico gera (VILAR, 2015).

Figura 06 - Poliol formulado, Isocianato e etapas do crescimento da espuma.

Fonte: Do autor (2016).


Materiais utilizados no experimento

A seguir serão apresentados os matérias e métodos utilizados para o desenvolvimento do

experimento com as suas devidas normas.

Equipamentos

Tabela 1 – Equipamentos.

Material Fabricante Modelo

Paquímetro Mitotoyo ABSOLUTE-AOS

Balança Sartorius ED6202S-0CE

Balança Sartorius PRACTUM2102-10BR

Dinamômetro Instron 5565

Palito de madeira - padrão

Copos descartáveis - 200 ml

Molde (8x14x14) - 5 litros



53

Sistemas

Tabela 2 – Sistemas.

Sistema Nome comercial

Poliol A

Isocianato B

Isocianato C

Experimental

O experimento inicia com as análises das matérias primas, para formulação do sistema de

Poliol, em seguida é feito a pesagem dos componentes que geram um sistema de poliol

formulado, como catalizadores, silicones entre outros componentes, misturando todos em suas

devidas proporções, gerando seu poliol. Após a mistura é realizado agitação para homogeneizar

melhor o sistema formulado de poliol, foram realizados cálculos para obtenção de relação do

material, esse processo é utilizado para calcular a quantidade de NCO do isocianato que irá

reagir com uma determinada quantidade de OH do poliol.

Homogeneização do material

Os materiais flexiveis moldados por conterem uma característica do processo de aerar e

possuir teor de água alto, o processo é realizado industrialmente por sistemas fechados como

nas máquina de alta pressão. Geralmente é utilizado em máquinas de alta pressão, para melhorar

a mistura no bico injetor. No teste em menor escala utilizamos o Handmix, uma mistura

realizada com agitador para homogenizar o material por completo, conforme Figura 9, logo

abaixo:



54

Figura 9 – Agitador para homogeneização do material.


Moldagem do material

A relação utilizada para o experimento permaneceu 100g de poliol formulado para 50g

de isocianato nomeado por B , também a mesma quantidade para o isocianato de nome C.

Apenas o sistema formulado de poliol é mais denso em relação aos isocianatos (utilizamos

copos descartáveis no experimento) e o isocianato é adicionado ao poliol, assim, iniciando a

mistura dos componentes de tal forma a que o agitador homogenize todo o sistema do

recipiente, isso se faz necessário para que obtenha uma boa misura dos componentes. Esse

processo dura apenas 4 segundos, depois é inserido em um molde (é realizado um cálculo de

massa para moldagem, pois o material é expansivo, e que não corra o risco de explodir o molde

com mais massa que sua capacidade).

O material possui alguns tempos como tempo de gel (o material forma um fio quando

aderido em algum substrato e retirado do mesmo), nesse tempo em específico o material está

prestes a não se tornar moldável, o experimento possui 10 segundos de tempo de gel (o tempo

é medido com um cronometro profissional). Conforme a Figura 10, ilustra a moldagem da peça.



55

Figura 10 – Moldagem da peça.


Cura do material e desmoldagem

O molde antes da aplicação do sistema Poliol/Isocianato é aquecido atraves de um mini

chiller em uma temperatura de 45°C, para obter uma boa desmoldagem. O tempo de cura total

do poliuretano flexivel varia de formulação para formulação, tratando se de desmoldagem cada

material possui um tempo, onde algumas considerações devem ser levadas em conta para o

tempo do desplacamento como: rigidez suficiente para ser removida a peça sem deformação,

pré-expansão, abaloamento e contração. Em nosso experimento foi utilizado o tempo de 4

minutos para desmoldagem.


Caracterização do material

A caracterização é realizada por testes físicos e químicos também em máquinas ou

equipamentos voltados a qualidade, mas nem todos os testes são críticos para uma aprovação

de venda, após o desenvolvimento de um sistema novo irá depender da criteriosidade requerida

no processo do cliente para serem determinados os testes críticos de liberação. No

desenvolvimento aqui apresentado utilizamos parâmetros de testes On-shore (moldagem em

solo), que são testes físicos como:densidade livre e densidade moldada, Força , tensão de

ruptura, alongamento e resistência ao rasgo.



56

Densidade Livre e Densidade Moldada (ASTM D3574-11)

Densidade (g/cm³) = Massa (g) / Volume (comprimento x largura x espessura)

Tabela 3 – Resultado das densidades livres das amostras.

Amostra Densidade Livre (g/m³)

Espuma Flexível (Poliol A+ Isocianato B) 35,68

Espuma Flexível (Poliol A+ Isocianato C) 33,07 Fonte: Do autor (2016).

Tabela 4 – Resultado das densidades moldadas das amostras.

Amostra Densidade Livre (g/m³)

Espuma Flexível (Poliol A+ Isocianato B) 74

Espuma Flexível (Poliol A+ Isocianato C) 72 Fonte: Do autor (2016).

Análises químicas

As análises químicas são realizadas conforme procedimentos e de métodos que

determinam e qualificam as análises, alguns métodos como ASTM ou métodos Dow internos,

os nomes comerciais dos produtos foram omitidos a fim de se preservar o segredo industrial.

Os produtos industriais já possuem uma faixa especificada de controle químico, também

inserida ao poliol formulado A e os dados são mostrados abaixo (Tabelas 5). A análise de

número de hidroxila e o teor de água, basicidade total, entre o poliol formulado do titulado com

nome de A, estão dentro dos padrões de especificação do material:

O número de hidroxila permaneceu dentro da faixa de especificação, indicando que a

funcionalidade continua a mesma, também o teor de água especificação, a estrutura do

poliuretano com mais água afeta diretamente a densidade final do produto, e reatividade, pois,

proporciona maior interação do isocianato com a água gerando uréia e gás carbônico.



57

Tabela 5 - Resultado do Poliol formulado A flexível.

Teste Unidade Limite

mínimo limite

máximo Resultado Método

Número de hidroxílas

mg/g 32 41 36 ASTM D

4274

Água % 3,10 3,25 3,18 ASTM D

203

Basicidade meq/g 0,125 0.326 0,244 ASTM D

6979


Tabela 6 - Resultado dos Isocianatos B e C.

Teste Unidade Limite

mínimo

limite

máximo

Resultado

B

Resultado

C Método

Número de NCO mg/g 29,2 30,5 29,5 30,0 ASTM

D5155

Viscosidade Cps 45,0 80,0 75,0 55,0 ASTM D

4878


Na referência da espuma flexível do poliol formulado A em interação de propriedades

da reatividade, não afetando nenhuma característica de análise química.

Nos testes químicos (Tabela 5), obteve-se um resultado dentro da faixa de

especificação, porém se o teor de água estivesse abaixo do meio de faixa do material pode

facilmente ser calculado ao início da produção, antes de água total ser adicionada e assim,

regular as faixas para dentro da especificação desejada, não sendo um resultado de exclusão,

portanto, pode-se seguir com os processos de moldagem e posteriores testes físicos do produto.

Testes físicos:

Os testes físicos mostram o comportamento do material simulando situações que será

sofrida na vida útil do produto, após os testes físicos é que um produto é validado ou não,

mesmo que os resultados químicos tenham sido favoráveis, para a análise neste trabalho e

posteriores conclusões, a espuma flexível foi submetida a três testes, sendo eles para as espumas

flexíveis força de indentação, rasgo e tensão de ruptura que também gera o resultado de

alongamento.



58

Iniciou-se então os testes com o poliuretano flexível, os testes seguintes expressam os

resultados de força de indentação, rasgo e tensão de ruptura/alongamento.

Teste da força de indentação segundo ASTM D3574-11:

Figura 29 - Gráfico da força de indentação das amostas.

Fonte: Do autor.

Tabela 7 – Resultados do comparativo da força de indentação das espumas flexíveis.

Amostra Espessura

(mm)

ILD @

25% (N)

ILD @

40% (N)

ILD @ 65%

(N)

Poliol A+ Isocianato B 78,75 410 565 1121

Poliol A+ Isocianato C 78,23 370 543 1168


Os resultados da força de indentação mostram uma pequena perda de carga de 4 a 9 %

em todos os pontos de análise do material (Tabela 7), porém como na compressão de rígidos

esta diferença é pouco ou nada impactante do ponto de vista de performance do material, como

mostrado no gráfico as linhas quase se sobrepõem, indicando que os materiais são relativamente

iguais (Figura 29).

Os dois últimos testes na espuma flexível foram testes de tração, até agora os testes

realizados pelo dinamômetro mediram tipos diferentes de compressão, estes dois últimos testes



59

(rasgo e tensão) mostram outro tipo de esforço, o da tração, como a aplicação em espumas

rígidas é em geral para conter compressão apenas as amostras flexíveis foram testadas.

Tabela 8 – Resultados do comparativo da propagação ao rasgo das espumas flexíveis.

Amostra Espessura

(M)

Carga

Máx (N)

RESISTENCIA AO

RASGO (N/M)

Poliol A+ Isocianato B 0,01453 13,18048 907,90

Poliol A+ Isocianato C 0,01271 11,02285 867,66 Fonte: Do autor (2016).

A resistência ao rasgo mostra claramente uma perda de 4% da propriedade física do

isocianato C similar, mesmo que seja uma perda discreta, ou seja, na espuma flexível, além de

em nada prejudicar o rasgo da espuma, o isocianato C similar apresentou um bom resultado de

performance da propriedade física (Tabela 8), precisando de um pequeno ajuste no processo.

O último teste realizado foi o de tensão de ruptura e alongamento, também apenas a

amostra flexível foi submetida ao teste (Figura 31).

Como resultado da tensão de ruptura e alongamento, obtivemos o seguinte resultado:

Figura 31 - Gráfico do comparativo da tensão e alongamento das espumas flexíveis. Fonte: Do autor (2016).

Tabela 9 – Resultados do comparativo da tensão e alongamento das espumas flexíveis.

Amostra

Tensão de

ruptura

(Kpa)

Alongamento

final (%)

Deslocamento de

ruptura (mm)

Poliol A+ Isocianato B 278,80 117,01 40,95

Poliol A+ Isocianato C 220,20 108,69 38,04 Fonte: Do autor (2016).

Na tensão e alongamento também a formulação com o isocianto C, apresentou valor

razoavelmente perto dos resultados, tanto por alongar menos variando 7% antes de romper,

quanto na força necessária para romper o corpo de prova, também sendo positivo este resultado

estando dentro dos 10 % da variável, e assim, finalizando os testes de performance da espuma

com o isocianato C (Tabela 9).



60

Análise de infravermelho do material com Isocianato STD B e Similar C

A Figura 32 nos mostra o efeito do isocianato STD padrão com nome B, comparando o

contratipo de isocianato similar C, em nosso material, sendo que não há variação de banda do

espectro em relação ao isocianato STD B, por se tratar do mesmo material similar.

O espectro da amostra apresenta bandas de (NCO) em menor intensidade em relação ao

espectro da amostra padrão.

Não foi possível identificar a banda de outros isocianatos de MDI presente na amostra

isso ocorreu, provavelmente, devido ao material ser bem similar ao padrão no equipamento de

FTIR/ATR .

Após esse teste com os materiais liquidos, foi feito o teste com a espuma curada

pressionando a amostra no acessório do FTIR foi possível identificar diferença nos espectros, e

esta diferença é provavelmente boa.

E felizmente, a banda do espectro do isocianato B e C do espectro da amostra com a

espuma curada em distâncias de onda muito aproximadas, não sendo possível uma identificação

mais detalhada, conforme a Figura 33.

4. CONCLUSÃO

Após pesquisas referentes aos isocianatos MDI testados neste estudo de caso tanto o

convencional STD de nomenclatura B, junto com o isocinato similar nomeado de C, foi notável

uma grande possibilidade de uma nova oportunidade de formulação pelo portfólio do cliente,

onde com o maior resiliência no produto final, aumentando a macies do moldado.

Os testes foram realizados com o isocianto similar de nome C, apresentaram resultados

interessantes em relação ao padrão usado no sistema.

As análises do poliol A estão todas dentro das especificações conforme a tabela 5, também

foi realizado o teste de viscosidade nas amostras de isocianatos observando que o isocianato C

é menos viscoso que o B.

O experimento está voltado para novos desenvolvimentos para aplicações de moldados,

conforme parâmetros de analises e resultado requerido de cliente para cliente, temos uma tensão

e alongamento variando apenas 7% do STD de acordo com a tabela 9, estando dentro dos 10 %

de desvio.



61

No ensaio de propagação ao rasgo tivemos um bom resultado de 4% conforme a tabela 8,

também no resultado de força de indentação tivemos entre 4 a 9% dentro das conformidades

esperadas na tabela 7.

As análises realizadas no novo Isocianato, revelaram bons resultados, porém como já era

esperado modificou sua estrutura celular causando decaimento em algumas propriedades

físicas. O material com uma devida especificação do cliente pode ser modificado ajustando sua

estrutura com uma relação entre poliol/iso como base da formulação, com isso poderíamos

melhorar a tensão e alongamento, mas como cada material é desenvolvido para uma

determinada aplicação, seja ela on-shore (solo), depende de alguns fatores como: durabilidade,

cor e odor e também as condições adversas climática, ou seja, a aplicação se torna viável com

pequenas modificações na formulação para atender a necessidade dos parâmetros de testes para

uma determinada aplicação em campo.


VILAR, Walter. Química e tecnologia dos poliuretanos. Jundiaí: Disponível em:

<http://www.poliuretanos.com.br/>. Acesso em: 28 ago. 2016.

HERRINGTON, Ron. Flexible Polyurethane Foams. 2. Ed. Dow Plastics, 1997. 320p.

ASHIDA, Kaneyoshi. Polyurethane and Related foams: Chemistry and Technology. 1. Ed.

CRC Press, 2007. 175p.

CLEMITSON, Ian. Castable Polyurethane Elastomers. 1Ed. CRC Press, 2009. 274p.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13579-1:2011: espuma

flexível de poliuretano – Colchão e colchonete de espuma flexível de poliuretano e bases. Rio

de Janeiro, Ago. 2016.

ASTM D3574. Standard Test Methods for Flexible Cellular Materials-Slab, Bonded and

Molded Urethane Foams. West Conshohocken, PA, United States, 2011. 26p.



62

ASTM D1621. Standard Test Method for Compressive Properties of Rigid Cellular Plastics.

West Conshohocken, PA, United States, 2010. 5p.



63

ESTUDO SOBRE O DESENVOLVIMENTO DE UMA SALADA DE FRUTAS EM

CALDA COM ADIÇÃO DE EDULCORANTE

CÂNDIDO, L. L

RESNITZKY, M.H.C.


RESUMO:

A salada de frutas é considerada um produto minimamente processado e pronto para consumo.

Por ser um produto saudável, com qualidade sensorial, pouco processado e com alto valor

nutritivo, seu consumo tem crescido nos ultimos anos. Entretanto a calda da salada de frutas é

preparada utilizando a sacarose, um ingrediente que limita o consumo do produto, devido ao

seu alto poder calórico. Este trabalho teve como objetivo estudar a substituição da sacarose pelo

edulcorante esteviosídeo, através da analise da aceitação do produto em até 21 dias de

armazenamento. O esteviosideo é um aditivo natural, com poder de dulçor 300 vezes maior que

a sacarose, nutritivo e saudável. No desenvolvimento da salada foram preparadas inicialmente

três formulações com diferentes concentrações do edulcorante e selecionada a preferida através

de teste sensorial. A formulação escolhida foi submetida à avaliação microbiológica, e análises

físico-químicas e sensoriais, a cada sete dias, durante 21 dias de estocagem refrigerada. O perfil

sensorial foi estudado utilizando testes afetivos e as análises sensoriais foram examinadas

estatisticamente por Análise de Variância (ANOVA) e Teste de Tukey. O produto elaborado

representou uma ótima alternativa de substituição da sacarose, agregando valor nutricional

natural, e manteve suas características de qualidade durante os 21 dias de armazenagem.

PALAVRAS – CHAVE: produto minimamente processado, salada de frutas, edulcorante,

esteviosídeo, análise sensorial.

ABSTRACT:

The fruit salad is considered a minimally processed product, ready for consumption. As a

healthy product, with sensorial quality, little processed and high nutritious value, its

consumption has been increased. However, the salad syrup is prepared using sucrose, an

ingredient that limits the consumption of the product, due to its high caloric power. The



64

objective of this project was to evaluate the replacement of sucrose by stevioside sweetener,

within 21 days of refrigerated storage. Stevioside is a natural additive, 300 times sweeter than

sucrose, nutritious and healthy. In development of the fruit salad three formulations with

different concentrations of the sweeter were initially prepared and the favorite one was selected

using sensorial tests. The preferred formulation was submitted to microbiological evaluation,

and physicochemical and sensorial analysis, every seven days, during 21 days of storage. The

sensorial profile was studied using affective tests and the sensory analyses were statistically

examined using Analysis of Variance (ANOVA) and Tukey test. The results showed that the

fruits salad formulated with stevioside represents a great alternative to sucrose replacement,

adding natural nutritional value and maintaining its quality characteristics during the 21 days

of storage.

KEYWORDS: minimally processed product, fruit salad, edulcorates, stevioside, sensorial

analysis.

1. INTRODUÇÃO

As frutas são comumente comercializadas pelos agricultores familiares na sua forma in

natura. Entretanto, através do processamento agroindustrial da produção é possível desenvolver

produtos com maior valor agregado como compotas, geleias, doces em massa, frutas

desidratadas e frutas em calda, contribuindo para o aumento da renda das famílias (KOPF,

2008).

Mais recentemente, as frutas passaram a ser também comercializadas apenas picadas e

embaladas, com ou sem adição de calda, sendo então consideradas produtos minimamente

processados e prontos para consumo. Devido à busca por uma alimentação saudável, com

qualidade sensorial, contendo produtos pouco processados e com alto valor nutritivo, o

consumo de frutas nessa forma vêm tendo um crescimento exponencial no mundo e também no

Brasil, sendo produtos muito valorizados no mercado (KOPF, 2008). Em função das

características de fácil deterioração das frutas e hortaliças frescas as agroindústrias tem

procurado meios de conservação mais eficazes, utilizando métodos modernos e combinados,

como a utilização de atmosfera modificada e controlada, embalagem a vácuo e com controle da

umidade relativa (LINS, 2014).



65

Os métodos mais utilizados para a conservação das frutas, incluem a diminuição de

atividade de água com o acréscimo da calda (água e sacarose) e pasteurização, a fim de que não

haja desenvolvimento de microrganismos patogênicos e deteriorantes, abaixamento do pH com

adição de ácido cítrico e um tratamento térmico brando (branqueamento) nas frutas (KOPF,

2008). Quando se utiliza apenas o branqueamento, que é um tratamento térmico menos rigoso

do que a pasteurização, é necessário que o produto fique armazenado em refrigeração para que

se obtenha uma conservação segura e que garanta uma vida de prateleira de pelo menos 21 dias,

o que possibilita a sua comercialização. Nesse caso, pode-se também adicionar solutos, que

interagem quimicamente com as moléculas de água diminuindo a disponibilidade das mesmas

e dificultando o crescimento microbiano. Os principais solutos adicionados são sal (NaCl) e

áçucar (sacarose) ou até adoçantes sintéticos ou naturais.

Segundo a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA, 2008), os adoçantes

são produtos especificamente formulados para conferir sabor doce aos alimentos e bebidas,

sendo a sacarose (açúcar de cana) o principal exemplo. Os adoçantes dietéticos também

chamados de edulcorantes conferem doçura, mas sem possuir sacarose na composição, uma vez

que são elaborados para atender às necessidades de pessoas em dieta alimentar e com restrição

a carboidratos simples. Os edulcorantes, tanto os artificiais como os naturais vêm sendo usados

nos produtos para substituir a sacarose em vista de um alimento menos calórico. Eles são

substâncias químicas responsáveis pelo sabor adocicado e normalmente possuem um poder

adoçante muito superior ao da sacarose, sendo necessária uma dosagem menor para obter a

mesma doçura (DEOSEN, [?]).

