Queijos e combustível de casca de banana melhores com ultrassom

Está online a reportagem que fiz para a revista Unesp Ciência sobre um  trabalho do engenheiro de alimentos Javier Telis Romero, da Unesp, em conjunto com pesquisadores do Grupo de Análises e Simulação de Processos Agroalimentares (Aspa), da Universidade Politécnica de Valência (Espanha). Eles conseguem analisar o interior queijos de diversos tipos, sem precisar abrí-los, medindo a velocidade de ondas de ultrassom – um feito que já rendeu um prêmio IgNobel aos espanhóis. Para saber mais, leia minha história aqui: LINK

Controlar a qualidade dos alimentos produzidos em série em uma fábrica, sem precisar nem tocá-los, é o sonho de qualquer engenheiro de alimentos. Pouco a pouco, pesquisadores vêm descobrindo meios de fazer isso, não só por ultrassom, mas por radiação eletromagnéticas como o infravermelho. São os chamados “testes não destrutivos“, em oposição aos testes “oficiais”, previstos por lei, que envolvem a demorada análise química de uma amostra da produção, que é obviamente perdida após o processo.

Os usos do ultrassom na indústria alimentar e na química em geral não param por ai, entretanto. Ao passar por uma amostra de um material qualquer, uma onda de ultrassom de baixa intensidade é modificada pelas propriedades do material. Mas aumentando a intensidade dessas ondas, o inverso começa acontecer: as propriedades do material começam a ser modificadas por elas. Isso acontece quando a passagem do ultrassom cria microbolhas de ar que implodem rapidamente. A energia liberada nessas implosões pode iniciar e acelerar processos físicos e reações químicas. “O ultrassom pode produzir temperaturas tão altas quanto as da superfície do Sol e pressões tão grandes quanto as do fundo do oceano”, escreve o químico Kenneth Suslick, da Universidade de Illinois, em um artigo em seu site sobre a sonoquímica. “Em alguns casos, pode também aumentar a reatividades químicas em quase um milhão de vezes.”

Essa energia às vezes é liberada na forma de luz, um fenômeno conhecido como sonoluminescência.

O pesquisadores do Aspa já demonstraram como o ultrassom de alta potência alecera a secagem de frutos e a  salga de carnes. Durante a reportagem, conversei por email com a engenheira de alimentos Regina Isabel Nogueira, que passou um tempo no Aspa dominando essas técnicas. Ela espera montar em breve um laboratório de ultrassom de alta potência para conversar alimentos no Centro Nacional de Pesquisa de Tecnologia Agroindustrial de Alimentos, da Embrapa, no Rio de Janeiro, conforme menciona neste artigo.

Enquanto isso, Javier Telis Romero está para começar o seu primeiro projeto de pesquisa próprio com ultrassom. O pesquisador, entretanto, resolveu deixar um pouco de lado a indústria alimentícia e se concentrar no aproveitamento dos resíduos dela. Apoiado pelo CNPq, ele pretende estudar a fabricação de biocombustível a partir do pedúnculo e da casca de banana, uma das principais fontes de biomassa do país, junto com a laranja e a cana-de-açúcar. A ideia do projeto é usar a energia transmitida pelas ondas ultrassônicas para acelerar as reações químicas que transformam a celulose dos restos de banana em etanol.

Imagem acima: Um autêntico queijo de Mahón-Menorca, pronto para análise com ultrassom em laboratório do Aspa.



 

Energia solar sem painéis solares, apenas com vidro

Extrair energia da luz do Sol de forma barata, sem usar os caros materiais semicondutores dos painéis solares atuais pode ser possível graças a um novo fenômeno ótico, descoberto por dois físicos da Universidade de Michigan, EUA. William Fisher e Stephen Rand descobriram que um feixe de luz intenso o suficiente atravessando um meio transparente e não condutor de eletricidade, como o vidro por exemplo, pode separar as cargas elétricas positivas das negativas do material, o transformando em uma bateria pronta para fornecer eletricidade.

Pensava-se que essa separação de cargas induzida pelo campo magnético da luz fosse fraca demais, mas Fisher e Rand mostraram que em certas condições ela pode ser 100 milhões de vezes mais intensa que o normal (Rand fala sobre essa “ressonância paramétrica” em neste artigo para físicos, em PDF).

Os painéis solares geram eletricidade quando as partículas de luz atingem os elétrons de um material semicondutor a base de silício. Fabricar semicondutores envolve processos caros e sofisticados, como “dopar” o silício com “impurezas”, produzir uma junção p-n, etc. Por outro lado, uma futura “bateria ótica” poderia ser alimentada por uma lente que concentrasse a luz solar, tudo feito do simples e barato vidro.   

