Questões de Concurso Público IF-MT 2022 para Professor - Engenharia de Alimentos

A rota mais comum para a produção de etanol para consumo como cachaça (-38-48 ºGL) é por destilação em batelada. Entretanto, etanol grau alimentício (-95-96 “GL) é um importante insumo utilizado em diversas aplicações na indústria de alimentos, sendo que o processo de destilação contínua é mais indicado para produção em larga escala. A figura abaixo apresenta o diagrama de equilíbrio de fases para o sistema etanol-água.

(Diagrama T-xy para a mistura etanol e água. Fonte: https://dechema.de/en/Media/Databases.html). Acesso em 12 de janeiro de 2022.

A partir dessas informações, assinale a opção INCORRETA.

Na indústria de alimentos, máquinas a vapor e frigoríficas são imprescindíveis para inúmeros processos, como aquecimento, cozimento, resfriamento, congelamento etc. Acerca de calor e trabalho, assinale a opção correta:

Os trocadores de calor mais usados na indústria, sobretudo quando são necessárias grandes áreas de troca térmica, são os trocadores de casco e tubo. O casco pode ter um ou dois cabeçotes, dependendo do arranjo. Um dos fluidos passa pelo interior dos tubos e o outro passa pelo casco. Um trocador do tipo casco e tubo está mostrado na figura abaixo:

(Fonte: ARAUJO, E. C. C. Trocadores de Calor. São Carlos: Editora da Universidade Federal de São Carlos (EdUFSCar), 108 p., 2017)

A localização dos fluidos no trocador (pelo casco ou pelos tubos) é definida pelas condições do processo e pela facilidade de manutenção. Alguns fatores devem ser levados em conta:

( ) Se as temperaturas são altas o suficiente para requerer o uso de ligas metálicas especiais, localizar o fluido de maior temperatura no casco vai reduzir os custos globais.

( ) O fluido mais corrosivo deve ser localizado nos tubos, o que reduz os custos com ligas metálicas caras.

( ) O fluido que tem mais tendência a incrustar as superfícies de troca térmica deve ser localizado nos tubos.

( ) Geralmente um coeficiente de transferência de calor alto é conseguido localizando-se o material mais viscoso no lado dos tubos, desde que o escoamento seja turbulento.

Sobre os fatores descritos acima, marque V para as afirmativas verdadeiras, F para as falsas e assinale a sequência CORRETA.

A tecnologia de separação por membranas proporciona a purificação de compostos de acordo com o tamanho do material retido. Os processos são classificados como microfiltração (partículas em suspensão), ultrafiltração (macromoléculas), nanofiltração (açúcares e sais bivalentes) e osmose reversa (sais monovalentes). Em todos os casos, o permeado flui através da membrana, carregando o material não retido. Um caso típico da aplicação de tecnologia de membranas é o processamento de leite. Esse produto é uma suspensão de partículas (proteína e gordura) em solução de proteínas solúveis, sais e lactose. No processo convencional, 100 kg de leite resultam em 10 a 15 kg de queijo e 85 a 90 kg de soro, que contém partículas de gordura e caseína e é tratado como resíduo. Com base na situação descrita, avalie os itens abaixo sobre o processo de separação por membranas para o leite.

I- Para a separação do leite, pode-se utilizar microfiltração ou ultrafiltração.

II- A composição do permeado pelo processo de microfiltração seria uma suspensão de gorduras e proteínas (creme de leite) ou equivalente.

III- A composição do retido por ultrafiltração seria um concentrado de proteínas e gorduras.

IV- A composição do permeado por microfiltração seria um fluido com caseína, proteínas solúveis, lactose e sais (leite desnatado) ou equivalente.

Está CORRETO o que se afirma em:

Fluido supercrítico é qualquer substância em uma temperatura e pressão acima do seu ponto crítico, no qual não existe mais distinção entre as fases líquida e gasosa. O processo de extração com fluidos supercríticos tem sido usado comercialmente em alimentos, químicos e produtos farmacêuticos. Um exemplo clássico é a descafeinação do café utilizando CO2 supercrítico como solvente.