O esteviosídeo, conhecido comercialmente como estévia é um edulcorante natural

extraído da planta Sul Americana Stevia rebaudiamv, composto por rebaudiosídeos e

glicosídeos terpênicos, com poder de doçura relativo 300 vezes maior que a sacarose. Tem uma

ampla gama de utilização por ser um adoçante nutritivo, estável a tratamento térmico rigoroso

e em meio ácido, sendo aplicado em segmentos como adoçantes de mesa, gomas de mascar,

balas, bombons, bebidas, gelatinas, pudins, sorvetes, iogurtes, e geleias. Segundo Cadena

(2012) o esteviosídeo quando usado em grandes quantidades pode apresentar sabor residual

amargo acentuado, porém pesquisa e estudos foram realizados para que esta característica

negativa possa ser mascarada, através do desenvolvimento de um extrato com uma maior

concentração de rebaudiosídeo do tipo A, apresentando uma propriedade de sabor mais

agradável do que as demais substâncias.



66

Considerando que o maior consumo de frutas traz benefícios tanto para os

consumidores, como para os produtores, este trabalho tem como objetivo apresentar alternativas

que possibilitem o consumo de frutas em calda com processamento minimo por um número

maior de consumidores, através da substituição de açúcares pelo edulcorante esteviosídeo. O

produto desenvolvido com o esteviosideo, que é um aditivo natural, poderá ser consumido por

pessoas em dieta e reeducação alimentar, sem perder as características de um produto saudável.

Será estudada a concentração ideal de adoçante através de testes afetivos, onde serão

avaliados aparência, aroma, textura, sabor e sabor residual, em função da sua absorção pelas

frutas. Para determinar a vida útil do produdo sob refrigeração serão realizadas períodicamente

análises sensoriais, análises físico-químicas e microbiológicas.


2.1 Elaboração da salada de frutas

As frutas utilizadas no projeto foram banana Nanica, mamão Formosa, maçã Fuji,

manga Tommy e goiaba vermelha, comprados em mercados na região de Campinas/SP, todas

apresentaram grau de maturação similar, pouco maduro, com boa aparência e consistência. O

processamento do produto foi realizado de acordo com as etapas do fluxograma representado

na figura 1. Realizou-se o branqueamento químico com solução de sal e vinagre, conforme a

metodologia de Kopf (2008). Foram elaborados três tratamentos da calda com diferentes

concentrações de edulcorante, utilizando a referência de SST da sacarose (15°, 25°, 35°Brix) e

a conversão equivalente para o edulcorante. Os aditivos utilizados foram ácido cítrico, ácido

ascórbico em grau alimentício e o edulcorante esteviosídeo (estévia) fornecido pela empresa

Stevia Natus. A formulação e a composição dos três tratamentos podem ser conferidas na tabela

2. Com a finalidade de garantir a segurança microbiológica aplicou-se tratamento térmico de

85°C/5 minutos nas caldas formuladas, de acordo com processamento sugerido em Kopf

(2008). Após o tratamento termico as caldas foram resfriadas em geladeira a temperatura de 6

a 10°C até atingir a estabilidade térmica e assim possibilitar a adição das frutas.



67

Figura 2: Fluxograma de desenvolvimento da salada de frutas em calda acrescido de formulação e edulcorante.

Tabela 2: Formulação geral para os três tratamentos.

Ingredientes Tratamento 1 (%) Tratamento 2 (%) Tratamento 3 (%)

Edulcorante 7,86 12,22 18,33

Água 47,14 42,70 36,66

Ácido cítrico 0,20 0,20 0,20

Ácido ascórbico 0,04 0,04 0,04

Frutas 44,76 44,76 44,76



68

2.2 Análises sensoriais

As análises sensoriais foram realizadas com um total de 124 provadores voluntários,

não treinados, com idade entre 18 e 56 anos. Inicialmente foi realizado o teste afetivo de

aceitação/preferência, das amostras com as 3 diferentes concentrações de edulcorante, com 64

provadores, utilizando uma escala hedônica não estruturada de 9 cm, com pontos extremos de

“desgostei muitíssimo” e “gostei muitíssimo”. Foram avaliados os atributos: aparência, aroma,

sabor, textura e impressão global, com objetivo de selecionar a concentração de edulcorante

que seria avaliada em vida útil.

Nas amostras preparadas com a concentração selecionada foi realizado o teste sensorial

afetivo com um grupo de 60 julgadores, para estabelecer a aceitação das amostras que foram

armazenadas em refrigeração por 2, 7, 14 e 21 dias. Foi apresentado uma escala hedônica

estruturada de 9 pontos: 9 – gostei muitíssimo a 1 – desgostei muitíssimo e avaliou-se os

atributos aparência, aroma, sabor, sabor residual, textura e impressão global. Foi mantida a

ordem de distribuição das amostras para todos os provadores, de acordo com os dias

cronológicos de armazenamento, a fim de evitar qualquer desvio de resultados por rejeição

pelos julgadores das amostras sequenciais. Nos dois tipos de testes as amostras foram

apresentadas em copos descartáveis transparentes de 50 ml, codificados com algarismos

numéricos aleatórios de três dígitos, contendo aproximadamente 30 g de salada de frutas (duas

colheres de sopa), em temperatura de refrigeração (6 a 10°C). A avaliação dos resultados foi

realizada estatisticamente por análise de variância (ANOVA) e as médias dos atributos foram

comparadas pelo teste de Tukey para verificar se houve ou não diferença a 5% de significância.

2.3 Análise microbiológica

A amostra selecionada pela análise sensorial como a preferida, foi submetida à pesquisa

microbiológica inicial de Coliformes a 45°C/g e Salmonella spp/25g, através da metodologia

M06 – IN n° 62 de 26/08/2003 – MAPA, M56 – AOAC Official Method 2011.03 Salmonella

in Foods, VIDAS Immuno-Concentratiom Salmonella (ICS)/ VIDAS Salmonella Method,

SLM e conforme a Resolução RDC Nº 12 de 02 de Janeiro de 2001.

2.4 Análises físico-químicas

As análises físico-químicas foram realizadas com a finalidade de acompanhar as

transformações ocorridas nas frutas do tratamento selecionado, durante o período de



69

armazenamento. As identificações de pH e sólidos solúveis totais (SST em °Brix) foram

realizados de acordo com as Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz.


3.1. Análises sensoriais

Na tabela 3, são apresentadas as médias de aceitação e preferência para os atributos

aparência, aroma, sabor, textura e impressão global da análise sensorial das saladas de frutas,

contendo diferentes concentrações de adoçante esteviosídeo. Na análise estatística dos dados,

para avaliação dos atributos, quanto maior a média atingida pelas amostras, maior é sua

preferência. As médias seguidas pela mesma letra não diferiram estatisticamente entre si em

nível de 5% de probabilidade.

Tabela 3: Médias de preferência por atributos da análise sensorial das amostras com 15% °Brix (A), 25% °Brix

(B) e 35% °Brix (C).

A amostra B, contendo 25% °Brix de estévia apresentou maior aceitação nos atributos

aparência, impressão global e textura, e a amostra A obteve maior média nos atributos restantes,

como aroma, sabor. A amostra com concentração de 35% °Brix obteve a menor média em todos

os atributos. Para seleção da amostra, foi usado o atributo impressão global, e a tabela 3 mostra

que as amostras A e B não diferiram entre si ao nível de 5% de significância. Como a amostra

A com 15%°Brix foi mais aceita pelos julgadores do que a C, ela foi escolhida para seguir para

as próximas etapas do estudo.

Atributos Amostra A Amostra B Amostra C

Aparência 6,44 a 6,50 a 6,41 a

Aroma 6,75 a 6,45 a 6,16 a

Sabor 6,17 a 6,12 a 5,42 a

Textura 6,69 a 6,78 a 6,08 a

Impressão Global 6,67 a 6,61 a 5,72 b



70

Os resultados de aceitabilidade do edulcorante estévia neste estudo foram superiores aos

resultados em relação ao sabor encontrados por Cardoso (2010) , Cardoso e Cardello (2003) e

Biacchi (2006).

As amostras de salada de frutas preparadas para realização do teste sensorial de vida útil

para 2, 7, 14 e 21 dias em suas embalagens plásticas estão ilustradas na figura 3.

Figura 3: Amostras de salada de frutas durante o período de armazenamento de 21 dias

Os resultados para o teste de vida útil podem ser observados na tabela 4, onde estão as

médias calculadas usando o teste de Tukey para o sabor residual, atributo usado para analisar a

aceitabilidade do produto armazenado por 21 dias.

Tabela 4: Médias de aceitação em relação ao período de armazenamento das amostras de saladas de

frutas.

Foi utilizado o sabor residual como atributo para determinar a vida útil, pois segundo

Cadena (2012) e Biacchi (2006) que realizaram testes com o edulcorante estévia em seus

estudos, estes apresentaram uma mudança significativa no sabor durante o período de

armazenamento. Porém, com os resultados obtidos nesta pesquisa, foi possível observar que

mesmo após 21 dias a aceitação pelo sabor residual se manteve acima da média com 6,18,

diferenciando da média alcançada por Cadena(2012), 4,05. Essa variação pode estar associada

às distintas características entre as matrizes de aplicação do edulcorante. A análise de variância

das notas de aceitação no teste sensorial revelou que não houve diferença significativa (p <

0,05) entre os produtos com 2, 7 e 21 dias de armazenamento. Apenas a amostra com 14 dias

de estocagem diferiu significativamente. A média geral em torno de 6,14 mostra que todas as

Atributo 02 dias 07 dias 14 dias 21 dias

Sabor Residual 6,43 a 6,58 a 5,38 b 6,18 ab



71

saladas obtiveram boa aceitação (entre gostei ligeiramente e gostei moderadamente), indicando

que mesmo a salada com 21 dias foi aceita e o sabor residual não teve alteração significativa

durante o tempo do estudo.

1.1. Análises microbiológicas

As análises microbiológicas realizadas na amostra selecionada pelo teste sensorial com

15% °Brix, apresentou os resultados para Coliformes < 1,0 x 101 UFC/g e ausência para

Salmonella. A pesquisa foi realizada com os microrganismos indicadores de qualidade

(FORSYTHE, 2002). Conclui-se pelos resultados encontrados que as amostras analisadas não

possuem contaminação, e estão de acordo com os limites definidos pela legislação brasileira, a

Resolução RDC Nº 12 de 02 de Janeiro de 2001 e os padrões microbiológicos pela Resolução

CNNPA n°12, de 1978.

1.2. Análises físico-químicas

A amostra com concentração de 15%°Brix, selecionada por meio de análise sensorial

como a preferida foi submetida a análises físico-químicas de pH durante todo o período de

armazenamento, como ilustra a tabela 5.

Tabela 5: Resultados de pH durante o período de armazenamento.

Dia pH

0 3,99

2 4,00

7 4,07

14 4,10

21 4,13

De acordo com os resultados apresentados na tabela 5, pode-se observar uma média de

4,07, semelhante ao resultado encontrado por Cardoso et al. (2010) e Cól; Souza, (2014) de

4,03 e 4,05 respectivamente, indicando o frescor do produto, originado do uso de matéria-prima

em boas condições de consumo e a quantidade ideal de conservadores ácidos, entretanto, foi



72

possível notar um aumento no pH da calda durante a estocagem, o que ocorreu devido à

absorção dos ácidos pelos frutos. O valor obtido de pH é desejável, pois sendo inferior a 4,5

inibe e limita o crescimento de microrganismos patogênicos e deterioradores (MENEZES et

al., 1980). Este resultado encontrado de pH agrega outro benefício, pois previne e minimiza o

escurecimento enzimático. Quando se utiliza uma combinação dos ácidos naturais das frutas

com outros adicionados, como o ácido ascórbico, ocorre a redução das quinonas, substâncias

responsáveis pela formação de melanoidrinas caracterizadas pela coloração marrom-escura na

superfície das frutas, formadas pela oxidação de compostos fenólicos com a ação das enzimas

polifenoloxidase (PPO) auxiliadas pelo oxigênio (MENEZES et al., 1980). O uso do ácido

ascórbico como antioxidante, além de ser totalmente seguro para o consumo humano, pode

aumentar o teor de vitamina C de certas frutas e hortaliças (CARDOSO et al., 2010).

O comportamento dos sólidos solúveis totais da calda pode ser observado através da

figura 4, que mostra as variações ocorridas durante os 21 dias de armazenamento sob

temperatura de refrigeração (8°C).

Figura 4: Comportamento dos sólidos solúveis totais (SST/°Brix) durante 21 dias de

armazenamento

Neste caso não houve uma variação muito grande da concentração inicial das caldas em

relação a final, esses dados diferem dos resultados de Cardoso et al. (2010) que observou uma

redução de 20% dos sólidos já no primeiro dia, porém, depois, manteve-se constante até os 21

dias.

Os resultados obtidos neste estudo tem justificativa no fato do uso do esteviosídeo como

substituto da sacarose. Como seu poder de dulçor é cerca de 280 vezes maior que da sacarose,

com uma quantidade muito menor de sólidos foi obtida a mesma equivalência de dulçor. A

8,5 8,5

8,1

7,4

6,76,5

7

7,5

8

8,5

9

0 2 7 14 21

Bri

x %

Dias de armazenamento



73

concentração de 15% Brix para a sacarose equivale a 8,5% Brix para a estévia, portanto a

concentração inicial de SST da calda difere pouco da concentração inicial de SST das frutas

que compõem o produto, consequentemente não exercendo pressão osmótica sobre as frutas, e

assim não tendo diluição do meio. Apenas aos 21 dias foi possível observar que a concentração

cai levemente. As causas desta variação, com base em resultados semelhantes encontrados por

Cardoso et al. (2010) é que pode haver uma utilização de açúcares ainda na respiração, de ácido

cítrico para o ciclo de Krebs, e ácido ascórbico para evitar a oxidação enzimática, na

continuação do metabolismo celular das frutas, ou até mesmo irregularidades de maturação das

frutas.

4. CONCLUSÃO

A busca pelo aperfeiçoamento de produtos que possibilitem o consumo por um número

maior de pessoas sempre apresenta novas oportunidades e possibilidades para pesquisadores e

para a indústria. Este estudo confirmou o esteviosídeo, edulcorante natural, como uma

possibilidade de substituto da sacarose na calda da salada de frutas, garantindo a integridade

das características do produto, sem apresentar sabor residual amargo. A amostra submetida à

estocagem de até 21 dias, apresentou resultados satisfatórios em relação ao sabor residual, de

acordo com as análises sensoriais. A aplicação de processos mínimos e métodos combinados

de conservação, como branqueamento, pasteurização da calda, acidificação do meio e

refrigeração, aumentaram a vida útil da salada de frutas, mantendo suas características. As

análises microbiológicas confirmaram um produto isento de microrganismos patogênicos e

deteriorantes, comprovando a higiene durante o processamento e manipulação do produto,

seguindo os padrões de segurança higiênicos sanitários apresentados na legislação.

Os resultados das análises físico-químicas para o pH mostraram um comportamento

similar para a sacarose, porém para as análises de °Brix apresentaram resultados diferentes,

devido a quantidade de sólidos solúveis presentes na sacarose e no esteviosídeo, mas

obedecendo os critérios estabelecidos pela legislação.

A partir deste estudo inicial utilizando a estévia como adoçante na calda da salada de

frutas, que apresentou resultados satisfatórios, ainda se fazem necessários mais projetos visando

o desenvolvimento de outras matrizes para aplicação deste edulcorante natural, em outras

condições de concentração e temperatura, a fim de aumentar o consumo de produtos que

possuem edulcorantes naturais por mais pessoas em restrição alimentar.



74


ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária). Resolução CNNPA, n° 12, de 1978.

Díspõe sobre as compotas e/ou fruta em calda. Disponível em: <

http://www.anvisa.gov.br/anvisalegis/resol/12_78_compota.htm>. Acesso em: 26 mar. 2016.

ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária). Resolução RDC n° 18, de 24 de março

de 2008. Dispõe sobre o “Regulamento técnico que autoriza o uso de aditivos edulcorantes em

alimentos, com seus respectivos limites máximos”. Disponível em: <

http://portal.anvisa.gov.br>. Acesso em: 26 mar. 2016.

ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária). Resolução CTA, n° 05, de 1979.

Definição de frutas em conserva. Disponível em: . Acesso em: 26 mar. 2016.

BIACCHI, S. M. Análise qualitativa e sensorial de edulcorantes em bolo caseiro. Trabalho final

de graduação, Centro Universitário Franciscano do Rio Grande do Sul, Brasil, 2006. BORGES,

P. K, S. Perfil sensorial e aceitação de pães formulados com prebióticos. Tese de Mestrado,

Universidade Estadual Júlio de Mesquita Filho, Brasil, 2012.

CADENA, R. S. Néctar de manga (Mangifera indica L.) adoçado com diferentes edulcorantes:

perfil sensorial descritivo, tempo-intensidade e estudos de consumidor. Tese de Doutorado,

Universidade Estadual de Campinas, Brasil, 2012.

CARDOSO, W. S; PINHEIRO, F. A; PEREZ, R; PATELLI, T; FARIA, E. R. Desenvolvimento

de uma salada de frutas: da pesquisa de mercado à técnologia de alimentos. Departamento de

Bioquímica, Universidade Federal de Viçosa-UFV, Viçosa – 17 MG, Brasil, Jun.2010.

Disponível em: . Acesso em: 25 mar. 2016.

CARDOSO, J. M. P; CARDELLO, H. M. A. B. Potência edulcorante, doçura equivalente e

aceitação de diferentes edulcorantes em bebida preparada com erva-mate (llex paraguariensis

ST. HIL.) em pó solúvel, quando servida quente. Alimentos e Nutrição. v.14, n.2, p. 191-197,

2003.

DEOSEN, B. Adoçantes, quais os tipos disponíveis? Aditivos e Ingredientes, China, [?].

Disponível em: < http://www.insumos.com.br/aditivos_e_ingredientes/materias/721.pdf>.

Acesso em: 26 mar. 2016.



75

FORSYTHE, S. J. Microbiologia da Segurança Alimentar. 1ed. Porto Alegre: Artmed, 2002.

FRANCO, B. D. G. M; LANDGRAF, M. Microbiologia dos Alimentos. 1ed. São Paulo:

Atheneu, 2008.

MENEZES, H. C; DRAETTA, I. S; SALES, A. M; LEITÂO, M. F. F; CAMPOS, S. D. S;

CABRAL, A. C. D; ORTIZ, S. A; MADI, L. F. C; SOLER, R. M; GAZETA, E. F. Frutas

tropicais e aspectos tecnológicos: Alguns aspectos tecnológicos das frutas tropicais e seus

produtos. 10ed. Governo do Estado de São Paulo: ITAL, 1980.

LINS, A. D. F; LIMA, A. L. R; MORAES, M. S; SAMPAIO, A. C. F; COSTA, M. L;

QUIRINO, D. J. G. Qualidade microbiológica de salada de frutas comercializadasem três

municípios do Cariri Cearense. Agropecuária técnica (AGROTEC), v. 35, n.1, p. 203-207,

2014. (ISSN: 0100-7467).

KOPF, C. Técnicas de processamento de frutas para a agricultura familiar. Boletim técnico.

1ed. Paraná: Unicentro, 2008.

SOUZA, F. G; CÓL, C. D. Elaboração, qualidade físico-química, microbiológica e sensorial da

salada de frutas em calda. Revista brasileira de produtos agroindustriais, v. 16, n.3, p. 313-317,

2014. (ISSN: 1517-859).



76

ESTUDO DA VIABILIDADE DA PRODUÇÃO DE RECURSO ENERGÉTICO

ATRAVÉS DE REJEITOS AGROPECUÁRIOS VIA OBTENÇÃO DE BIOGÁS

LODIS, A. M.

ARANTES, M. M. K.

PAULA, V. I.


RESUMO:

O Brasil está no ranking dos maiores produtores agropecuários do mundo, como consequência

gera grandes quantidades de detritos orgânicos (esterco). Frente a este obstáculo inerente, o

biodigestor se expõe como uma possibilidade para o tratamento desses detritos, promovendo a

redução do seu potencial poluidor e gerando uma mistura gasosa com elevado potencial

energético, composta principalmente pelo gás metano (CH4), denominada biogás. Na vertente

econômica, o biogás já é competitivo em vista de outras fontes alternativas, como a energia

solar e até a geração a diesel, por exemplo. No presente trabalho, desenvolveu-se e aprimorou-

se protótipos de biodigestores em escalas laboratoriais, modelo Upflow anaerobic sludge

blanket (UASB), com o intuito de avaliar o seu rendimento em produção de biogás para os

diferentes tipos de biomassa tratadas. Como resultado principal, obteve-se aproximadamente

83% de rendimento da sua produção a partir de detritos da suinocultura, em relação ao

referencial teórico. Além disso, através da caracterização das biomassas da avicultura,

bovinocultura e suinocultura, pode-se traçar o perfil e analisar criticamente o potencial

energético de cada uma delas, ratificando os resultados obtidos no biodigestor e concluindo a

viabilidade do mesmo para o tratamento dos dejetos da suinocultura.