Vale lembrar, porém, que entre demonstrar a existência de um efeito e fabricar um protótipo existe um longo caminho…

Fontes:
Universidade de Michigan (soube via @physicsdavid)
Journal of Applied Physics

Ladrilhos de Penrose nanométricos

A barra branca desenhada na imagem tem cinco micrômetros de comprimento. Um micrômetro é um milésimo de milímetro. Crédito: Daniel Shir, Hongwei Liao, Seokwoo Jeon, Dong Xiao, Harley T. Johnson, Gregory R. Bogart, Katherine H. A. Bogart e John A. Rogers, Nanoletters 8(8), 2236-2244 (2008)Crédito: Daniel Shir, Hongwei Liao, Seokwoo Jeon, Dong Xiao, Harley T. Johnson, Gregory R. Bogart, Katherine H. A. Bogart e John A. Rogers

Os ladrilhos de Penrose são um mosaico feito de alguns poucos tipos de peças geométricas perfeitamente encaixadas, capaz de cobrir um plano infinito. Diferente de um mosaico convencional, a maneira como os ladrilhos se encaixam não se repete periódicamente ao longo do plano. Alguns mosaicos islâmicos medievais são ladrilhos de Penrose. Nunca se fez, porém, um ladrilho de Penrose tão minúsculo quanto o visto nessa imagem, uma foto por microscopia eletrônica. Feito de uma camada de polímeros sensíveis à luz sobre um molde especial, os ladrilhos foram esculpidos de uma só vez só por um feixe de radiação ultravioleta. A técnica inédita de fabricação de nanoestruturas tridimensionais foi publicada na revista “Nanoletters” (leia o artigo aqui) LINK

Fita crepe dispara raios X

Luz visível emitida de fita adesiva sendo desgrudada do rolo. A foto tirada com câmera fotográfica com filme exposto. Crédito:  Carlos Camara e Juan Escobar Download File  	Visible light emission from peeling tape. The image is a 30 second exposure on a Cannon EOS 10D. Credit Carlos Camara and Juan Escobar

Acredite se quiser. Uma fita adesiva “Photo Safe 3M” dispara feixes de rádio, luz e até de raios X ao ser desenrolada.Quando alguém puxa a fita para descolar um pedaço do rolo, a substância adesiva da parte interna da fita recém exposta fica temporariamente com excesso de carga elétrica positiva, enquanto a superfície antes grudada ao adesivo fica negativamente carregada. O resultado são mini-relâmpagos entre as duas superfícies, provocados por elétrons viajando entre elas (elétrons acelerados emitem radiação).

Mas é somente no vácuo, onde os físicos da Universidade da Califórnia fizeram as experiências com as fitas, que os elétrons aceleram o suficiente para emitirem um pulso de nanosegundos de raios X. A energia dos pulsos foi suficiente para tirar uma radiografia do dedo de um dos pesquisadores…

Uma imagem dos ossos  do dedo de um dos pesquisadores obtida com os raios X emitidos pela fita adesiva no vácuo. Crédito:  Carlos Camara, Juan Escobar e Seth PuttermanX-ray image of a human finger taken with peeling tape as the x-ray source. The composition is a compounded image of the experimental set up with the hand on top and the x-ray images of the finger. Credit Carlos Camara, Juan Escobar and Seth Putterman

A energia do pulso de raios X é 10 vezes maior que a de uma experiência anterior e ninguém sabe explicar da onde vem tanta energia. Sabem apenas que a emissão está relacionada com o fenômeno chamado de triboluminescência–uma emissão de luz que acontece quando dois cristais são fricicionados um contra o outro. O adesivo da fita, porém, não é um cristal e sim um líquido amorfo. O artigo publicado hoje na Nature é apenas um relato do fenônemo. Os pesquisadores esperam agora analisar outros tipos de adesivos para tentar explicar o mistério.LINK

Pedaço de fita adesiva descolado do rolo, visto ao microscópio (cores artificiais). A fita foi descolada  da esquerda para a direita  a uma velocidade de 5mm/s. Crédito: Carlos Camara e Seth Putterman

Artificially colored microscope image of the peeling vertex of pressure sensitive adhesive tape. The tape was peeled from left to right at about 5mm/s. Credit Carlos Camara and Seth Putterman

Descubra o segredo dos grãos na cozinha

Discos fotoelásticos na capa da Physical Review Letters, em janeiro de 2007

Discos fotoelásticos na capa da Physical Review Letters, em janeiro de 2007

Mistérios do Universo você encontra até mesmo quando coloca um monte de grãos de arroz e feijão em uma lata de óleo vazia. Meu ex-colega de graduação Ricardo Vêncio achou este artigo da Revista Brasileira de Ensino de Física com dicas de experimentos simples para fazer na cozinha de casa e observar fenômenos cuja explicação completa vale um Prêmio Nobel.

Um desses fenômenos é o “Brazil Nut Effect” (“efeito castanha-do-pará”). Quem come cereais no café-da-manhã talvez já reparou que nos sacos com cereais sortidos, as castanhas-do-pará estão em geral por cima dos grãos de aveia. Tente mexer e virar de cabeça para baixo o saco para embaralhar os cereais. Em seguida, chacoalhe o saco repetidamente e você vai ver as castanhas subindo até chegar a superfície. Veja uma simulação do efeito no YouTube.

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