(Diagrama P-h para o dióxido de carbono. Fonte: https://www.ohio.edu/mechanical/thermo/ property tables/CO2/ph CO2.html). Acesso em 12 de janeiro de 2022

Com base nessas informações e no diagrama pressão-entalpia para o dióxido de carbono mostrado na figura, assinale a opção INCORRETA.

Um medidor de vazão de água é composto de um tubo de Venturi ideal, conforme a figura abaixo. Água escoa em regime permanente no trecho considerado, onde se supõe que as perdas por atrito são desprezíveis e as propriedades são uniformes nas seções. A área da seção transversal (1) tem 30 cm², enquanto a área (2) tem 15 cm². Um manômetro cujo fluido manométrico é mercúrio (Y_Hg=136.000 Nm^-3) é ligado entre as seções (1) e (2) e indica o desnível mostrado na figura. Considere:

γH2​O​=10.000N . m−3

g = 10 m . s^-2

γ = ρ . g

Equação de Bernoulli: γP1​+2gV12​​+Z1​=γP2​​+2gV22​​+Z2​

Equação da Continuidade: gγ​.V1​.A1​=gγ​.V2. A2​

(Fonte: VERTICCHIO, N. M. Mecânica dos Fluidos, IFMG - Campus Betim, 2019.)

Qual a vazão da água que escoa pelo Venturi?

Nas indústrias de alimentos, o uso de tubulações é prática comum para o escoamento de líquidos e gases como água, leite, sucos, vapor d'água, ar comprimido etc. Critérios gerais são estabelecidos para o dimensionamento do diâmetro das tubulações. Com base nisso, assinale a alternativa INCORRETA.

A fase vapor em uma garrafa fechada de espumante (champanhe) é praticamente CO₂, puro em equilíbrio com o líquido que compõe a bebida. Medidas (talvez da elevação do estouro da rolha) indicam que, na temperatura em que a bebida é servida, 5ºC, a pressão da garrafa fechada é de aproximadamente 5 bar. Considerando que a constante de Henry é de 990 bar, é CORRETO afirmar que a solubilidade do CO₂, na bebida:

Margarina é um dos produtos derivados da indústria de óleos e gorduras e geralmente comercializado em duas versões, com e sem sal. Para a margarina salgada, o sal não pode ser adicionado como sólido, mas como uma solução aquosa contendo 35% (em massa) de sal (concentração ligeiramente inferior à solubilidade do cloreto de sódio em água). O produto final, ou seja, a margarina com sal deve ter uma fração mássica final de sal de 2,5% para atender os critérios sensoriais do produto. Considerando que a margarina ainda sem sal tem um teor inicial de umidade de 15% (em massa), calcule a composição final (em porcentagem mássica) para a produção de 1,0 kg de margarina com sal, especificando os teores de gordura e umidade. Considere que a margarina sem sal contenha apenas gordura e água:

O processo de evaporação é umas das principais operações unitárias na indústria de sucos concentrados. O suco concentrado de maracujá é preparado a partir da evaporação da água do suco in natura. A composição do suco de maracujá in natura, em massa, é de 14% de carboidratos, 1,2% de proteínas, 0,8% de gorduras, 0,5% de cinzas. Determine quanto deve ser evaporado de água por kg de suco in natura para que o teor de carboidratos no suco concentrado seja de 62% (em massa). Determine também a composição final do suco concentrado. Considere uma base de cálculo de 1 kg de suco in natura e que somente água é evaporada.

Uma indústria de biscoitos utiliza leite desnatado em uma formulação de biscoito ao leite. O leite desnatado pasteurizado é acondicionado a granel e mantido a 5ºC em resfriadores. Durante o processo de mistura dos ingredientes e aditivos para a formulação do biscoito, o leite desnatado deve ser adicionado no processo a uma temperatura de 55ºC. Desta forma, o leite desnatado passa por um processo de aquecimento à pressão constante até a temperatura desejada. Qual a quantidade de calor necessária para aquecer um litro de leite desnatado no processo desta indústria? Considere que a capacidade calorífica em pressão constante do leite desnatado seja dada pela expressão C_p (T) = 8 . 10^-4.T + 3,9814, onde C_p é dado em kJ.kg^-1.ºC^-1. O volume específico do leite desnatado a 5ºC é 9,65.10^-4 m³.kg^-1.