PALAVRAS - CHAVE: biodigestor, biogás, caracterização da biomassa agropecuária.

ABSTRACT:

Brazil ranks the world’s biggest agricultural producer, as a consequence it generates great

quantity of organic debris (manure). Facing with this inherent obstacle, the biodigestor allows

the possibility of treatment of these debris, promoting the reduction of its polluting potential

and generating a gaseous mixture with high energetic potential, compose mainly of methane

gas (CH4), named biogas. On the economic side, the biogas is already competitive according



77

to other alternative sources, such as the solar energy and also diesel generator, for instance. In

the present study, developed and improved prototypes of biodigestor in laboratory scales,

standard Upflow anaerobic sludge blanket (UASB), in order to evaluate its performance of

production of the biogas from different types of biomass treated. As the main result, obtained

approximately 83% in the production efficiency related to the pig farming debris, in relation to

theoretical background. In addition, through the description of poultry framing biomass, beef

arming and pig farming, may elaborate a profile and analyze the energetic potential in each one

of them critically by ratifying the results obtained from the biodigestor and completing the

viability of it for treating the pig farming debris.

KEYWORDS: biodigestor, biogas, description of agricultural biomass.

1. INTRODUÇÃO

A fim de suprir o aumento significativo no consumo de energia elétrica devido a

demanda tecnológica, difunde cada vez mais a preocupação e o cuidado com o meio ambiente

e revela um grande desafio contemporâneo; a urgência por recursos energéticos e tecnologias

sustentáveis, que reduzam as proporções de impactos socioeconômicos e culturais (AQUINO,

2014).

A produção de biogás surge como uma alternativa complementar a oferta de energia,

visando o atendimento às necessidades dos setores agrícola e agropecuário, os quais apresentam

grande potencial para consumo e produção do mesmo, bem como para estudo das ferramentas

de qualidade.

A combinação de poluição nas áreas rurais e a expansão dos sistemas confinados

suinícola e avícola no país, têm resultado no aumento da produção de dejetos os quais são,

muitas vezes, lançados irregularmente em rios, mananciais e lençóis freáticos (ANGONESE,

2004). O despejo incorreto desses resíduos em rios, lagos ou no meio ambiente, produz e libera

gases contribuintes ao efeito estufa, como o dióxido de carbono (CO2) e gás metano (CH4).

Porém, quando bem manejados, podem ser uma alternativa benéfica de proveito do poder

energético dos estercos ou, podem ainda ser aplicados como, fertilizantes e alimento para outras

espécies (OLIVEIRA, 2004).

A recuperação de uma tonelada de dióxido de carbono corresponde a um crédito de

carbono à empresa não emissora e/ou absorvedora do gás na atmosfera (PEREIRA, 2005). As

potencialidades e desafios dessa tecnologia garantem um desenvolvimento sustentável e



78

oferecem recursos menos honerosos para a sua implantação, proporcionando energia limpa e

distribuição correta dos efluentes gerados.


O estudo baseou-se no sequenciamento da proposta de iniciação científica de 2015-2016

“Estudo e Otimização do Processo Químico de Obtenção de Biogás Via Método Mecânico-

Biológico” do programa institucional de pesquisa e extensão do Centro Universitário Padre

Anchieta.

Os parâmetros da construção do reator foram estabelecidos com o propósito de

apresentar um esquema de baixo custo. Ao longo dos experimentos foram criados 5 protótipos

diferentes de biodigestores em sistema de “batelada” e com os volumes de operação variados,

o que proporcionou o aperfeiçoamento dos materiais, técnicas e ademais apresentar dados em

paralelo para o estudo.

O projeto consiste em um reator anaeróbio de manta de lodo com fluxo ascendente

(Upflow anaerobic sludge blanket - UASB), com sistema em batelada (CHERNICHARO,

2000). Esse modelo dispensa o uso de enchimentos por reter biomassa concentrada e de alta

atividade metanogênica, permitindo a condução das análises de otimização com maior rigor.

1.1.Preparo da “massa” de teste padrão

O biogás obtido a partir de dejetos orgânicos é constituído, principalmente, por metano

(CH4), dióxido de carbono (CO2), gás amônia (NH3), sulfeto de hidrogênio (H2S) e nitrogênio

(N2).

Para a composição do biodigestor considerou-se os materiais mais comumente

encontrados nos setores agrícola e agropecuário. Foram utilizadas matérias-primas que

compreenderam uma classe de tipos de resíduos para a fermentação anaeróbia, sendo elas:

dejetos suínos, bovinos e avícola. Tais materiais orgânicos foram obtidos em sítio familiar de

atividade rural (Sítio das Palmeiras) localizado na cidade de Tuiuti-SP. A alimentação diária

dos animais segue uma dieta regular para cada espécie, assegurando o padrão dos resultados

analíticos.

1.2.Materiais para Construção de Biodigestores Anaeróbicos

Utilizou-se os seguintes materiais para construção dos protótipos: Biodigestor (1)-

Recipientes de polietileno 20L, mangueiras PVC, válvula para saída de gás, manômetro e rolhas

de cortiça. Biodigestor (2)- Garrafas pet 2L e bexigas de látex. Biodigestor (3)- Recipientes de



79

plástico 5L, proveta graduada, espigões ¾ de poliuretano e mangueiras PVC. Biodigestor (4)-

Barril de inox 5L, válvulas pneumáticas, anéis de teflon, borracha, manômetro de escala 0 –

2psi Kg/cm2 e mangueira de borracha sintética. Biodigestor (5)- balde de aço 20L, manta de

lã de rocha, válvulas pneumáticas, anéis de teflon, borracha, termômetro, manômetro de escala

0 – 2psiKg/cm2 e mangueira de borracha sintética.

1.3.Trajetória Inicial e Alimentação dos Biodigestores

Na primeira fase do projeto foi construído um reator de capacidade para 20L. O

biodigestor (1) foi alimentado com 8Kg de material orgânico. A primeira massa testada foi

dejetos suínos, sendo esta também o principal componente de estudo. A concentração da

matéria bruta utilizada no primeiro experimento foi de 77,8%. O primeiro biodigestor

apresentou algumas falhas iniciais, quanto a, leitura do instrumento de medição de pressão,

prejudicando a demanda de tempo para avaliação. Enquanto o projeto principal foi sendo

aperfeiçoado, foram realizados outros protótipos em menor escala.

O segundo biodigestor foi feito para que se pudesse apresentar dados em paralelo ao

primeiro projeto, obtendo os primeiros resultados qualitativos da fermentação anaeróbia. Trata-

se de um sistema simples, de uma unidade de 2L, com uma saída para o gás, que será retido por

uma câmara de ar. Foi possível observar a eficácia de teores diferentes dados num mesmo

período de tempo. Alimentou-se o biodigestor (2) com uma massa total de 0,8kg.

Arquitetou-se o terceiro biodigestor em menor escala, intentando-se a obtenção de dados

quantitativos e parâmetros de recheios diversificados. Para esse modelo construiu-se dois

esquemas, um que, consiste em um complexo de duas unidades, sendo o primeiro recipiente

para receber a matéria orgânica e o segundo para acoplar o gás gerado. Ainda nesse reservatório

há uma saída para um conector até um manômetro de tubo fechado do tipo “U” o qual promove

a leitura da quantidade de gás produzido. O segundo esquema diferencia-se pela ausência do

segundo reservatório.

Foi possível gerenciar vários experimentos ao mesmo tempo, em circunstância de custo

de material e quantidade reduzida de matéria-prima. Alimentou-se o esquema 1 com 4kg de

massa para um recipiente de 5L, sendo a sua concentração igual a 80%. No esquema 2 efetuou-

se diversos testes com massa total de 3,0Kg nas seguintes concentrações de matéria orgânica,

80%, 75%, 60%, os quais permitiram a determinação quantitativa de biogás.

O quarto tipo foi elaborado com recipiente de inox, o material foi escolhido devido a

sua alta condutividade térmica, e eficiência no aproveitamento da energia solar para o seu



80

aquecimento. O biodigestor (4) foi abastecido com 3,0Kg de matéria orgânica à 80%. Logo nos

primeiros dias o manômetro já apontou atividade gerada pelos gases da primeira fase

fermentativa, aprovando o sistema e a vedação dos componentes.

Ao último experimento apeteceu uma escala maior, em concordância ao êxito do quarto

biodigestor. A dessemelhança entre ambos está no reator de aço, com 20L de capacidade

volumétrica, mais o acréscimo de um termômetro tipo espeto e envoltório de manta de lã de

rocha com 15mm de espessura. Administrou-se e registrou-se as temperaturas aderentes ao

processo. A fim de se evitar oscilações na temperatura interna do biodigestor, utilizou-se um

isolamento térmico, o qual revelou-se eficiente, mantendo a temperatura constante. O reator

anaeróbio foi alimentado com 16Kg de resíduo suíno puro, devido a sua elevada taxa de

umidade intrínseca, não havendo necessidade de diluição.

Figura 1: Linha de Biodigestores- Reator Anaeróbio UASB.

1.4.Caracterização da Matéria-Prima

Empreendeu-se as análises de Umidade (UM), Sólidos Totais (ST), Sólidos Voláteis

(SV), Cinzas, Proteína Bruta (PB), Nitrogênio Total (N), Potencial Hidrogeniônico (pH) e

Demanda Química de Oxigênio (DQO), as quais contribuíram para a caracterização dos



81

diferentes substratos destinados à biodigestão. Os locais de realização das análises foram o

laboratório de química do Centro Universitário Padre Anchieta e a Estação de Tratamento de

Efluentes (E.T.E) do munício de Valinhos. O período de coleta dos dados foi referente ao

primeiro semestre do ano de 2016. Todas as análises foram realizadas com os dejetos genuínos

(alimentação) e residuais (saída).

1.4.1. Determinação de Teor de Umidade (UM) e Sólidos Totais (ST).

Para a determinação do teor de umidade empregou-se o método de acordo com as

Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz (IAL, 1985), perda por dessecação (umidade) –

secagem direta em estufa à 105ºC. Equação do Teor de Umidade (I).

%UM = {[(Cd.+Am. peso inicial)-Rp.]

m.am} ×100 (I)

Os valores obtidos pela equação (I), possibilitaram a efetividade do cálculo do Teor de

Sólidos Totais, conforme a equação (II).

%ST = 100% - %UM (II)

1.4.2. Determinação do Teor de Cinzas e Sólidos Voláteis (SV).

Para a determinação do teor de cinzas e sólidos voláteis, aplicou-se o método de Resíduo

por Incineração, proposto por (AOAC, 1996). O cálculo é representado pela equação do Teor

de Sólidos Voláteis aparente (III).

%SV aparente= {[(Cd.+Am. peso inicial)-Rp.]

m.am} ×100 (III)

Subtraindo-se o valor encontrado pela equação (I) da equação (III), obtém-se o valor

real de sólidos voláteis, de acordo com a equação (IV).

%SV real= %SV aparente - %UM (IV)

A razão do teor de sólidos voláteis pelos sólidos totais, pode ser expressa pela equação

(V).



82

%SV = %SV real

% ST× 100 (V)

Com base nos resultados obtidos pela equação (III), calculou-se o Teor de Cinzas através

da equação (VI).

%Cinzas = 100% - %SV aparente (VI)

1.4.3. Determinação de Nitrogênio Total (N) e Proteína Bruta (PB)

A determinação do teor de Nitrogênio Total e Proteína Bruta se fundamentou a partir da

metodologia proposta por Kjeldahl em 1883, descrita no Manual de Normas Analíticas do

Instituto Adolfo Lutz (IAL, 1985). Equação do Teor de Nitrogênio (VI).

%𝐍 = (𝐕.𝐠𝐚𝐬𝐭𝐨 × 𝐌𝐭 × 𝐅𝐂𝐏 × 𝟏𝟒 × 𝟏𝟎𝟎

𝐦.𝐚𝐦 ) (VI)

Equação do Teor de Proteína (VII).

%PB = %N × FCP (VII)

Onde:

V. gasto = volume gasto (L), da solução de HCl utilizado na titulação.

Mt = Molaridade teórica do HCl utilizado na titulação.

FC = Fator de correção da solução de HCl utilizado na titulação.

FCP = Fator de conversão de proteína conforme o produto utilizado.

14 = Mol do Nitrogênio.

100 = Unidade de porcentagem.

m. am = Massa da amostra pesada (g).

Tabela 1 – Dados analíticos empregados na execução dos cálculos.

Amostras m. am (g) Mt (M) FCP FC

Aves 02 0,1 6,25 1,17

Bovino



83

Suíno

Fonte: Adaptado - Manual de Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz (IAL, 1985).

1.4.4. Determinação do Potencial Hidrogeniônico (pH) e Demanda Química de Oxigênio

(DQO)

Analisou-se o potencial hidrogeniônico (pH) em solução à 10%, e a Demanda Química

de Oxigênio (DQO) das amostras foi analisada na Estação de Tratamento de Efluentes (E.T.E)

Capuava Valinhos, de acordo com o Standard Methods for the Examination of Water and

Wastewater 22ª edição.


A seguir apresentamos os principais resultados obtidos pelo estudo proposto.

1.5. Da perspectiva do Projeto Piloto

No presente trabalho, apresentou-se uma perspectiva da geração do gás biometano.

Através do reator anaeróbio, pode-se obter dados qualitativos e quantitativos. Ao longo de todo

projeto foram construídos alguns sistemas de digestão anaeróbia para a adoção em prática do

estudo da viabilidade do biodigestor, como pode ser observado mediante a tabela 2.

Tabela 2 – Experimentos/ Biodigestores e Testes Propostos

Experimentos Biodigestor Matéria-Prima Teor (%) Teste

Biogás Resultado

1 1 Dejetos Suíno 77,8 Qualitativo Não conforme

2 2 Dejetos Suíno 25 Qualitativo Conforme




6 3 Dejetos Suíno 80 Quantitativo 83,27 %

7 3 Dejetos Bovino 80 Quantitativo 61,35 %

8 3 Dejetos Avícola 80 Quantitativo 14,36 %





84

Com a caracterização qualitativa observou-se a eficácia quanto à produção de biogás e

o proveito dos resíduos orgânicos provenientes dos dejetos suínos, bovinos e avícolas.

Na primeira fase do projeto houve algumas frustrações conformes primeiras tentativas

com o biodigestor (1). O mesmo não acusou nenhum trabalho exercido pela digestão anaeróbia.

Para o biodigestor (2) fora construído um sistema simples, intentando-se apenas o

apontamento do desprendimento de gases, mostrando resultados qualitativos. Também foi

possível observar a eficácia de diferentes teores, entre eles: 100%, 75%, 50% e 25%.

Os dados médios obtidos para determinação quantitativa do biogás foram dados pelo

biodigestor (3). Os resultados foram produzidos por um manômetro de tubo em “U”, o qual

possibilitou a leitura diária em volume (ml) de biogás gerado em função do tempo, os mesmos

estão representados pela tabela 3.

Tabela 3 - Volume (ml) de Biogás a partir de dejetos Suínos, Bovinos e de Aves.

Volume de Biogás (80%)

Tempo Suíno Bovino Avícola

1h 24ml 13ml 0ml

4h 110ml 62ml 5ml

8h 237ml 126ml 13ml

12h 375ml 190ml 32ml

24h 772ml 414ml 60ml

Os resultados do biodigestor (4) foram promissores, uma vez que, atingiu-se a pressão

de 0,55Kg/cm2 equivalente à 0,54 bar no 28º dia (pico mais alto), comprovando a presença de

biogás.

Findando o desempenho dos reatores, o biodigestor (5) se mostrou satisfatório durante

o período de confinamento da matéria orgânica. A leitura do manômetro foi de 0,8Kg/cm2

análogo à 0,784 bar, no pico mais alto. O isolamento térmico se mostrou eficiente mesmo nos

dias mais frios, a temperatura se manteve constante à 20°C, nos dias mais quentes aproveitou-

se do calor solar atingindo a temperatura de 30°C, conforme figura 4. A presença do gás metano

foi aprovada segundo teste de chamas, no qual houve a queima rápida, mas expressiva do gás

comburente.



85

Figura 2: Leitura no Manômetro e Termômetro/34° dia, -Biodigestor (5).

1.6.Do rendimento

O rendimento foi calculado pelo produto acumulado de biogás no período de 60 dias.

Na Tabela 4, observa-se a quantidade de biogás gerado em m3, a capacidade de produção de

biogás teórico, e o rendimento real percentual.

Tabela 4 - Rendimento Biogás produzido a partir de dejetos Suínos, Bovinos e de Aves.

Biomassa

80%

Tempo de

Residência

(Dias)

Biogás

produzido

(m3)

Produção de

Biogás

(m3/kg)

teórico

Teor de gás

metano CH4

produzido (%)

teórico

Rendimento

(%)

Avícola 60 0,013 0,049 Variável 14,36

Bovino 60 0,057 0,049 55% 61,35

Suíno 60 0,119 0,075 50% 83,27

Fonte: Adaptado - Manual de Biodigestão Winrock Internacional Brasil (OLIVER; et al, 2008).

1.7.Da caracterização dos dejetos

Na tabela 5 são apresentados os teores de Umidade (UM); Cinzas; Sólidos Totais (ST)

e Sólidos Voláteis (SV) obtidos nos experimentos.

Observa-se que os teores de umidade encontrados estão dentro da faixa esperada de 60%

a 90% do peso total do conteúdo (McKendry, 2002), e que dentre os Sólidos Totais (ST) a maior

parte são voláteis (SV), confirmando o elevado potencial energético das diferentes biomassas.

Pois, segundo Lucas Junior (1994), os SV são os responsáveis diretos pela produção de biogás,

quanto maior for a sua concentração, maior será a capacidade do biodigestor em produzir

biogás.



86

É importante ressaltar que dentre os três diferentes tipos de biomassa há também

diferença na concentração teórica de metano (CH4), conforme descrito na tabela 4. E, portanto,

apesar da biomassa avícola apresentar o maior percentual de sólidos voláteis, isso não quer dizer

que a mesma possua o maior potencial energético, pois, a sua concentração de metano é variável

de acordo com fatores de alimentação, criação, estação do ano, local, entre outros. Em

contrapartida, o teor de voláteis da biomassa suína apresenta a expectativa de concentração de

metano (CH4) em 50%, também descrito na tabela 4, tal fato nos faz compreender que a

biomassa suína, dentre as três estudadas, possui o maior potencial em produção energética de

gás metano (CH4).

Tabela 5 – Resultados obtidos dos teores de Umidade, Cinzas, Sólidos Totais e Voláteis nas diferentes biomassas.

Dejeto bruto UM (%) Cinzas (%) ST (%) SV (%)

Avícola 85,74 2,26 14,26 84,15

Bovino 83,21 6,77 16,79 59,68

Suíno 82,84 3,57 17,16 79,20

Na tabela 6 estão apresentados os valores encontrados de potencial hidrogeniônico (pH);

matéria-orgânica; nutrientes e Demanda Química de Oxigênio (DQO) nos diferentes tipos de

biomassa, antes e pós digestão.

Os resultados obtidos dos teores de pH são satisfatórios, tendo em vista que as bactérias

metanogênicas, produtoras de metano (CH4), têm o maior crescimento na faixa de pH próximo

de 7 (PECORA, 2006), isso indica também que o tempo de retenção, 60 dias, foi suficiente para

a ocorrência das 4 fases do processo fermentativo, realizado pelas bactérias (OLIVEIRA, 2004).

Como complemento disso, é possível observar também a redução da quantidade de

proteínas e nitrogênio da biomassa a ser alimentada em relação à biomassa residual, tal

acontecimento possivelmente se deva à utilização dos mesmos para o crescimento microbiano,

ou seja, no período observado de 60 dias, houve o consumo dos nutrientes e por consequência

a redução do teor de matéria-orgânica. Embora tenha se dado essa redução, os valores de saída

ainda permanecem elevados.

Tabela 6 - Médias (mg.L-¹) dos parâmetros observados de pH; Proteína Bruta (PB); Nitrogênio Total (NT) e

Demanda Química de Oxigênio (DQO) na alimentação e o efluente do biodigestor.

Tipo de Dejeto pH PB (mg.L-¹) NT (mg.L-¹) DQO (mg.L-1)

Entrada Avícola 7,56 45.600 7.300 189



87

Bovino 7,45 44.400 7.100 214

Suíno 7,90 56.300 9.000 227

Saída

Avícola 7,76 18.900 3.000 146

Bovino 7,31 14.700 2.300 168

Suíno 7,35 26.100 4.200 183

1.8. Da análise do Custo da Produção de Eletricidade via Biogás

A comparação entre os custos mínimo e máximo do biogás frente à outras formas

alternativas de energia, foi feita com base na tabela 7, a qual permitiu analisarmos que em

relação a outras formas de energia, tais como, energia solar e a diesel, o preço pago pelo biogás

é competitivo.

Tabela 7 – Comparação entre os custos mínimo e máximo do biogás frente a outras formas alternativas de energia.

Sistema Energia (R$/MWh)

Biogás 67 a 190

Fotovoltaico 200 a 400

Eólico 50 a 80

Biomassa 40 a 70

Motor Diesel 100 a 300

Micro Central Hidrelétrica 20 a 40

Fonte: Ministério de Minas e Energia – Prodeem (1999).

4. CONCLUSÃO

A análise de caracterização dos diferentes tipos de biomassa permite concluir que os

dejetos advindos da suinocultura possuem o maior potencial energético em termos de produção

de biogás e consequentemente metano (CH4), em relação aos demais dejetos estudados,

avicultura e bovinocultura.

A construção do biodigestor foi aprimorada com maior eficiência ao processo

fermentativo e, por conseguinte os resultados foram satisfatórios quanto ao rendimento de

biogás produzido, demonstrando a viabilidade da sua implementação no quesito de “baixo

custo”.



88

O protótipo proposto ainda é limitado quanto à destinação do gás produzido, pois para

utilização do mesmo faz-se necessário a remoção de algumas impurezas, tais como ácido

sulfídrico (H2S). Também não deve ser considerado um sistema definitivo para o tratamento

anaeróbio dos dejetos, pois, não é totalmente eficiente quanto a remoção de carga orgânica e

nutrientes. Uma possível solução para a destinação da biomassa residual é a sua utilização como

fertilizante orgânico na área agrícola, o que pode até ser considerado um ganho financeiro,

tendo em vista a possibilidade de venda.


AOAC (ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTS). Official Methods of

analysis of the Association of Official Analytical Chemists (method 900.02). Arlington:

A.O.A.C., 1996 chapter 44. p. 3.

ANGONESE, A. R.; et al. 2004; Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental.

Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1415-

43662006000300030>/ Acesso em: 05 fev. 2016.

AQUINO, T. G.; et al. 2014; Revista Científica da Faculdade de Educação e Meio Ambiente

5(1): p. 140-149, jan-jun, 2014. Disponível em:

<http://www.faema.edu.br/revistas/index.php/RevistaFAEMA/article/viewFile/221/171>.

Acesso em: 01 fev. de 2016.

CHERNICHARO, C. A. L. 2000; Reatores Anaeróbios. 2. ed. Belo Horizonte: Departamento

de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFMG, 2000. 245 p. (Princípios do tratamento

biológico de águas residuárias, 5).

IAL (Instituto Adolfo Lutz. Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz). v. 1: Métodos

químicos e físicos para análise de alimentos, 3. ed. São Paulo: IMESP, 1985. p. 98.99/ p.

105.106 p.122.123.124.p.381.382.383.

LUCAS JR., J. Algumas considerações sobre o uso do estrume de suínos como substrato para

três sistemas de biodigestores anaeróbios. 1994. 113p. Tese (Livre Docência) - Faculdade de

Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal.



89

MCKENDRY, P. Energy production from biomass (part 1): overview of biomass. Bioresource

Technology, Volume 83, Número 1, maio 2002, p. 37-46, 2002.

OLIVER, A. P. M.; et al. 2008; Manual de Biodigestão Winrock Internacional Brasil / Usaid.

Versão 2.0, Fevereiro/2008. Disponível em: <

http://www.ieham.org/html/docs/Manual_Biodigestao.pdf> Acesso em: 16 de Julho de 2016.

OLIVEIRA, P. A. V. de. Produção e aproveitamento do biogás. In: OLIVEIRA, P. A.V. de et

al. Tecnologias para o manejo de resíduos na produção de suínos: Manual de boas práticas.

Concórdia: Gestão Integrada de Ativos Ambientais, 2004. Cap. 4, p. 42-55.

PECORA, V. Implantação de uma unidade demonstrativa de geração de energia elétrica a

paritr do biogás de tratamento do esgoto residencial da USP – Estudo de caso, 2006. 152 p.

Dissertação de Mestrado – Programa Interunidades de Pós-Graduação em Energia da

Universidade de São Paulo – PIPGE.

PEREIRA M. L. Biodigestores: opção tecnológica para a redução dos impactos ambientais na

suinocultura. São Paulo, SP, 2005; Acesso em: 14 fev. 2016.

BARRA DE CEREAL SALGADA ELABORADA A PARTIR DE RESÍDUOS DO

PROCESSAMENTO DE UVA



90

BARRO, M. D.

MENDES, L. C.

BRETERNITZ, N. R.


RESUMO:

A quantidade de resíduos provinda do processamento de uvas causa enorme encargo ambiental,

visto que o bagaço (casca, semente e bitartarato de potássio) da uva pode ser reaproveitado na

elaboração de subprodutos com o intuito de diminuir o descarte desse resíduo, agregando valor,

reduzindo o passivo ambiental e contribuindo para a sustentabilidade de cadeias do

agronegócio. O presente estudo teve como objetivo desenvolver e caracterizar físico-

quimicamente uma barra de cereal salgada a partir dos resíduos de processamento da uva e

avaliar sua aceitação pelo público. Foram elaboradas três formulações nos sabores “tomate”,

“cebola e salsa” e “Natural”. Quanto ao sabor, as amostras de “tomate” e “cebola e salsa”

obtiveram as maiores médias. As barras de cereal foram caracterizadas quanto ao teor de

lipídeos, acidez, umidade e cinzas. Análise sensorial de aceitação com escala hedônica de 9

pontos e intenção de compra foi aplicada à 62 julgadores. Os produtos apresentaram coloração

característica dos condimentos adicionados, porém foram pontuados como quebradiços,

constatando a necessidade de melhoramento da textura. Quanto ao sabor, as amostras de

“tomate” e “cebola e salsa” obtiveram as maiores médias. As barras de cereal foram

caracterizadas quanto ao teor de lipídeos, acidez, umidade e cinzas. Análise sensorial de

aceitação com escala hedônica de 9 pontos e intenção de compra foi aplicada à 62 julgadores.

PALAVRAS-CHAVE: uva, resíduos, barras de cereal salgadas, análise sensorial, aceitação.

ABSTRACT

The amount of waste from grape processing, brings huge environment responsibility since

grape pomace (bark, seed, potassium bitartarate) can be reutilized for elaboration of by-products

with the intention of reduce the discard of this residue, adding value, reducing environmental

liability and contributing for agribusiness chain sustainability. In this context, the aim of this

study was the development and characterization of a salty cereal bar from processing grape

waste and evaluating the product sensorial acceptation. There were elaborated three

formulations designated as “tomato”, “onion and parsley”, and “Natural”. The salty cereal bars



91

were analyzed for lipid, acidity, moisture and ash content. The “tomato” and “onion and

parsley” samples obtained the best evaluation for the flavor criteria. The sensorial acceptance

analysis was applied to 62 judges, using a nine point hedonic scale and a purchase intent test.

The products showed specific color from added condiments and were identified as crumbly,

noticing the necessity of more studies for texture improvement.

KEYWORDS: grape, residue, salty cereal bars, sensory analysis, acceptance.

1. INTRODUÇÃO

O Brasil produz uma grande quantidade de uva, tanto para fins industriais como de mesa.

No processamento, a geração de resíduos pode ser um enorme encargo ambiental, visto que o

bagaço da uva oriundo de processamento corresponde a cerca de 16% da fruta processada.

Agregar valor aos resíduos da indústria, usando-os como ingredientes em alimentos de consumo

humano, resulta em impactos positivos em termos econômicos e ambientais. Por isso, o

aproveitamento dessas cascas, sementes e bitartarato de potássio encontrados no bagaço da uva

pode ser uma alternativa para diminuir o descarte desse resíduo, agregando valor, reduzindo o

passivo ambiental e colaborando para a sustentabilidade de cadeias produtivas do agronegócio

(BASTOS, 2014). Com as campanhas de redução de consumo de sódio, o uso do bitartarato de

potássio poderá eventualmente substituir ou reduzir a adição de cloreto de sódio, somado à

aplicação de condimentos como alho, cebola, salsa, limão, pimenta, manjericão, entre outros.

As barras de cereais estão no mercado há algum tempo como uma alternativa de

alimentação saudável e prática, atendendo assim às necessidades do consumidor que se

preocupa com aspectos relacionados à saúde e bons hábitos alimentares com a vantagem de

serem práticas, fáceis de transportar e armazenar. O sabor salgado em barras de cereais pode

ser considerado como uma proposta inovadora no mercado, já que este tipo de snack é

encontrado quase sempre na versão adocicada. Pode ser também outra oportunidade de lanches

rápidos e práticos para pessoas que tenham restrição ao consumo de açúcares (ingrediente

significativo de barras de cereais doces). Nesse desenvolvimento de um novo produto, a

avaliação sensorial tem um papel fundamental, visto que é utilizada como principal instrumento

para a definição da formulação preferida pelo consumidor (OLIVEIRA; RODRIGUES, 2012).



92

Tendo em vista a grande quantidade de resíduo do processamento de uva e a perspectiva

do desenvolvimento de um novo produto com potencial de mercado, o objetivo deste trabalho

foi o desenvolvimento de três formulações de barras de cereal salgada, com adição de bagaço

de uva (casca, sementes e bitartarato de potásio), óleo de uva e outros condimentos como

tomate, cebola, salsa e alho.


2.1 Resíduos da produção de uva

Em 2013, a safra de uva no Brasil gerou 1,3 milhão de toneladas da fruta, dentre os quais

836 mil toneladas foram processadas, produzindo aproximadamente 134 mil toneladas de

resíduos. O aproveitamento destes resíduos pode ser encarado como uma alternativa para a

redução do seu descarte, reduzindo o impacto ambiental, agregando valor e contribuindo para

a sustentabilidade do agronegócio brasileiro (BASTOS, 2014). O bagaço resultante da produção

de polpa de uva é composto basicamente por semente, cascas e engaços. A semente é

constituída por fibras, proteínas, taninos, açúcares, sais minerais e óleo. O óleo da semente de

uva pode ser extraído pelo processo físico de prensagem. A casca possui antocianidinas e

antocianinas (antioxidantes), além de fibras, corantes naturais e polifenóis. Já o engaço é

composto por taninos e tartaratos brutos, em especial o bitartarato de potássio (MURGA et al.,

2000).

2.2 Barras de cereal

O mercado brasileiro de produtos saudáveis movimenta 35 bilhões de dólares ao ano,

cujas vendas cresceram cerca de 98% de 2010 a 2015. No mesmo período, outros alimentos e

bebidas tradicionais cresceram 67%. Em uma pesquisa recente com 18.000 pessoas de 18

países, 79% dos brasileiros citaram como prioridade de vida a saúde e a nutrição. Essa

porcentagem é mais alta quando comparada ao Reino Unido e Estados Unidos com média de

55% e 66%, respectivamente (LÜDERS, 2015).

A ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária) define as barras de cereais

como: “os produtos obtidos a partir de partes comestíveis de cereais, podendo ser submetido a

maceração, moagem, extração, tratamento térmico e outros processos tecnológicos



93

considerados seguros para a produção de alimentos” (BRASIL, 2005). As barras de cereais

podem ser divididas em alguns tipos: 1) fibrosas, ricas em fibras e com alto teor de glicose e

consequentemente altas fontes de energia; 2) barras energéticas, ideais para consumo durante e

antes de exercícios por serem mais calóricas e 3) barras proteicas, que são consumidas por quem

deseja adquirir massa muscular, pois esse produto tem menor teor lipídico e mais proteínas

(DEGÁSPARI; BLINDER; MOTTIN, 2008). São encontradas também no mercado as barras

light, com teor reduzido de calorias, e as diet, isentas de açúcar.

A produção de barras de cereais é simples, envolvendo etapas básicas de mistura,

assamento/secagem, resfriamento, corte e padronização de formato (FAGUNDES, 2010). Entre

os principais equipamentos utilizados para a montagem de uma linha de produção de barras de

cereal, estão, misturador, laminadora, forno, mesa de corte e embaladora contínua. Há também

os cuidados com armazenamento e manipulação de matérias-primas e produto acabado, assim

como o acondicionamento do produto acabado em embalagem secundária para transporte e

armazenamento seguros (MAESTRI; FERREIRA; PASQUALLI, 2012).

Diversos ingredientes podem ser utilizados para a elaboração de barras de cereais

salgadas. Os condimentos e especiarias têm sido amplamente utilizados para conferir aroma e

sabor salgado à diversos alimentos, substituindo ou reduzindo a necessidade de adição de sal.

Por possuírem atividades antimicrobianas e antioxidantes, tornam-se excelentes agentes

conservadores (MORAIS et al, 2009). Há muito tempo o óleo de uva vem sendo utilizado como

óleo comestível. É composto em sua maioria por oleína, ácido linoleico, ácido palmítico, ácido

iristínico e ácido esteárico (MIRONEASA et al., 2010). Os flocos de arroz são um ingrediente

comum da maioria das barras de cereais, por serem crocantes e possuirem sabor neutro. Seu

processo de fabricação é simples, no qual o arroz é seco, descascado, polido e extrusado,

podendo ou não ocorrer a adição de glicose na última etapa (SAMPAIO, 2009). A batata em pó

em é obtida a partir da secagem de purê de batata que pode ser posteriormente reconstituído

com água ou leite, assemelhando-se ao purê elaborado com batatas frescas. Pode ser usada

como espessante para alimentos e outras finalidades, como na formulação de biscoitos e

recheios, molho branco, empanados, batatas fritas formuladas, dentre outas (LEONEL, 2005).

Quando processada, a castanha apresenta alto teor de gordura (43,5%), teor de umidade baixo

e aproximadamente 18% de proteínas, além de carboidratos, ferro, cálcio, fósforo e sódio

(SINDICATO, 2016). O amendoim é constituído por cerca de 49% de gorduras e 25% de

proteínas, possui ainda compostos como o ômega 3, ômega 6, vitamina E e vitaminas do



94

compexo B, ácido fólico, ferro, magnésio, selênio, cálcio, fósforo, potássio e fibras (ABICAB,

2012).

2.3 Análise sensorial

A análise sensorial é uma técnica usada para determinar diferenças, definir e avaliar

atributos sensoriais dos produtos e indicar se as diferenças dos produtos podem ser detectadas

e aceitas pelo consumidor. Tanto no desenvolvimento de novos produtos quanto no controle de

qualidade, a avaliação das características sensoriais de um produto é importante em diversas

ocasiões. Os testes de aceitação permitem adquirir respostas a diferentes questões sobre os

produtos, como, a sua aceitabilidade, a definição sobre a superioridade ou não em relação ao

produto concorrente ou antecessor, quais são as melhores características do produto e a

possibilidade de ser o preferido do consumidor. Ajudam também a identificar falhas, diferenças

sensoriais entre produtos e se modificações na formulação aproximam as características

sensoriais do produto ao seu público alvo (NORONHA, 2003).

Nos testes hedônicos (ou afetivos) o julgador aponta a sua reação pessoal, indicando se

gosta ou não gosta do produto, se o aceita ou não e se prefere um produto a outro. São utilizados

em situações como a manutenção das características de um dado produto, a melhoria ou

otimização de um produto, o desenvolvimento de novos produtos e a avaliação do potencial de

mercado (NORONHA, 2003). Para definir a preferência do julgador entre as amostras, as

respostas obtidas nos testes de escala hedônica são submetidas a análises estatísticas e

convertidas em dados numéricos (GUAGLIANONI, 2009). Normalmente são aplicados a

análise de variância (ANOVA) e o teste de diferença de médias, como o de Tukey.


3.1 Desenvolvimento da barra de cereal

Três formulações de barra de cereais foram desenvolvidas, variando as opções de

sabores: “Natural”, “Cebola e Salsa” e “Tomate”, nas quais foram utilizados os ingredientes

relacionados na Tabela 1. Os resíduos do processamento de polpa de uva foram cedidos pela

empresa Mais Fruta Indústria e Comércio Ltda. (Jarinu, São Paulo). Os condimentos e

especiarias foram cedidos pela Fuchs Gewurze do Brasil Ltda. (Itupeva, São Paulo). Os demais

ingredientes foram comprados no comércio da região de Jundiaí, São Paulo.



95

Tabela 1: Formulações para desenvolvimento da barra de cereal salgada

Tipo/ingredientes Natural (%) Cebola e salsa (%) Tomate (%)

Água 10,0 10,0 10,0

Bagaço de uva 20,0 20,0 20,0

Óleo de uva 15,0 15,0 15,0

Flocos de arroz 25,0 25,0 25,0

Castanha de caju 10,0 10,0 10,0

Amendoim 10,0 10,0 10,0

Batata em flocos 10,0 5,0 2,0

Cebola em pó / granulada - 1,5 / 1,5 -

Salsa em pó / flocos - 1,0 / 1,0 -

Alho em pó / granulado - - 1,5 / 2,0

Tomate em pó / granulado - - 1,0 / 3,0

Manjericão em flocos - - 0,5

TOTAL 100 100 100

O desenvolvimento das barras de cereal foi realizado em bateladas de 1 kg de

ingredientes. Após mistura e formação de massa homogênea, esta foi compactada em bandejas

de aço inox forradas com papel manteiga, formando lâminas com 1 cm de espessura e cortada

em pedaços de 2,5×3,0 cm (L×C), resultando em amostras de barra de cereal com

aproximadamente 8 g, suficientes para a degustação na análise sensorial. A secagem foi

realizada em forno convencional a 180 °C, durante 15 min. Após secagem, as amostras foram

resfriadas a temperatura ambiente e acondicionadas em recipientes hermeticamente fechados,

ao abrigo da luz e em temperatura ambiente até o momento das análises de caracterização físico-

química e análise sensorial.

1.1 Caracterização físico-química

A umidade foi determinada em um analisador de umidade por infravermelho modelo

IV2500 da Gehaka a 120 ºC por 30 min, em triplicata. As análises de cinzas, gordura e acidez

titulável em ácido tartárico, foram realizadas em triplicata, segundo as metodologias descritas

nas Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz (IAL, 2008). O cálculo de acidez (g/100 g) foi



96

feito pela Equação 1, onde: N é a normalidade da solução de hidróxido de sódio; n é o volume

(mL) da solução de hidróxido de sódio gasto na titulação; p é a massa da amostra (g); V é o

volume (mL) da amostra; Eq é o equivalente-grama do ácido. O Equivalente-grama que foi

utilizado para cálculo foi tomado conforme determinam os padrões de identidade, no caso da

uva usou-se o ácido tartárico com equivalente grama de 75,04 (BRASIL, 1986).

pV

EqNnATT

[1]


A realização da análise sensorial foi previamente aprovada pelo Comitê de Ética em

Pesquisa (CEP) do Centro Universitário Padre Anchieta (UniAnchieta), com o número de

parecer 1.708.621. A análise sensorial foi realizada por meio de teste de aceitação, com 62

provadores não treinados, usando escala hedônica de 9 pontos (1 = “desgostei extremamente”;

9 = “gostei extremamente”), para avaliação dos atributos de aparência geral, cor, sabor e textura.

Os provadores foram voluntários adultos, de ambos os sexos, funcionários, alunos ou visitantes

do UniAnchieta, e que não possuíam alergia aos ingredientes do produto. Para fazer uma análise

estatística comparativa das respostas em função de idade e/ou sexo, foram incluídas perguntas

relativas à estas informações. Também foi aplicada uma pergunta sobre intenção de compra do

produto, caso ele estivesse disponível no mercado, com as opções “sim” e “não” para serem

assinaladas. A Figura 1 apresenta a ficha de avaliação de aceitação das barras de cereal,

conforme proposto por Dutcosky (2011).



97

Figura 1: Ficha de avaliação de aceitação das barras de cereal salgadas.

Foram oferecidos pedaços de aproximadamente 8 g de cada uma das 3 barras de cereal

salgadas desenvolvidas. As amostras foram oferecidas em copos descartáveis, codificados com

três algarismos arábicos aleatórios para evitar indução a erro. Foi oferecida água filtrada para

limpar o palato entre a degustação de uma amostra e outra. Uma amostra comercial de espessura

fina e crocante de gergelim com linhaça e castanha de caju de aproximadamente 10 g foi usada

como referência comercial.



98

1.3 Análise estatística

A análise estatística dos resultados foi feita através de análise de variância (ANOVA),

com determinação de diferença significativa pelo Teste de Tukey, a p ≤ 5%, utilizando o

software de análise estatística Assistat versão 7.7 bet.


1.4 Desenvolvimento da barra de cereal

A Figura 2 mostra as barras de cereal salgadas preparadas conforme formulações

apresentadas na Tabela 1, prontas para o acondicionamento hermético. Os produtos

apresentaram coloração característica dos condimentos adicionados. A barra sabor tomate teve

coloração avermelhada devido à presença de tomate em pó e em flocos, o produto sabor cebola

e salsa apresentou coloração esverdeada provocada pela presença da salsa em flocos e também

em pó e o produto sabor natural teve coloração castanho clara. Os três produtos apresentaram

odor padrão de seus condimentos, conforme foi notado pelos avaliadores na análise sensorial.

Quanto à espessura, todas as amostras produzidas possuíam cerca de 1 cm, aproximadamente

3 vezes maior se comparadas à amostra comercial. A textura das barras produzidas foi apontada

por julgadores como “muito quebradiça” ou “se desfaz com facilidade”. Essa característica

pode ser devido ao tipo de ligante usado na produção, no caso a batata em flocos e o óleo de

uva. A amostra comercial obteve resultados melhores nesse quesito por possuir um componente

ligante mais efetivo.

Tomate

Natural

Cebola e Salsa

Amostra Comercial

Figura 2: Barras de cereais desenvolvidas oferecidas aos provadores na análise sensorial.


A Tabela 2 apresenta as médias de cada atributo avaliado para cada amostra das barras de

cereal salgada, indicando que os sabores Tomate, Original e Cebola e Salsa não diferiram



99

significativamente entre si ao nível de 5% de significância. Já a amostra comercial apresentou

diferença significativa em todos os atributos.

Tabela 2: Médias dos atributos das amostras de barra de cereal salgadas.

Atributos Amostras

Tomate Natural Cebola e Salsa Comercial

Aparência 6,48± 1,77b 5,91±1,77b 6,21±1,78b 7,77±1,01a

Cor 6,51±1,66b 6,01±1,62b 6,03±1,81b 7,66±1,11a

Sabor 5,29± 1,99b 4,89±1,89b 5,14±2,30b 7,84±1,24a

Textura 5,34±2,11b 4,85±1,99b 5,59± 2,23b 7,81±1,26a

*Letras iguais na mesma linha indicam que as amostras não diferem entre si ao nível de 5%.

As Figuras 3, 4, 5 e 6, representam a distribuição de notas da escala hedônica para cada

atributo. É possível perceber que os atributos melhor pontuados das amostras desenvolvidas

foram “aparência geral”, “cor” e “sabor”, onde a moda variou de 6 a 8. O atributo “textura” foi

melhor pontuado para a amostra comercial, que possuía um ligante derivado glicosídico, que

lhe conferia firmeza e crocância. Porém as amostras desenvolvidas neste trabalho não possuíam

o mesmo ligante. Sendo assim, o presente resultado sugere a necessidade de continuidade no

estudo no intuito de testar ligantes apropriados e satisfatórios.

Na Figura 3 é possível observar que a média e a moda em relação ao sabor foram,

respectivamente de 5,29 e 6 para a barra de “tomate”; 4,80 e 4 para “natural”; 5,14 e 5 para

“Cebola e Salsa”; 7,83 e 9 para a “comercial”. Apesar das notas dos três primeiros sabores se

mostrarem razoáveis, no campo de observações dos 62 provadores, 16% anotaram que a barra

de “tomate” foi uma das mais saborosas, porém apresentava acidez e amargor acentuados; cerca

de 2% dos avaliadores anotaram que o sabor da barra “Natural” não era agradável; 5% anotaram

que a de “Cebola e Salsa”, apesar de apresentar amargor, era muito saborosa; e por fim 12%

dos provadores anotaram que a barra comercial era muito saborosa, porém o sabor doce não era

muito agradável.

Figura 3: Distribuição de notas da escala hedônica para o atributo sabor das barras de cereal salgadas. Da

esquerda para a direita: ■–tomate, ■–natural, ■–cebola e salsa e ■–comercial.



100

Na Figura 4 observa-se que a cor foi o atributo em que as barras desenvolvidas tiveram

maior pontuação com notas médias de 6 e 7 e moda 8. Cerca de 9% elogiaram a cor das amostras

de “tomate e “cebola e salsa”; e cerca de 2% observou que a cor da barra “Natural” não era

chamativa. E apesar da amostra comercial também ter sido pontuada, não despertou muito

interesse para 2% dos avaliadores.

Figura 4: Distribuição de notas da escala hedônica para o atributo cor das barras de cereal salgadas. Da esquerda

para a direita: ■–tomate, ■–natural, ■–cebola e salsa e ■–comercial.

A Figura 5 demonstra que apesar das médias do atributo textura das amostras

desenvolvidas serem próximas de 5, a moda variou entre 6 e 7. De acordo com as observações

anotadas nas fichas de avaliação, 10% dos avaliadores consideraram essas amostras como

quebradiças. A amostra comercial teve a melhor avaliação nesse atributo, com nota média de

7,8 e moda 9, que de acordo com 8% do grupo, possuia crocância agradável.

Figura 5: Distribuição de notas da escala hedônica para o atributo textura das barras de cereal salgadas. Da

esquerda para a direita: ■–tomate, ■–natural, ■–cebola e salsa e ■–comercial.

No atributo de aparência geral (Figura 6), as três amostras desenvolvidas tiveram notas

médias bem próximas, variando de 6 a 6,5, porém a moda das notas para os sabores “tomate” e

“Cebola e Salsa” foram de 8 e 7, respectivamente. Elas se sobressairam em relação ao sabor

“Natural” que obteve nota média 6 e moda 5. De forma geral, a amostra comercial foi a melhor

pontudada com média e moda 8.



101

Figura 6: Distribuição de notas da escala hedônica para o atributo aparência geral das barras de cereal salgadas.

Da esquerda para a direita: ■–tomate, ■–natural, ■–cebola e salsa e ■–comercial.

A Figura 7 retrata a intenção de compra entre homens e mulheres das barras oferecidas.

As preferências do público feminino participante foram os sabores “Tomate” e “Cebola e

Salsa”. Já os homens que participaram demonstraram uma maior intenção de compra da barra

de sabor “Natural”. Provadores de ambos os sexos tiveram significativa intenção de compra da

barra comercial oferecida, mostrando-se bem aceita por parte do consumidor. Dentre os 62

provadores, havia 41 mulheres e 21 homens, entre 18 e 57 anos. O maior percentual dos

provadores foi o de participantes na faixa etária de 20 à 23 anos (72,5%), correspondente à faixa

etária que mais consome esse tipo de produto.

Figura 7: Intenção de compra em relação ao gênero dos provadores.

1.6 Caracterização físico-química

Os resultados de umidade, lipídeos, cinzas e acidez estão apresentados na Tabela 3.

Observou-se uma grande porcentagem de lipídeos, cuja média mais alta foi de 33,85% e a mais

baixa de 25%. Possivelmente, essa alta quantidade seja proveniente do óleo de uva adicionado

na formulação e também dos outros componentes do produto, principalmente do amendoim e



102

da castanha de caju, que possuem mais de 40% de conteúdo lipídico em sua composição.

Quanto ao teor de cinzas observou-se que os valores variaram de 4 a 5%, mostrando um

aumento de cerca 20% do produto sabor original para o sabor cebola e salsa e cerca de 25% do

sabor original para o sabor tomate. Esses valores podem ter origem na composição dos

ingredientes usados, ou seja, aumentados pelo teor de matéria inorgânica do tomate e cebola e

salsa adicionados. O teor de umidade obtido na análise que foi de 6 a 6,5% para todas as

amostras. É possível concluir que tal valor é baixo já que a maioria dos ingredientes adicionados

à formulação eram secos ou desidratados, e posteriormente o produto passou por processo de

secagem. Sendo assim, o baixo teor de umidade confere maior vida de prateleira ao produto já

que diminui a disponibilidade de água livre para o desenvolvimento microbiológico. A acidez

se mostrou menor na barra “Natural” e maior na de “tomate”. Essa diferença provavelmente

está relacionada com a presença do tomate em pó e em flocos nessa barra por que possuírem

acidez considerável.

Tabela 3: Características físico-químicas das barras de cereal salgadas.

Componente Amostras

Tomate Cebola e Salsa Natural Comercial

Umidade (%) 6,50 ± 0,00 6,43 ± 0,12 6,23 ± 0,06 -

Lipídeos (%) 25,55 ± 0,53 33,85 ± 3,57 27,92 ± 1,13 33,00

Cinzas (%) 5,07 ± 0,47 4,8 ± 0,26 4,07 ± 0,21 -

Acidez (%) 0,94 ± 0,01 0,80 ± 0,00 0,60 ± 0,00 -

*Valores da amostra comercial foram obtidos da embalagem.

5. CONCLUSÃO

Concluiu-se que é viável utilizar os resíduos do processamento de uvas no produto

desenvolvido, porém são necessários aperfeioçamentos nas barras de cereal salgadas

desenvolvidas, conforme foi evidenciado pela análise sensorial de aceitação e intenção de

compra das barras de cereal. As amostras de Cebola e Salsa e Tomate foram melhor aceitas se

comparadas ao sabor Natural, porém a amostra comercial obteve maiores médias em relação ao

produto desenvolvido. O produto precisa ser aprimorado quanto ao sabor e a textura,

verificando a possibilidade de incluir um ligante mais efetivo e ingredientes que realcem o

sabor. Quanto a composição do produto, verificou-se uma alta quantidade de lipídeos oriundos



103

da adição de castanhas e amendoim e do óleo de uva usado como ligante. O amargor notado

pelos avaliadores pode estar ligado a quantidade de compostos como o bitartarato de potássio,

componente que pode ter influenciado na acidez do produto.


ABE, L. T.; MOTA, R. V.; LAJOLO, F. M; GENOVESE, M. I. Compostos fenólicos e

capacidade antioxidante de cultivares de uvas Vitis labrusca L. e Vitis vinifera L. Ciência e

Tecnologia de Alimentos, [s.l.], v. 27, n. 2, p.394-400, jun. 2007.

ABICAB (São Paulo). Propriedades funcionais e nutricionais do amendoim. 2012.

Disponível em: <http://www.abicab.org.br/dicas-3/>. Acesso em: 29 set. 2016

BASTOS, A. Bagaço de uva vira alimentos funcionais. 2014. Disponível em:

<https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/2235712/bagaco-de-uva-vira-alimentos-

funcionais>. Acesso em: 25 mar. 2016.

BRASIL. Resolução RDC nº 263, de 22 de setembro de 2005. Regulamento técnico para

produtos de cereais, amidos, farinhas e farelos. Disponível em:

<http://portal.anvisa.gov.br/documents/33916/394219/RDC_263_2005.pdf/e9aa3580-f130-

4eb5-91cb-8b8818bcf6b2>. Acesso em 22 de agosto de 2016.

BRASIL. Ministério da Agricultura. Portaria nº 76 de 26 de novembro de 1986. Dispõe sobre

os métodos analíticos de bebidas e vinagre. Diário Oficial da República Federativa do Brasil,

Brasília, 28 nov. 1986. Seção 1, pt. 2.

DEGÁSPARI, C. H.; BLINDER, E. W.; MOTTIN, F. Perfil Nutricional do Consumidor de

Barras de Cereais. Visão Acadêmica, Curitiba, v. 9, n. 1, p.50-50, jan. 2008.

DUTCOSKY, S. D. Análise sensorial de alimentos. 3.ed. Curitiba: Champagnat, 2011. 426p.

FAGUNDES, R. A. Propostas para melhorar a utilização dos recursos produtivos em uma

fábrica de barras de cereais com demanda crescente. XXX Encontro Nacional de Engenharia

de Produção, São Carlos, p.2-2, 2010. Disponível em:

<http://www.abepro.org.br/biblioteca/enegep2010_tn_stp_113_739_16538.pdf>. Acesso em:

25 mar. 2016.



104

GUAGLIANONI, D. G. Análise sensorial: um estudo sobre procedimentos estatísticos e

número mínimo de julgadores. 2009. 125 f. Tese (doutorado) - Universidade Estadual

Paulista, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, 2009. Disponível em:

<http://hdl.handle.net/11449/100945>. Acesso 23 out 2016.

IAL, Instituto Adolf Lutz. Métodos físico-químicos para análise de alimentos. 2008. v. 5, p.

98,103-105.

LEONEL, M. Processamento de batata: fécula, flocos, produtos de extrusão. In: Seminário

Mineiro Sobre Processamento de Batatas, Pouso Alegre, Minas Gerais. Anais... Pouso

Alegre: EPAMIG, 2005. Disponível em:

http://www.abbabatatabrasileira.com.br/minas2005/18%20%20Outras%20formas%20de%2pr

ocessamento.pdf. Acesso em: 23 out. 2016.

LÜDERS, G. Brasil é o quarto maior mercado para produtos saudáveis. Exame, São Paulo, v.

1, n. 1, p.1-1, 23 fev. 2015. Disponível em: <http://exame.abril.com.br/revista-

exame/edicoes/1083/noticias/brasil-e-o-quarto-maior-mercado-para-produtos-saudaveis>.

Acesso em: 03 out. 2016.

MAESTRI, B.; FERREIRA, C. S. P.; PASQUALLI, D. Anteprojeto de Indústria de Barra

de Cereais. 2012. 70 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia de Alimentos, Departamento

de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos, Universidade Federal de Santa Catarina,

Florianópolis, 2012. Disponível em:

<https://moodle.ufsc.br/pluginfile.php/881625/mod_resource/content/2/Projeto Barra de

Cereal.pdf>. Acesso em: 01 out. 2016.

MIRONEASA, S.; LEAHU, A.; CODINA, G-G.; STROE, S-G.; MIRONEASA, C. Grape

seed: physico-chemical, structural characteristics and oil content. Journal of Agroalimentary

Processes and Technologies, v. 16, n.1, p. 1-6, 2010.

MURGA, R.; RUIZ, R.; BELTRAN, S.; CABEZAS, J. L. Extraction of Natural Complex

Phenols and Tannins from Grape Seeds by Using Supercritical Mixtures of Carbon Dioxide and

Alcohol. Journal of Agricultural Food Chemistry, [s.l.], v. 48, n. 8, p.3408-3412, ago. 2000.

http://hdl.handle.net/11449/100945

http://www.abbabatatabrasileira.com.br/minas2005/18%20%20Outras%20formas%20de%252processamento.pdf

http://www.abbabatatabrasileira.com.br/minas2005/18%20%20Outras%20formas%20de%252processamento.pdf



105

NORONHA, J. Controle de Qualidade I: Módulo Análise Sensorial, 2003. Disponível em:

<http://www.esac.pt/noronha/A.S/Apontamentos/sebenta_v_1_0.pdf>. Acesso em 23 out

2016.

SAMPAIO, C. R. P. Desenvolvimento e estudo das características sensoriais e nutricionais

de barras de cereais fortificadas com ferro. 88 p. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de

Alimentos) – Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Alimentos, Setor de Tecnologia,

Universidade Federal do Paraná, 2009.

SINDICATO das Indústrias de beneficiamento de Castanha de Caju e Amêndoas Vegetais do

Estado do Ceará (Ceará). Castanha de Caju - Super estrela nutritiva. 2016. Disponível em:

<http://sindicaju.org.br/seguranca-alimentar/valor-nutritivo/>. Acesso em: 26 set. 2016.

OLIVEIRA, S. N. de; RODRIGUES, M. do C. P. Papel da Análise Sensorial Como Ferramenta

de Apoio no Processo de Desenvolvimento de Produtos Alimentícios. Revista Educação

Agrícola Superior, Brasília, v. 26, n. 1, p.40-44, jun. 2012.



106

PRINCÍPIO DO MÉTODO PARA SEPARAÇÃO DE MATERIAIS POLIMÉRICOS

PARTICULADOS DE RECICLO COM A UTILIZAÇÃO DE UM LÍQUIDO EM

ESCOAMENTO LAMINAR

BATISTA, J. M.

OLIVEIRA, R. C.

TREVIZAM,C.J.


RESUMO:

Sabe-se que a utilização de polímeros não vai cessar, então é necessário mudar a atitude global

por soluções para este desafio, onde a reciclagem é o meio para equilibrar a balança. Mas, uma

das dificuldades é atribuída ao fato de que tais materiais encontram-se misturados entre si e

com lixo, sem mencionar a falta de incentivo e pesquisa por processos de separação mais

eficazes, dada a relevância do problema. Assim, é proposto e estudado um processo de

separação continuo que combinado a conceitos fluidodinâmicos permite a separação pela

diferença de densidade através do deslocamento de um líquido em regime laminar. A interação

entre o arrasto provocado pelo fluido e a decantação pela gravidade, proporciona uma separação

em intervalos distintos. Com uma sistemática de estatística para realizar o planejamento fatorial,

criou-se condições para definir os testes. Onde é possível observar o efeito de uma variável

dependente do nível de outra e calcular o valor que indica a menor variância dos intervalos de

separação o que demonstra a eficiência do experimento. Este para ser viabilizado

industrialmente necessita de aprimoramentos com experimentos mais amplos e aprofundados

para atender a demanda de reciclagem dos materiais com densidade inferior a da água.

PALAVRAS CHAVE: Separação de plásticos, escoamento laminar, planejamento

experimental, fatorial de dois níveis.

ABSTRACT

It is known that the use of polymers will not stop, then it is necessary to change the global

attitude for solutions to this challenge, where recycling is the means to balance the scales. But

one of the difficulties is attributed to the fact that such materials are mixed each other and with



107

trash, not to mention the lack of incentives and research for more efficient separation processes,

given the relevance of the problem. It is therefore proposed and studied a separator continuous

process combined to the fluid dynamic concepts allows separation by density difference t

displacing a liquid in laminar flow. The interaction between the drag caused by the fluid and

the decantation by gravity, provides a separation into distinct intervals. With a systematic

statistical to perform the factorial design, it created conditions to define the tests. Where it is

possible to observe the effect of a variable dependent on the level of other and calculate the

value indicating the lowest variance of the intervals of separation that demonstrate the

experimental efficiency. This, to be feasible industrially needs improvements with broader and

deeper experiments to meet the demand for recycling of materials with a density less than water.

KEYWORDS: Plastics segregation, laminar flow, experimental planning, factorial of two

levels.

1. INTRODUÇÃO

O mundo moderno é praticamente impensável sem a praticidade, conforto, economia e

agilidade que os materiais plásticos proporcionam em suas mais diversas aplicações, desde o

seu advento na década de 60 até os dias de hoje a sua expansão sem limites de formas, empregos

e constituição vem tomando volumes colossais e o efeito colateral também esta nas mesmas

proporções. A quantidade destes materiais descartados sem a destinação correta pode ser

imaginado levando-se em consideração o nível de consumo dos países desenvolvidos e em

desenvolvimento com suas respectivas populações, dia após dia. O impacto ao meio ambiente

é tão prejudicial quanto os gases do efeito estufa, com sua estabilidade química, os plásticos

levam séculos para degradarem e quando este processo se inicia ocorre a seu desmembramento

molecular que mascara o problema. Em terra, esses materiais criam ambientes para o

desenvolvimento de pragas urbanas, ervas daninhas, contaminação do solo e animais selvagens

além de ocuparem espaço útil para outras atividades humanas. A situação nas águas é ainda

pior com o acúmulo nos sistemas hídricos de rios, lagos e represas ocasionando dificuldades

para o tratamento e enchentes nas áreas urbanas pelo entupimento de dutos e galerias. Nos

mares, o impacto ambiental pelo descarte inadequado é dos maiores e mais omissos devido à

falta de visibilidade, as correntes marítimas criam ilhas imensas de material plástico dos mais



108

variados, jogados nos oceanos, estas ilhas situam-se no pacífico norte e sul, atlântico norte e sul

e índico. Exterminam grandes quantidades e variedades de vida marinha por ingestão

confundida e chegam a ilhas de natureza até então intocadas comprometendo a estabilidade

natural dos ecossistemas. Sabe-se que a sua utilização não vai parar, então é necessário mudar

a atitude na busca pela conscientização global e por soluções diante deste desafio, com a

responsabilidade de deixar para as futuras gerações o que esta recebeu de herança (MATÉRIA

DE CAPA, 2014).

A reciclagem é o meio para reverter este problema e estão em desenvolvimento

trabalhos voltados para propiciar a maior distinção possível no processo de separação entre os

plásticos descartados erroneamente a fim de melhorar as possibilidades de reaplicações. Apesar

da grande variedade de plásticos, apenas seis tipos representam cerca de 90% do total destes

materiais que são produzidos e descartados, os resíduos representam cerca de 15 a 20% do

volume e 4 a 7% da massa nos lixões. Com tempo de permanência muito grande no ambiente,

de quatro a cinco séculos para se degradarem, a alternativa mais viável é aproveitar estes

detritos reutilizando-os no ciclo de produção como matéria prima na manufatura de novos

produtos. A reciclagem dos plásticos podem trazer vários benefícios à sociedade, como

diminuição da quantidade de lixo a ser aterrado, preservação dos recursos naturais, economia

de energia, diminuição dos impactos ambientais e geração de empregos diretos e indiretos. Mas,

uma das dificuldades para o reciclo está relacionada ao fato de que os materiais plásticos

encontram-se misturados entre si e com lixo, o que gera a necessidade de lavagem e separação

pelos diferentes tipos, para que suas propriedades físicas e mecânicas não sejam alteradas

durante o processo de reciclagem. A busca por soluções práticas desvia os estudos dos conceitos

científicos de definição e classificação de cada polímero, focando apenas na característica mais

relevante destes materiais para o desenvolvimento de processos de separação e identificação.

Assim, foi desenvolvido um experimento utilizando o conceito de densidade, que consiste em:

- Picotar os materiais e colocar num recipiente com água;

- Retirar os materiais que flutuam, colocar em outro recipiente com etanol, adicionar água aos

poucos sob agitação ate que se inicie a primeira flutuação de uma partícula;

- Retirar os materiais que flutuaram e continuar adicionando água aos poucos sob agitação

promovendo novas separações e retiradas sucessivamente;

- No recipiente com água e os materiais que afundaram adicionar cloreto de sódio aos poucos

sob agitação até que se inicie a primeira flutuação de uma partícula;



109

- Retirar os materiais que flutuam e continuar com adição de cloreto de sódio aos poucos sob

agitação para promover novas separações e retiradas sucessivamente;

- Os materiais que não flutuaram até a saturação da água com cloreto de sódio podem ser

discriminados pelo teste de queima e verificação da cor da chama (GPQUAE, IQ-UNICAMP,

2005).

O desenvolvimento de uma metodologia mais eficiente de separação para reutilização

de plásticos residuais sofre obstáculos de heterogeneidade dos materiais recuperados e a

dificuldade em separá-los num processo mais dinâmico aos aplicados atualmente, seja

manualmente por verificação do código da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)

de reciclagem que nem sempre mantem-se visíveis nos produtos ou pelo método citado

anteriormente, que são de baixo desempenho.

Os resíduos são compostos em massa na sua maioria de Polietilenos de Baixa e Alta

Densidade (PEBD e PEAD) 37%, Politereftalato de Etileno (PET) 21%, Policloreto de Vinila

(PVC) 14%, Polipropileno (PP) 10%, Poliestireno (PS) 8% e os demais 10%. Após a

recuperação, estes materiais são incluídos em um ciclo diferente ao que lhe deu origem para a

fabricação de produtos que em geral apresentam qualidade inferior aos originais, situação

causada pela heterogeneidade dos constituintes, que por sua vez deve-se a dificuldade de

separação dos mesmos. Com isso a inclusão do resíduo no mesmo ciclo que lhe deu origem

torna-se comprometido, visto que a qualidade está diretamente associada à homogeneidade dos

polímeros, mas não impede uma aplicação secundária (SOARES, 2006).

Este trabalho tem por objetivo desenvolver uma metodologia, também baseada nas

diferenças de densidade entre os polímeros, para aumentar o rendimento na operação de

separação com o uso de um fluido líquido em escoamento laminar por uma calha, como veículo

de arraste das partículas que se deslocarão por distâncias diferentes de acordo com cada

densidade enquanto se sedimentam. Para isso, foram realizados experimentos no laboratório de

hidráulica desta instituição de ensino, para desenvolver uma metodologia que represente a

melhor condição para promover as separações dentro das limitações dos equipamentos e

materiais disponíveis.

A partir das condições possibilitadas pelo equipamento de teste foram, assim, escolhidas

duas variáveis de grande influência no processo (posição e vazão) e estas foram variadas entre

si para atender ao experimento do tipo fatorial 2² e posterior estratificação dos dados para

demonstrar sua real interação e viabilidade do método.



110


O interesse no que acontece numa região particular do escoamento ou do efeito do

escoamento num objeto que gera uma interação, faz necessário descrever as leis que modelam

os movimentos dos fluidos com a utilização da abordagem dos sistemas e dos volumes de

controle. A ferramenta analítica que transforma uma representação na outra é o teorema de

transporte de Reynolds. A maioria das leis que descrevem o movimento dos fluidos envolve

uma taxa de variação temporal de uma propriedade extensiva, por exemplo, a taxa de variação

da quantidade de movimento do sistema. O volume de controle é um volume no espaço e na

maioria dos casos estacionário, mas pode se mover diferentemente do sistema. Já o sistema é

uma quantidade fixa de massa identificável que se move com o fluido, uma porção específica

no fluido. O teorema de transporte de Reynolds fornece uma relação entre a taxa de variação

temporal de uma propriedade extensiva para um sistema e aquela para um volume de controle.

Este teorema pode ser simplificado com a relação dos conceitos de sistema com os de volume

de controle, que se obtém com a análise do escoamento unidimensional através de um volume

de controle fixo.

A utilização dos volumes de controle finitos na solução de vários problemas importantes

da mecânica dos fluidos é muito prática porque, normalmente não é necessário levar em

consideração as variações dos campos de pressão e velocidade existentes no interior do volume

de controle na solução do problema. Infelizmente existem muitas situações onde os detalhes do

escoamento são importantes e a abordagem dos volumes de controle finitos não pode fornecer

as informações desejadas. Nestes casos é necessário contar com relações que se aplicam

pontualmente ou que são válidos, pelo menos, numa região muito pequena (volume

infinitesimal). Esta abordagem dos volumes infinitesimais de controle é denominada análise

diferencial do escoamento. Estas equações são bastante complicadas e que normalmente não

podem ser resolvidas de modo exato, com exceção para alguns casos simples. Os procedimentos

utilizados para obter as informações dos escoamentos não são simples, mas a sua análise

diferencial tem o poder de fornecer informações detalhadas onde esta abordagem é fundamental

para o estudo da mecânica dos fluidos, como também estas hipóteses simplificadoras são

importantes na obtenção das soluções analíticas. Por exemplo, em alguns casos pode ser

razoável admitir que os efeitos viscosos sejam tão pequenos que podem ser desprezados, isto

simplifica muito a análise dos escoamentos e proporciona conhecer a solução de muitos

escoamentos complexos. Alguns escoamentos podem ser conceitualmente divididos em duas

regiões, uma muito fina e adjacente às fronteiras do sistema onde os efeitos viscosos são



111

importantes e outra região onde o escoamento é essencialmente externo. Com essas hipóteses

um número muito grande de problemas pode ser resolvido com vários métodos numéricos para

a solução das equações diferenciais que descrevem os escoamentos.

As equações de Navier – Stokes, em honra ao matemático francês L. M. H. Navier (1758

– 1836) e ao físico inglês Sir G. G. Stokes (1819 – 1903), em combinação com as equações de

conservação da massa, fornecem uma descrição matemática completa do escoamento

incompressível de um fluido Newtoniano, assim, o problema está bem posto em termos

matemáticos. Mas, infelizmente, a complexidade das equações (diferenciais parciais, de

segunda ordem e não lineares) impede a existência de muitas soluções analíticas, com a ressalva

de que apenas os escoamentos simples apresentam soluções analíticas. Entretanto, nestes casos,

a aderência entre as soluções e os dados experimentais é possível.

O escoamento em canais, rios e vertedouros são bons exemplos de escoamentos que

apresentem uma superfície livre. A força gravitacional e de inércia são importantes nesta classe

de problemas. As forças devidas a tensão superficial também podem ser importantes nesta

classe de escoamento, porque existe uma superfície livre. Também, óbvio, que as variáveis

geométricas são importantes, assim, o teorema de Reynolds necessita ser conjugado com os de

Mach, Froude e Weber.

Quando um corpo se move através de um fluido ocorre uma interação entre o corpo e o

fluido que pode ser descrita por forças que atuam na interface fluido-corpo. Estas forças podem

ser descritas em função da tensão de cisalhamento na parede, provocada pelos efeitos viscosos,

e da tensão normal devida à pressão. Mesmo que seja difícil de obter estas informações, é

interessante conhecer as distribuições de pressão e tensão de cisalhamento na superfície do

corpo. Entretanto, apenas os efeitos globais destas tensões são necessários para resolver

problemas. O arrasto é o componente da força resultante que atua na direção do escoamento, e

a sustentação é a que atua na direção normal do escoamento. Ambas podem ser obtidas pela

integração das tensões de cisalhamento e normais ao corpo que está sendo considerado. Para

calcular as integrais e determinar o arrasto e a sustentação num corpo é necessário conhecer o

formato do corpo e as distribuições destas forças ao longo da superfície do corpo. Normalmente

é muito difícil obter estas distribuições, tanto teórica como experimentalmente. Os escoamentos

externos sobre corpos apresentam uma grande variedade de fenômenos da mecânica dos

fluidos. As características de escoamento em torno de um corpo dependem fortemente de vários

parâmetros como forma e tamanho do corpo, velocidade, orientação e propriedades do fluido.

O arrasto devido ao atrito é a parte do arrasto que é provocada pela tensão de cisalhamento



112

sobre o objeto, este não depende somente da distribuição desta tensão, mas também do formato

do objeto. A determinação precisa da tensão de cisalhamento ao longo da superfície de um

corpo curvo é muito complexa, ainda que resultados aproximados possam ser obtidos através

de uma variedade de técnicas, este assunto esta fora do escopo desta fonte. O arrasto devido à

pressão é a parte do arrasto provocada diretamente pela distribuição de pressão sobre o objeto,

esta contribuição ao arrasto total é denominada arrasto de forma, devido a sua forte dependência

com o formato do objeto (MUNSON, 2004).

Centrar a abordagem deste trabalho nos conceitos teórico científicos, enfatizando

definições e classificações, pode desestimular o seu processo de desenvolvimento. Numa

proposta alternativa, apresenta-se uma atividade experimental para inserir a questão da

reciclagem na sociedade numa estratégia de método que pode ser mais atrativa.

O objetivo de se realizar experimentos é descobrir quais valores ou níveis de no mínimo

dois fatores produzem o melhor resultado possível. Para exemplificar, ao manter um

experimento sob controle fixa-se um fator num certo nível e varia-se o outro até descobrir qual

o nível desse outro fator produz o maior rendimento. Com a variação de só um fator assegura-

se que qualquer mudança no rendimento terá sido causa pela modificação desse fator. Depois,

ao manter esse fator no nível ótimo encontrado varia-se o nível do primeiro até descobrir o valor

dele que também produz um rendimento máximo. Este tipo de experimentação pode ser a do

senso comum, mas o rendimento máximo só seria descoberto em circunstâncias muito

especiais. No entanto, existe uma maneira muito mais eficaz de fazer experimentos e ao

contrário do que poderia esperar, é muito melhor variar todos os fatores ao mesmo tempo. A

razão para isso é que as variáveis podem se influenciar mutuamente, e o valor ideal para uma

delas pode depender do valor da outra. Essa interação entre os fatores é um fenômeno que

ocorre com muita frequência e raras são as situações em que dois fatores atuam de forma

realmente independente.

Especialmente nas indústrias químicas aparecem problemas em que precisamos estudar

várias propriedades ao mesmo tempo, por sua vez, estas são afetadas por um grande número de

fatores experimentais. Para investigar os efeitos de todos esses fatores sobre todas as

propriedades com o mínimo de trabalho necessário, custos experimentais, melhora da qualidade

do produto resultante, necessita-se identificar quais fatores experimentais devem ser

controlados para que a qualidade do produto seja assegurada.

O emprego de conhecimentos estatísticos pode ajudara realizar este trabalho de forma

racional e econômica, com o uso de planejamentos experimentais baseados em princípios



113

estatísticos pode-se extrair do sistema em estudo o máximo de informações úteis com um

número mínimo de experimentos.

Os métodos estatísticos independem da natureza do problema a que são aplicados.

Servem para estudar reações químicas, sistemas biológicos, processos mecânicos, entre outros,

e também podem varrer todas as possíveis escalas de interesse, desde uma única reação em

bancada até um processo industrial operado em larga escala. Mas, as ferramentas estatísticas

são apenas um complemento ao conhecimento técnico especializado dos profissionais sobre o

sistema em estudo. A atividade estatística mais importante não é a análise de dados, e sim o

planejamento dos experimentos em que esses dados devem ser obtidos.

A essência de um bom planejamento consiste em projetar um experimento de forma que

seja capaz de fornecer exatamente o tipo de informação procurado, onde, é necessário saber o

que se quer (NETO, 2001).


Para a execução do experimento foram utilizados os seguintes materiais:

- Equipamento para experimento de Reynolds; 2 bombas centrífugas multiuso CP4R Dancor;

- Caixa d’água com capacidade de 500 litros; Acrilonitrila-Butadieno-Estireno (ABS)

peletizado com densidade de 1,05 g/cm³; Poli-Metil-Meta-Acrilato (PMMA) peletizado com

densidade de 1,16 g/cm³; Poli-Oxi-Metileno (POM) peletizado com densidade de 1,41 /cm³;

- Detergente doméstico com diluição 1:1; Peneira; Espátula; Lamina de acrílico; Béquer 500

ml; Caneta para quadro branco; Trena.

Figura 1: Equipamento de Teste

Figura 2: Rotâmetros acoplados as bombas em

operação com vazão de 1,7 L/s.



114

Figura 3: Porções de cada material.

A fim de obter replicações autênticas, isto é, a realização da segunda e terceira vezes, de

todas as etapas desde o enchimento do equipamento com água até a leitura da medida da

sedimentação dos polímeros é extremamente importante. Se feitas as repetições de forma

imprópria, sem incluir a variabilidade total do processo, pode-se observar separações melhores

ou piores do que na realidade podem ser reproduzidas, e com isso sofrer indução ao enxergar

efeitos significativos onde eles não existem.

Para evitar a ocorrência de distorção estatística nos resultados, isto é, para impedir que

desvios atípicos sejam obrigatoriamente associados a determinadas combinações de níveis, foi

preciso realizar os ensaios de forma aleatória, por tanto, foi sorteada a ordem de execução dos

ensaios. A aleatorização é um princípio experimental extremamente importante, que ajuda a

impedir que fatores indesejáveis, dos quais não são tomados ciência, contaminem os efeitos que

se quer investigar. Com isso, a probabilidade desses fatores afetar uma resposta é a mesma para

todas as respostas, e assim sua atuação fica diluída. A numeração dos ensaios, como na Tabela

1, é apenas uma forma conveniente de identificar as várias combinações de níveis, e nada tem

a ver com a ordem em que os experimentos foram efetivamente realizados.

Com o intuito de manter a maior altura de coluna d’água, no equipamento foi restringida

a sua saída através de uma placa perfurada no final da calha com passagem por vinte e quatro

furos (Ø7 mm) em combinação com uma vazão de 1,7 L/s e trinta furos para vazão de 2,2 L/s.

Como condição inicial para o experimento foram fixadas uma inclinação da calha de

acrílico através da medida de 255 mm entre a base do pistão hidráulico, situado ao lado de

entrada da água, e a base da lateral da calha. A altura da coluna d’água no máximo que o

equipamento permite (0,3 m), duas posições de introdução do material ao longo do

comprimento útil de teste e fora da zona de turbulência (um no centro da calha – 1,3 m, e outro

no centro da segunda metade – 2,0 m), duas vazões controladas por medidores de vazão tipo



115

rotâmetro (1,7 e 2,2 L/s). Para cada teste a porção de dez pellets de cada polímero misturados

e embebida em solução detergente foram colocados na lamina de acrílico e com o auxílio da

espátula introduzidos nas posições demarcadas na calha o mais próximo à lâmina d’água. Por

conseguinte, observado o deslocamento dos pellets, simultaneamente para frente e para baixo,

em diferentes distâncias relativas a cada tipo de material mostrado na figura 4. Ao final da

sedimentação foram medidos com auxílio da trena os intervalos de deslocamento e em seguida

tabelados em planilha eletrônica.

Figura 4: Materiais sedimentados com melhor resultado.


O alvo de qualquer investigação experimental é sempre uma população e o objetivo ao

coletar e analisar dados é chegar a conclusões sobre ela. Com isso, a execução do planejamento

fatorial iniciou-se com a especificação dos níveis em que cada fator quantitativo foi estudado,

neste caso, o efeito da vazão em dois níveis (1,7 e 2,2 L/s) e o efeito na posição de introdução

das partículas em dois níveis (1,3 e 2,0 m). Para realizar o planejamento fatorial, os

experimentos foram feitos em triplicata e em todas as possíveis combinações dos níveis dos

fatores. Como há dois níveis de cada fator foram necessários quatro ensaios diferentes (fatorial

2 x 2), a quantidade mínima necessária.

Os experimentos para a realização do planejamento 2² começaram na ordem sorteada,

ensaiados e registrados as faixas de respostas observadas (deslocamento) entre o primeiro e o

último pellet de cada material sedimentado em todas as quatro combinações dos níveis

escolhidos. Essa matriz de planejamento está apresentada na Tabela 1, com a demonstração das



116

faixas de deslocamento na sedimentação obtida de cada material, o ponto médio de cada faixa,

o intervalo dos pontos médios entre os materiais e a sua variância.

Tabela 1: Resultados do planejamento fatorial 2² para estudo do efeito da vazão e posição de introdução sobre o

rendimento de separação.

De acordo com a Tabela 1, com a combinação dos fatores de vazão 1,7 L/s e posição 1,3

m ocorre a melhor distinção de separação entre os pontos médios de cada faixa de sedimentação

por material, verificado por apresentar a menor variância de intervalos. Quando usado à posição

1,3 m e elevado a vazão de 1,7 para 2,2 L/s (ensaio 1 e 2), a variância aumenta (44,9*100/19,4)

- 100 = 131,4 %. Quando a posição é 2,0 m (ensaios 3 e 4), a variância aumenta (50,4*100/20,7)

– 100 = 143,5 %. Isso mostra que o efeito da vazão, ou seja, o que acontece com a variância

quando é elevada a vazão de 1,7 para 2,2 L/s, depende do nível em que a posição está. O efeito

da posição, por sua vez, também depende do nível da vazão. A 1,7 L/s (ensaio 1 e 3) a mudança

da posição aumenta a variância em (20,7*100/19,4) – 100 = 6,7 %. A 2,2 L/s (ensaios 2 e 4), o

aumento passa a ser de 50,4*100/44,9) – 100 = 12,2 %. Notadamente o fator posição é o que

exerce menor influência no processo.

Quando o efeito de uma variável depende do nível da outra, como neste caso, diz-se que

as duas variáveis interagem, e pode se calcular o valor do efeito de interação entre elas (NETO,

2001).

O efeito principal da vazão é por definição a média dos efeitos da vazão nos dois níveis

da posição. Com o uso da letra V para representar esse efeito, e com ȳi a resposta média

observada no i–ésimo ensaio, escreve-se:

Ensaio Vazão

(L/s)

Posição

(m)

Média

(10-2

m)

Ponto médio

(10-2

m)

1º Intervalo

(10-2

m)

2º Intervalo

(10-2

m)δ²

POM 8-16 10-14 12-20 10-16,7 13,3

PMMA 17-21 15-21 19-26 17-22,7 19,8

ABS 29-40 22-45 27-48 26-44,3 35,1

POM 12-21 12-17 9-15 11-17,7 14,3

PMMA 12-21 17-23 13-19 14-21 17,5

ABS 32-45 25-48 25-30 27,3-41 34,1

POM 8-14 12-18 11-16 10,3-16 13,1

PMMA 12-17 16-21 15-21 14,3-19,7 17

ABS 21-29 28-36 29-38 26-34 30

POM 10-16 14-19 15-21 13-18,7 15,8

PMMA 13-20 19-27 15-24 15,7-23,7 19,7

ABS 25-34 35-44 39-50 33-42,7 37,8

3

4

1,7

2,2

2,0

2,0

Deslocamento (10-2

m)

1,7

2,2

1 1,3

1,32

6,5 15,3 19,4

3,2 16,6 44,9

3,9 13,0 20,7

3,9 18,1 50,4



117

V = ((ȳ2 - ȳ1) + (ȳ4 - ȳ3)) / 2 (I)

V = ((44,9 – 19,4) + (50,4 – 20,7)) / 2

V = 27,6

Este valor indica que a variância dos intervalos sobe 27,6 pontos, em média, quando a

vazão passa de seu nível inferior (1,7 L/s) para o nível superior (2,2 L/s). Esta conclusão é

parcial, pois, a vazão e a posição interagem, e não é satisfatório falar do efeito da vazão sem

dizer algo sobre a posição. É preciso, na verdade, interpretar os efeitos dos dois fatores

conjuntamente para não deixar dúvidas sobre a interação que existe entre eles.

Nos planejamentos de dois níveis costuma-se identificar os níveis superior e inferior com

os sinais (+) e (-) respectivamente, portanto, ensaios 2 e 4 são (+) e 1 e 3 são (-). Agora a

equação pode ser reescrita como a diferença entre duas médias:

V = (ȳ2 + ȳ4) / 2 - (ȳ1 + ȳ3) / 2 V = ȳ+ - ȳ- (II)

Esta expressão vale para qualquer efeito principal num planejamento fatorial completo de

dois níveis e pode ser considerado como uma definição alternativa de efeito principal.

Para a posição (P) o nível superior corresponde aos ensaios 3 e 4 e o inferior aos ensaios

1 e 2. O efeito principal da posição será, portanto:

P = (ȳ3 + ȳ4) / 2 - (ȳ1 + ȳ2) / 2 P = ȳ+ - ȳ- (III)

P = 3,4

Quando trocado a posição de 1,3 m por 2,0 m a variância aumenta 3,4 pontos em média.

Se não houvesse interação, o efeito da vazão deveria ser o mesmo com qualquer posição. Sabe-

se, porém, que a situação não é esta. O efeito da vazão é +131,4% com a posição de 1,3 m, mas

aumenta para +143,5% quando usado à posição de 2,0 m. Como na ausência de interação esses

dois valores deveriam ser iguais, pode se tomar a diferença entre eles como uma medida de

interação entre os fatores V e P. Na verdade, por uma questão de consistência com a definição

dos outros efeitos, a metade da diferença é, por definição, o efeito de interação entre os dois

fatores. Com o uso de V x P, ou simplesmente VP, para representar este efeito, pode-se escrever:

VP = (143,5 - 131,4) / 2 (IV)

VP = 6,0%



118

A diferença do valor do efeito V corresponde ao nível inferior da posição (que é 1,3 m,

pela nossa convenção de sinais) do valor correspondente ao nível superior (2,0 m). Com a

identificação das respostas de acordo com os ensaios em que foram obtidas pode se escrever:

VP = (ȳ4 - ȳ3) / 2 - (ȳ2 - ȳ1) / 2 = (ȳ1 + ȳ4) / 2 - (ȳ2 + ȳ3) / 2 (V)

As equações supracitadas mostram que para calcular qualquer efeito são usadas todas as

respostas observadas. Cada efeito é a diferença de duas médias. Metade das observações

contribui para uma das médias e a metade restante aparece na outra média. Esta é uma

importante característica dos planejamentos fatoriais de dois níveis. As respostas nunca ficam

ociosas (NETO, 2001).

Como o efeito da interação entre os níveis é existente, os efeitos principais devem ser

interpretados conjuntamente. Sabe-se que a variância é uma medida de dispersão que indica a

regularidade de um conjunto de dados em função da média aritmética, por tanto, a menor

variância foi obtida com a posição de 1,3 m e vazão de 1,7 L/s, o que denota uma melhor

regularidade na distinção durante a sedimentação dos materiais. Como complemento às análises

dos efeitos, a figura abaixo torna a interpretação do experimento palpável ao observar a maior

regularidade combinada com os maiores intervalos relativos apresentados pelos círculos do

ensaio 1.

Figura 5: Gráfico dos deslocamentos por ensaios do experimento.



119

A Figura 1 representa o que aconteceu na prática experimental onde o melhor resultado

foi justificado no decorrer deste trabalho. Mas, como as condições dos equipamentos e materiais

eram limitados os resultados poderiam ser melhores com testes em outras configurações

experimentais, tais como, maiores dimensões da calha que proporcionariam a utilização de

maiores vazões e posições. A priori chegar a um modelo puramente teórico que descreva o

comportamento experimental seria dispendioso demais ao considerar os fenômenos da

mecânica dos fluidos que interagem neste processo, assim a complexidade tomaria proporções

incongruentes, que para casos gerais exigiria o uso de métodos numéricos de integração que

foge do escopo da aplicabilidade deste estudo.

Como forma de acrescentar outro ponto de vista nesta questão, dados teóricos podem ser

encontrados no trabalho “Separação Dessimétrica de Plásticos Residuários”, publicado pela

Associação Brasileira de Engenharia Ambiental e Sanitária (ABES), onde uma modelagem

matemática a partir da equação da lei de Stokes foi utilizada, mas sem levar em consideração

condições experimentais como efeito da forma da partícula, turbulências, variação da

velocidade de acesso, tensão superficial do líquido sobre as partículas, entre outras. Com

obtenção de um intervalo de separação da ordem de 0,06m entre os materiais PET e PVC, de

densidades 1,4 e 1,3 Kg/m³, respectivamente. Já neste trabalho, todas estas variáveis que

interferem nos deslocamentos das partículas para a sedimentação estão embutidas na vantagem

da prática experimental, mesmo sem terem sido determinadas pelas equações da mecânica dos

fluidos.

5. CONCLUSÕES

Devido a tamanho desafio quanto à questão dos resíduos plásticos, este apresenta a

possibilidade promissora de executar um processo de separação de forma mais produtiva e

qualificada, fundamentalmente desenvolvido de maneira experimental e desenhado

estatisticamente, proporcionou condições reais para atingir o princípio do método.

De forma satisfatória, o experimento atingiu seu objetivo com maior expressividade no

ensaio 1, o que conota a possibilidade de ampliação dos estudos do projeto para atender os

interesses de separação de materiais poliméricos para reciclagem em escala industrial. De

antemão, a lógica da observação leva a intuir que quanto maior a profundidade da calha, maior

percurso será o da partícula diagonalmente e assim mais eficaz será a separação dos diferentes

polímeros (maior a distância entre os pontos de decantação), contudo é uma variável importante



120

a ser analisada. Os aumentos de outras dimensões do equipamento também são passiveis de

análise, pois vão deslocar o ponto de transição dentro da calha entre o regime turbulento e o

laminar.

Outro ponto importante a ser destacado é o fluido utilizado. A água possui propriedades

únicas na natureza o que lhe confere particularidades para o experimento e deixa em aberto

testes com outros fluidos, como por exemplo, uma solução água/álcool. Onde haverá a

necessidade de novos experimentos para a definição de novos parâmetros de processo e assim

alcançar a separação de materiais com densidades menores que a da água.


MATÉRIA DE CAPA; Desafios do planeta. Disponível em:

<http://tvcultura.com.br/videos/44160_materia-de-capa-desafios-do-planeta.html> Acesso em:

14 mar. 2016.

MUNSON, B.R; YOUNG, D,F; OKIISHI, T.H. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos. 4ed.

Edgard Blucher, 2004.

NETO, B.B; Scarminio, I.S; Bruns, R.E. Como Fazer Experimentos. 2ed. Editora Unicamp,

2001.

ROSSI, A.V; TERCI, D.B.L; TERRA. J.; PINHEIRO, T.A.L. Separando e Identificando

Alguns Plásticos. IQ-UNICAMP, 2005.

SOARES, S.R; CASTANHEL, A.O; FIÚZA, M.; Separação dessimétrica de plásticos

residuários. Disponível em: <http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/abes97/plasticos.pdf> Acesso

em: 14 mar. 2016.



121

ESTUDO DOS PROCESSOS DE NÍQUEL QUÍMICO (ELECTROLESS) E NÍQUEL

ELETROLÍTICO EM FERRAMENTAS DIAMANTADAS NO MERCADO DE

SUPERABRASIVOS

SILVA, J. F. P.

MAGRI, B. R.

TREVIZAM,C.J.


RESUMO:

São apresentadas no trabalho as principais características dos processos de niquelação

eletrolítica e auto catalítica (níquel químico), suas composições, as funções dos constituintes

dos banhos de níquel e suas aplicações para se alcançar o melhor rendimento em ferramentas

superabrasivas. Entretanto, para se chegar com qualidade no final é preciso controlar

minuciosamente o processo de deposição de níquel, no qual há diversos fatores que interferem

no produto. Parâmetros como pH, temperatura, concentração de sais, aditivos e agentes

tamponantes contribuem para formação da camada de níquel e velocidade do processo. Neste

ponto as análises químicas para mensurar a qualidade do eletrólito são muito importantes, a fim

de atingir o melhor rendimento possível da niquelação. O níquel eletrolítico é utilizado para

fixação de grãos abrasivos, mesmo quando a etapa final de recobrimento é realizada com níquel

químico (electroless nickel), entretanto por apresentar crescimento irregular entre áreas de alta

e baixa densidade de corrente, deve obedecer rigorosamente ao range das concentrações e

parâmetros de controle, a fim de mitigar este fato. O electroless nickel tem aliado a resistência

mecânica e a corrosão, apresenta crescimento homogêneo por toda geometria do substrato

beneficiado, todavia exige estreito controle para não haver decomposição do banho de níquel e

manter suas características.

PALAVRAS CHAVE: Niquelação; Eletrólito de Níquel; Autocatalítico; pH, Controle;

Análises Químicas.

ABSTRACT



122

The main characteristics of the electrochemical and autocatalytic nickel processes (nickel

chemistry), their compositions, the functions of the constituents of the nickel baths and their

applications to achieve the best performance in superabrasive tools are presented. However, in

order to arrive with quality at the end it is necessary to control the nickel deposition process, in

which there are several factors that interfere with the product. Parameters such as pH,

temperature, salt concentration, additives and buffering agents contribute to the formation of

the nickel layer and process speed. At this point the chemical analyzes to measure electrolyte

quality are very important in order to achieve the best possible nickelation performance.

Electrolytic nickel is used for the fixing of abrasive grains, even when the final step of recoating

is performed with electroless nickel. However, due to irregular growth between areas of high

and low current density, it must strictly comply with the concentration range And control

parameters in order to mitigate this fact. The electroless nickel has allied with mechanical

resistance and corrosion, presents homogeneous growth throughout the geometry of the

substrate benefited, however it requires close control so that there is no decomposition of the

nickel bath and maintain its characteristics.

KEYWORDS: Nickel Plating; Nickel Electrolyte; Autocatalytic; pH control; Chemical

Analysis.

1. INTRODUÇÃO

A realidade brasileira está repleta de oportunidades e incertezas dependendo do grau de

organização e da qualidade dos produtos fabricados (DE SOUZA, 1999). A necessidade de

otimização de processos e melhoria contínua da qualidade obriga todos os setores da economia

se mover no sentido de maximização da mão de obra e redução de retrabalhos em linhas de

fabricação. O incremento tecnológico possibilita reduzir trocas de ferramentas e acessórios em

linhas de produção, mitigando ou até mesmo eliminando tempo ocioso em etapas fabris

(BIANCHI, 2001).

Dentro dos processos industriais que vão da simples separação da matéria-prima ao

controle de qualidade final, temos um nicho de operações específicas e padronizadas, onde

procedimentos estabelecidos muitas vezes exigem grau de precisão fino e com estreita faixa de

tolerância. Com este cenário surgem como ferramentas essenciais os rebolos, pontas montadas



123

e discos de cortes superabrasivos, os quais proporcionam alta qualidade e precisão em etapas

de corte e retificação, ressaltando ainda seu custo benefício comparados a rebolos

convencionais. Os superabrasivos são compostos de ligas e grãos abrasivos, sejam eles grãos

naturais diamantes, diamantes sintéticos ou CBN (nitreto de boro cúbico) (DE SOUZA, 1999).

Para tal fim algumas ligas podem ser aplicadas, como ligas resinóides, ligas vitrificadas e

também o níquel usado como liga para fixação dos grãos abrasivos, como será exposto ao longo

do trabalho.

Os controles dos processos de deposição de níquel são imprescindíveis para obtenção de

uma camada controlada, com características determinadas, por exemplo, dureza ou resistência

a corrosão, bem como ambos podem ser alcançados (PANOSSIAN, 1996). O níquel pode ser

aplicado de algumas formas, no presente artigo serão abordados os processos eletrolíticos e o

processo autocatalítico (níquel químico). Para aplicação dos processos de deposição de níquel,

há diversos fatores que influem no material final, sendo mandatórios controles minuciosos das

faixas de concentração dos banhos, temperatura e pH, parâmetros que darão rendimento as

ferramentas diamantadas (MALFATTI, 2000).

Diante do exposto, a seguir tem-se por objetivo demonstrar as funções dos sais

constituintes dos banhos, as composições dos eletrólitos, sejam o níquel tipo Watts ou o níquel

químico (Electroless nickel), explanando a importância dos principais pontos de controles dos

métodos utilizados.

Serão apresentados os detalhes que influenciam nos aspectos mecânicos da camada

diamantada, a influência de compostos químicos, os principais defeitos e suas causas.


2.1 Níquel Eletrolítico (Tipo Watts)

O eletrólito de níquel tipo Watts é conhecido por sua versatilidade e velocidade de

deposição do metal níquel, é constituído por sulfato de níquel, cloreto de níquel e ácido bórico,

apresenta larga faixa de trabalho, com concentrações que podem variar de acordo com

aplicação, entretanto os mais usais seguem dentre dos seguintes parâmetros (PANOSSIAN,

1995):

Sulfato de Níquel (NiSO4.6H2O) 240 a 300 g/L: Obtido com alta pureza, dentre os sais

de níquel utilizados no processo eletrolítico, o sulfato de níquel é o mais barato, apresenta



124

menor grau de corrosividade quando comparado ao cloreto de níquel em relação aos

metais utilizados no processo, bem como gancheiras, garras para contato elétrico e cestos

de titânio. Tem alta solubilidade (570 g/L a 50 °C), não é volátil e os íons de sulfato são

estáveis em condições operacionais. O sulfato de níquel é a principal fonte de íons nos

eletrólitos.

Cloreto de Níquel (NiCl2.6H2O) 40 a 60 g/L: Atua como fonte secundária de íons de

níquel nos banhos, entretanto têm diversas outras funções de destaque, como a dissolução

do ânodo, no qual o cloreto corrói as esferas de níquel, através da corrosão por pite,

tornando os ânodos de níquel em ânodos solúveis. Na ausência do cloreto de níquel ou

índices baixos, ocorre a passivação dos ânodos de níquel, anulando sua ação. Atua

também no poder de penetração, visto que o processo eletrolítico não se apresenta

uniforme por toda geometria do substrato, desde geometrias simples como placas planas

até peças de complexa construção. A inserção do cloreto de níquel melhora sensivelmente

o poder de penetração, melhorando assim a uniformidade da camada depositada. É

possível constatar tal processo, por meio do experimento com variação de camada

depositada entre a borda da chapa (área de alta densidade de corrente) e o centro da chapa

(área de baixa densidade de corrente).

Dessa forma, o aumento do coeficiente de difusão dos íons de níquel permite o aumento

da densidade de corrente, até mesmo dobrando a velocidade da deposição dos íons de níquel, e

acarreta em redução do tempo de forma que mantém a qualidade do processo de

eletrodeposição.

Concomitantemente, promove a melhoria da eficiência catódica já que o cloreto aumenta

a eficiência catódica, tornando o processo aplicado mais próximo ao teórico, este, utilizado

geralmente como base de cálculo dos custos.

Ácido Bórico (H3BO3) 25 a 40 g/L: Auxilia como tamponante o que contribui para

manter o pH estável e com baixa variação, principalmente na interface cátodo/banho onde

ocorre a formação de gás hidrogênio, evitando-se a formação de pites

pH 1,5 a 4,5: Um dos parâmetros fundamentais num banho de níquel é o pH. Por regra

adota-se a faixa de 2,0 a 4,0, embora valores entre 3,5 e 3,8 apresentam os melhores

aspectos de deposição.

Durante o processo de niquelação, há formação de gás hidrogênio no cátodo, de acordo

com a seguinte reação:



125

2H+ + 2e H2

2.2 Níquel Químico (Electroless nickel)

O níquel químico é um banho auto catalítico, onde seus íons de níquel são reduzidos por

reação química a partir de agentes redutores, por exemplo, o hipofosfito. Necessita também de

calor para ocorrer a redução dos íons, sua velocidade de deposição é afetada pela concentração

dos componentes e pela quantidade de calor aplicada. Usualmente as temperaturas variam na

faixa de 80 a 90 ºC.

A maior parte da deposição comercial é executada através de banhos ácidos, devido às

suas características físicas únicas, as quais incluem: excelente resistência à corrosão, desgaste

e abrasão, ductibilidade, soldabilidade, lubricidade, propriedades elétricas e elevada dureza. Os

banhos de níquel químico consistem em quatro tipos: Alcalino, Ácidos (1 a 3 % de fósforo -

baixo-fósforo; 6 a 10 % de fósforo - médio-fósforo; 11 a 13 % de fósforo - alto-fósforo) (DE

SOUZA, 2011).

O electroless nickel tem diversas aplicações, é muito utilizado em substratos com

geometria complexa, por possuir característica de deposição uniforme por toda extensão da

peça obra. Característica esta, dada pela condição de reação química sem indução elétrica.

Segundo Matanna (2008), o banho é composto por:

Íons de Níquel, que tem como fonte principal de níquel a ser depositado sobre o

substrato (DE SOUZA, 2011); Agentes Redutores; Agentes Complexantes e Agentes;

Aceleradores; Abrilhantadores e estabilizadores inibem a reação espontânea, evitam a

decomposição do banho e auxiliam no controle da velocidade da reação.


3.1 Controles do Processo de Níquel Eletrolítico

O processo de níquel eletrolítico apresenta enormes possibilidades de aplicação, no caso

em discussão é utilizado como liga para adesão de grãos abrasivos, com isto tem concentrações

definidas em faixa estreita, a fim de obter um depósito com aspectos mecânicos que aliam

ductibilidade, resistência a corrosão e mecânica (TOCHETTO, 2005). Logo, é fundamental que

o banho esteja dentro da tolerância definida.



126

Neste caso, o cloreto de níquel é o responsável pela resistência mecânica, além de mitigar

o problema da falta de uniformidade na camada depositada em área de alta e baixa densidade

de corrente. Quando o teor de cloreto de níquel é baixo, os depósitos são afetados, podendo

alterar a resistência mecânica (DE SOUZA, 2011).

O sulfato de níquel fornecerá a maior parte dos íons metálicos e deve estar entre 240 a

460 g/L (Tabela 2), ressalta-se o fato da solubilidade ser alta (570 g/L a 50 °C) (MALFATTI,

2000).

O ácido bórico, por sua vez, atua como tamponante, de forma a manter pH estável durante

o processo de niquelação, mesmo com a formação de gás hidrogênio gerado na interface

cátodo/banho. O agente molhador é imprescindível neste ponto, pois contribui para o

desprendimento do hidrogênio, e evita a formação de pites (PANOSSIAN, 1996). Como há

ácido bórico no banho tipo Watts a temperatura deve ser superior a 35ºC. Vale ressaltar que

temperatura inferior promoverá a cristalização do ácido.

Assim como a temperatura o pH interfere diretamente na qualidade do depósito de níquel,

pois afeta a velocidade da reação, influencia nas características mecânicas e na distribuição da

camada de níquel (PANOSSIAN, 1996).

Para controlar os parâmetros análises químicas quantitativas são realizadas para

determinação da concentração dos materiais presentes no eletrólito de níquel, entretanto, tal

metodologia somente identificará os sais com afinidade química como as titulações.

Contaminantes passam despercebidos em análises simples, mas são facilmente identificados

com o processo da Célula de Hull (SCHIMITZ, 2012).

Para determinar a concentração dos íons de níquel deve-se aplicar a sistemática a seguir

(ELETROCHEMICAL, 2016): Pipeta-se 2,0 ml do banho em um erlenmeyer;Adiciona-se 50

ml de água destilada e 10 ml da solução tampão amônio;Adicionar uma pitada de indicador

murexida e agitar;Titula-se com Solução EDTA 0,1M até atingir coloração violeta.Calcula-se

a concentração dos íons de níquel e sulfato de níquel a partir das equações: ml gasto de EDTA

0,1M x 2,935 = g/L de Níquel e g/L Ni x 4,78 = g/L de Sulfato de Níquel.Para reposição de sais

do sulfato de níquel calcula-se: ((g/L ideal – g/L encontrado) x volume total do eletrólito ) ÷

1000 = Kg de Sulfato de Níquel a ser adicionado. Ainda, de acordo com ELETROCHEMICAL

(2016), para se determinar o teor do cloreto de níquel (NiCl2):Pipeta-se 2,0 ml do banho em um

erlenmeyer;Adiciona-se 50 ml de água destilada e 5 gotas de Cromato de Potássio;Pipetar com

Solução Nitrato de Prata 0,1M (AgNO3 0,1M) até a viragem para o tom castanho;Calcula-se a

concentração do cloreto de níquel a partir das equações: ml gasto de AgNO3 0,1M x 1,77 = g/L



127

Cl-e ml gasto de AgNO3 0,1M x 3,35 = g/L de NiCl2.Para reposição de sais do cloreto de níquel

calcula-se: ((g/L ideal – g/L encontrado) x volume total do eletrólito ) ÷ 1000 = Kg de Cloreto

de Níquel a ser adicionado.Por fim, para se determinar o teor de Ácido Bórico (H3BO3) aplica-

se a seguinte sistemática, também proposta por ELETROCHEMICAL (2016):Pipeta-se 2,0 ml

do banho de níquel em um erlenmeyer;Acrescenta-se 1 ml de Púrpura de Bromocresol e Manitol

suficiente para formação de uma pasta amarela;Titula-se com solução Hidróxido de Sódio 0,1M

(NaOH 0,1M) até a viragem para o tom azul marinho;Para reposição do H3BO3 calcula-se: ((g/L

ideal – g/L encontrado) x volume total do eletrólito) ÷ 1000 = Kg de Ácido Bórico a ser

adicionado.

Em se tratando em célula de Hull, consiste em sistema miniaturizado do processo de

eletrodeposição e emprega-se como ânodo o níquel e cátodo uma placa de latão polido

(SCHIMITZ, 2012). É realizada a eletrodeposição sobre o substrato, utilizando-se a mesma

densidade de corrente usual ao processo comum, pelo período de uma hora. Posteriormente,

avalia-se o depósito de níquel e as características obtidas, para verificação de contaminações

metálicas e orgânicas, as quais não são caracterizadas em análises quantitativas.

Evidenciadas contaminações orgânicas, o eletrólito de níquel passa por correções que

podem ser de pH, concentração de niveladores e/ou abrilhantadores (SCHIMITZ, 2012). No

caso de ocorrer contaminação metálica, o banho poderá ser tratado com placas seletivas ou

purificação química.

3.2 Controles do Processo de Níquel Químico

O eletroless nickel por se tratar de um processo autocatalítico exige muito cuidado em

sua manipulação, controle da concentração dos seus constituintes e faixas operacionais (pH,

temperatura, agitação) (MATANNA,2008). No níquel químico a superfície metálica atua como

catalisador, onde toda a reação é heterogênea em um sistema sólido-líquido, no caso do Níquel-

Fósforo (Ni-P) o principal redutor é o hipofosfito (MALFATTI, 2000).

Durante a reação de deposição dos íons de níquel em níquel metálico, o hipofosfito de

sódio acaba reduzido a ortofosfito de sódio, fato este que aumenta a concentração de

subprodutos nos banhos, tornando-se com o tempo desproporcional sua existência em relação

a quantidade de sulfato de níquel e hipofosfito, reduzindo a velocidade e a qualidade da reação.

Para manter constante a taxa de reação, é necessária a adição de sulfato de níquel e hipofosfito



128

de sódio, entretanto sempre respeitando as análises e consumo de produtos (BORN,

HEYDECKE, RICHTERING, 2000).

Durante a deposição existe variação do pH e deve ser controlada para eficiência do

processo, trabalhar fora dos parâmetros indicados afeta a velocidade da reação. Para o

electroless nickel de médio fósforo é indicado manter entre 4,7 a 5,2 (DILETA, 2008).

O banho de níquel químico é composto inicialmente por duas partes, A (fonte de níquel)

e B (redutor), tendo ainda a parte C (redutor), utilizada para correção do banho durante a sua

vida útil. Recomenda-se utilizar as seguintes concentrações e parâmetros (AUROSQUÍMICA,

2010):Níquel 5,2 – 6,0 g/L;pH 4,7 – 5,2; Densidade 1,000 – 1,150 g/cm³;Níquel Quimico A

(montagem inicial) 70 ml/L (60 – 90 ml/L);Níquel Químico B (montagem inicial) 90

ml/L;Níquel Químico C (montagem inicial); Não utilizado.

Dessa forma, para se determinar a concentração dos íons de níquel metálicos, aplica-se a

metodologia proposta por AUROSQUIMICA (2010): Pipeta-se 2,0 ml do banho em um

erlenmeyer;Adiciona-se 50 ml de água destilada e 10 ml da solução tampão amônio;Adicionar

uma pitada de indicador murexida e agitar;Titula-se com Solução EDTA 0,1M até atingir

coloração violeta ec alcula-se a concentração dos íons de níquel e sulfato de níquel a partir das

equações: ml gasto de EDTA 0,1M x 2,935 = g/L de Níquel e g/L Ni x 4,78 = g/L de Sulfato

de Níquel e finalmente a reposição é feita de acordo com a área de substrato tratada. A cada 10

µm/dm2adiciona-se 8 ml/L da parte A e 8 ml/L da parte C. A parte B não é adicionada, somente

utiliza-se para montagem do banho.


4.1 Eletrólitos de Níquel Tipo Watts

Eletrólitos de níquel tipo Watts variam dentro de uma faixa de concentração de seus

componentes, estes, por sua vez, determinarão as características da camada depositada

(ANGORA, 2007). O processo de fabricação de rebolo superabrasivo busca aliar resistência

mecânica e ductibilidade, de forma a evitar o desgaste prematuro por colisão ou abrasão. Para

produção de rebolos superabrasivos diamantados, costuma-se aumentar a concentração do

cloreto de níquel em relação ao uso comum da niquelação, o que permite o aumento da

densidade de corrente aplicada na eletrodeposição. Além disso, reduz a diferença da camada

depositada nas áreas de alta e baixa densidade de corrente e aumenta a resistência mecânica.



129

Contudo, isto reduz sua ductibilidade e, por esta razão, faz-se necessário o controle minucioso

nas faixas de concentração dos componentes do eletrólito (PANOSSIAN, 1996).

Alguns fatores influenciam a eletrodeposição do níquel, o teor de sulfato de níquel, o teor

de cloreto de níquel, o pH, a temperatura e contaminantes, afetando a cobertura do substrato

seja na estética ou aspectos mecânicos (PANOSSIAN, 1997).

No que tange aos fatores e influencias nos processos de eletrodeposição, vale destacar a

eficiência catódica em eletrólitos de níquel, visto que supera 90%. Todavia, para que isto ocorra,

é importante que as condições operacionais sejam mantidas dentro dos parâmetros

estabelecidos (ANGORA, 2007).

A temperatura aumenta a eficiência catódica, assim como o aumento da densidade de

corrente aplicada também influencia no processo de forma positiva (FIGURA 2). O pH é outro

fator a interferir na eficiência catódica, tendo seus melhores rendimentos entre 3,5 a 4,5, abaixo

de 3,0 e acima de 5,0 é afetada de forma ligeiramente negativa a eficiência catódica

(PANOSSIAN, 1996).

MALFATTI (2000) ressalta que os íons cloretos evitam ainda a passivação dos ânodos

de níquel, condição rara de ocorrer, todavia, quando existe o problema, a eficiência catódica

torna-se nula. É comum ter menor eficiência em ânodos novos, pois os mesmos tendem a soltar

carepas de níquel sólido nos banhos, causando a perda de eficiência. Um bom processo de

filtração e sacos anódicos costuma eliminar tal problema.

Conforme DE SOUZA (2011), a formação do gás hidrogênio na interface cátodo/banho

é intrínseco do processo, onde pode ocorrer pites e poros devido ao não desprendimento das

bolhas de hidrogênio. Agentes molhadores agem para eliminar este fato, propiciando a quebra

da tensão superficial e facilitando a liberação do gás gerado no substrato.

4.2 Banhos de Níquel Químico

Banhos de níquel químico, também conhecido como Electroless nickel, consistem em

quatro tipos: um alcalino e três ácidos, os quais são mais utilizados. Dentre eles, têm-se as

seguintes variações: baixo fósforo, médio fósforo e alto fósforo (DILETA, 2016).

Os três tipos têm ampla utilização na indústria e diferem por particularidades, onde o alto

fósforo apresenta excelente resistência a corrosão e baixa resistência mecânica. O médio fósforo

tem boa resistência a corrosão e boa resistência mecânica, sendo que em alguns casos, com o

tratamento térmico atingirá dureza próxima do cromo duro, motivo pelo qual tem vasta



130

aplicação no ramo de ferramentas superabrasivas. Há também o baixo fósforo, com baixa

resistência à corrosão em relação aos outros e excelente resistência mecânica (TABELA 1).

Em ferramentas superabrasivas é aplicada em conjunto com o níquel eletrolítico, sendo

este o responsável pela fixação dos grãos abrasivos com percentual de cobertura menor do que

o usual. Após o processo eletrolítico, as peças receberam o níquel químico para completar a

etapa de recobrimento, com três finalidades: aumentar o poder de corte, aumentar a vida útil do

rebolo e reduzir a diferença de recobrimento em áreas de alta e baixa densidade de corrente.

Tabela 1: Comparativo dos tipos de banhos de Níquel Químico.

Requisitos Di- Electroless NI 111

(Baixo Fósforo)

Di- Electroless

NI 114 (Médio

Fósforo)

Di- Electroless

NI 119 (Alto

Fósforo)

Teor de Fósforo (% em peso) 1 – 3 6 – 8,5 10 – 13

Dureza (Vicker) – Sem

tratamento térmico 650 – 700 480 460

Dureza (Vicker) – Com

tratamento térmico

750 – 850 (4h a 180°C)

860 (1h a 400°C) 820 (1h a 400°C) 950 – 1050 (1h a

400°C)

Resistência a abrasão (Teste

de desgaste, segundo Taber)

perda de peso em mg após

1000 rotações - sem

tratamento térmico

2,0 – 4,0 18 16

Resistência a abrasão (Teste

de desgaste, segundo Taber)

perda de peso em mg após

1000 rotações - com

tratamento térmico

1,5 – 2,0 8 6

Coeficiente de expansão

térmica (m/m/°C)

13 – 15 70 14

Resistência elétrica (micro-

ohm/cm) - sem tratamento

térmico

20 – 30 70 70

Resistência elétrica (micro-

ohm/cm) - com tratamento

térmico

10 – 20

-- --

Temperatura de fusão 1100 – 1200°C -- --

Níquel Metal 5,6 – 6,0 g/L 5,6 – 6,0 g/L 5,6 – 6,0 g/L

Redutor 22 – 26 g/L 28 – 32 g/L 38 – 42 g/L

Temperatura 80 – 85 °C 80 – 90°C 84 – 88°C

pH 5,8 – 6,4 4,7 – 5,2 4,9 – 5,3

Agitação Movimentação leve das

peças

Mecânica ou ar

limpo

Mecânica ou ar

limpo

Filtração Contínua Contínua Contínua

Velocidade de deposição 85°C 15 – 20 micra/h 15 – 20 micra/h 8 – 13 micra/h

Relação Volume de banho (L)

por área de peça (dm²) 0,8 – 1,2 dm²/L 0,8 – 1,2 dm²/L 0,8 – 1,2 dm²/L

Fonte: Dileta, 2016.



131

Em se tratando de processo auto catalítico, o electroless nickel tem em sua composição

um redutor, usualmente o hipofosfito, e o substrato a ser tratado atua como catalisador. De

acordo com MATANNA (2008), a ativação do processo se dá por temperatura, no caso do

níquel químico de médio fósforo entre 80 e 90 ºC. Durante a redução o hipofosfito acaba

reduzido a ortofosfito, principal responsável pela durabilidade do banho. À medida que,

aumenta o ortofosfito, acrescenta o stress no banho, fazendo com que a resistência a corrosão

seja afetada de forma negativa. Em suma, para atingir os depósitos de qualidade as

concentrações dos constituintes devem estar dentro de um estreito range de tolerância.

Outro fator fundamental é observar a idade do banho, pois com o passar do tempo o teor

de ortofosfito aumenta e eleva a densidade (FIGURA 4). Com este dado, é possível monitorar

o banho mesmo sem análises químicas, embora não seja o procedimento mais indicado

(MATANNA, 2008).

Figura 4: Densidade em relação a idade do banho.

Fonte: MATANNA, 2008.

O pH influencia diretamente no processo, sobretudo nas características mecânicas, pois

causa o stress e prejudica a aderência, isto se estiver elevado. Neste caso, a velocidade da reação

aumenta. Deve-se manter o pH entre 4,7 e 5,2, a fim de obter depósitos que unem velocidade e

qualidade da camada depositada (FIGURA 5). MATANNA (2008) enfatiza que a falta de

aderência em rebolos superabrasivos causará baixo rendimento ou até mesmo desplacamento.

Já MALFATTI (2000), destaca a necessidade de verificar e corrigir o pH durante todo o

processo para não haver inconvenientes.



132

Figura 5: Efeito do pH na velocidade de deposição.

Fonte: MATANNA, 2008.

Ainda, de acordo com MATANNA (2008), a temperatura é mandatória para o processo

que se inicia a partir 65ºC, mas é entre 82°C e 92ºC aumenta exponencialmente e tem o

rendimento ideal. Temperaturas superiores causam a decomposição do banho. Um índice que

não afeta tanto o depósito é a concentração de níquel, com até 80% da carga de montagem do

banho, o depósito não sofrerá danos. Porém, altas concentrações causam a precipitação do

níquel, tal fato possibilita reação espontânea levando a decomposição do níquel químico. Já o

agente redutor tem faixa larga de aplicação de 24 a 40 g/L, onde o limite inferior tornará lento

o processo e o superior dará maior velocidade a reação.

A relação entre área a ser tratada e volume de banho deve estar entre 0,8 a 1,2 dm2/L de

electroless nickel, se a relação for desproporcional acarretará em dificuldades no processo. No

caso de uma relação superior a 1,2 dm2/L, a reação ocorrerá de forma rápida, neste contexto

poderá ocorrer precipitação do níquel e encurtará a vida do banho (DE SOUZA, 2011). Por fim,

com relação inferior a 0,8 dm2/L, mesmo com a temperatura e pH ideal a reação de deposição

será lenta, neste caso sugere-se utilizar corpos de sacrifício para aumentar a área a ser tratada.

5. CONCLUSÃO

Os banhos de níquel, seja pelo processo eletrolítico ou autocatalítico, têm ampla

utilização em variados mercados. Em rebolos superabrasivos apresenta ótima resistência



133

mecânica e a corrosão, responsável por ferramentas de corte, desbaste e acabamento que

apresentam resultados expressivos quando confrontados a rebolos convencionais.

Para alcançar-se a qualidade máxima das ferramentas superabrasivas, todo o processo de

niquelação deve obedecer a rigorosos parâmetros de controle. Os banhos de níquel têm

variações, dependendo dos objetivos almejados.

Para este fim, os controles de processos são imprescindíveis, onde o pH altera a

velocidade da reação, interfere nas características mecânicas e aparência do depósito de níquel.

Assim como pH, as concentrações de sais de níquel interferem no processo, positivamente ou

negativamente. Com isto, o controle analítico determina qual a eficácia dos banhos de níquel

eletrolítico e níquel químico. Possibilita ainda, a correção e manutenção das faixas de trabalho.

Além das concentrações e parâmetros de operação, salienta-se a necessidade do controle

de contaminantes nos processos de niquelação. As contaminações orgânicas ou metálicas

acarretam problemas às camadas de níquel, afetando a aderência, a resistência e a estética dos

rebolos. Estes, interferentes costumam ser identificados pelo processo da Célula de Hull e

eliminados com aplicação e placas seletivas.

A identificação e eliminação de variáveis indesejadas devem ocorrer de forma preventiva,

a fim de evitar desvios da qualidade. Contaminações, parâmetros e concentrações variam e são

intrínsecas ao processo, todavia devem estar dentro de limites parametrizados e aceitáveis.

Deste modo, os impactos na qualidade do produto final são minimizados ou eliminados,

podendo o processo de deposição de níquel alcançar o desempenho desejado.


ANGORA, M. Revista Tratamento de Superfície e Noticiário da Galvanoplastia. 2007, 36,

144.

AUROSQUÍMICA. Boletim Técnico: Banho de Níquel Químico. 2010. Disponível em:

<http://www.aurosquimica.com.br/data/pdf/NIQUELQUIMICO.pdf-1379343076.pdf>.

Acesso em: 09 set. 2016

BIANCHI, E. C.; VARGA, V. L.; MAGAGNIN, T. C. Análise comparativa do desempenho

entre rebolos superabrasivos e convencionais, na retificação cilíndrica externa do aço eutectic

ect-na-4923. Curitiba, Brasil, 2001.



134

BORN, R.; HEYDECKE, J.; RICHTERING, W. Revista Tratamento de Superfície e Noticiário

da Galvanoplastia. 2000, 30, 103.

DE SOUZA, G. F.; ALVES, A. S. Retificação com Rebolos de CBN Como Meio Para a

Melhoria da Qualidade e Competitividade. Águas de Lindóia, Brasil, 1999.

DE SOUZA, M. F. Processo de Deposição Química de Ligas de Níquel Fósforo, Suas

Propriedades e Aplicações Industriais. Trabalho de conclusão de curso, Faculdade Oswaldo

Cruz, São Paulo, Brasil, 2011.

ELETROCHEMICAL. Boletins Técnicos: métodos de análises. Disponível em:

<http://www.electrochemical.com.br/electrolimeira/index.php/boletins-tecnicos/metodos-de-

analise>. Acesso em: 09 set. 2016

MATANNA, S. M.M. Revista Tratamento de Superfície e Noticiário da Galvanoplastia. 2008,

60, 149.

NITEC, Informações técnicas sobre serviços de banho de níquel químico. Disponível em:

<http://www.banho-de-niquel-quimico.com/informacoes-tecnicas-resistencia-a-corrosao-

empresa-de-banho-de-niquel.php>. Acesso em: 21 jul. 2016.

PANOSSIAN, Z. Revista Tratamento de Superfície e Noticiário da Galvanoplastia. 1995, 32,

74.


75.


76.


78.


83.



135

SURTEC. Manual Técnico com tabelas e referências para quem trabalha com Galvanoplastia

- Edição 2012. Disponível em: <http://www.surtec.com.br/ht/fr_5.html>. Acesso em: 29 set.

2016.

influÊncia da temperatura no processo de … · cutter para preparo da emulsão de pele de frango,...

Documents