Fluidos que não possuem comportamento newtoniano são chamados de fluidos não newtonianos e esse é o caso da maioria dos alimentos. Nos fluidos não newtonianos, a viscosidade é influenciada pela temperatura e pela taxa de cisalhamento (γ), o que significa que a relação entre a taxa de cisalhamento e a tensão de cisalhamento deixa de ser linear.

(Fonte: TADINI, C. C.; TELIS, V. R. N.; MEIRELLES, A. ). A.; PESSÕA FILHO, P. A. Operações Unitárias na Indústria de Alimentos, São Paulo: LTC; 584 p., vol. 1, 2015.)

Com base nas informações e na figura dada acima, analise as seguintes sentenças.

I-A curva de número 4 representa o comportamento reológico de um fluido dilatante, cuja taxa de acréscimo da tensão de cisalhamento diminui com o aumento da taxa de cisalhamento.

II - A curva de número 6 representa o comportamento reológico de um fluido pseudoplástico, cuja taxa de acréscimo da tensão de cisalhamento aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento.

III - Os números de 1 a 6 referem-se, respectivamente, a fluidos: dilatante com tensão inicial; plástico de Bingham; pseudoplástico com tensão inicial; dilatante; newtoniano; pseudoplástico.

IV - Na figura acima, os fluidos com comportamento reológico de 1 a 3 são dependentes do tempo, enquanto os fluidos de 4 a 6 são independentes do tempo.

Assinale a alternativa CORRETA.

Em um processo de destilação contínua para a produção de conhaque brandy, o mosto fermentado (líquido formado durante a fermentação de vinho de uva e água), contendo uma concentração de 10% em massa de etanol, será alimentado em uma coluna de destilação a uma vazão de 3.500 kg.h^-1, conforme a figura abaixo. O produto obtido no topo da coluna (condensador) contém 95% de álcool, enquanto o resíduo, obtido na base do destilador, contém 94% de água. A vazão de vapor (V) que sai pelo topo da coluna e entra no condensador é de 200 kg.h^-1. Uma quantidade do condensado retorna para a coluna como refluxo (R) e o restante é recolhido como destilado (D). O destilado obtido será então diluído com água para atender a concentração desejada de álcool. Considerando que o mosto é basicamente uma mistura de etanol e água, determine a razão entre a vazão de refluxo (R) e a vazão de destilado (D).

(Fonte: MEIRELES, M. A. A.; PEREIRA, C. G. Fundamentos de Engenharia de Alimentos. São Paulo: Atheneu, 815 p., v. 6., 2013.)

Assinale a alternativa CORRETA.

Suco de manga in natura com 60,3º Brix é alimentado no evaporador, como mostrado na figura ao lado, onde sofre ebulição a uma pressão de 202 mbar. A fonte de calor é vapor saturado seco a uma pressão de 150 kPa, o coeficiente global de transferência de calor é U = 1.340 W.m^-2:K^-1 e a área de troca térmica é de 30 m². Com os dados obtidos nas tabelas de vapor a seguir, determine a taxa de transferência de energia (Q), desconsiderando a elevação do ponto de ebulição devido à concentração de sólidos. Dados: vapor saturado (P = 150 kPa e T^sat =111,4ºC); P_conc. = 20,2 kPa e T_conc. = 60,1ºC.

(Fonte: MEIRELES, M. A. A.; PEREIRA, C. G. Fundamentos de Engenharia de Alimentos. São Paulo: Atheneu, 815 p., v. 6., 2013.)

Assinale a alternativa CORRETA:

O uso do diagrama pressão x entalpia é comum para o estudo de ciclos de refrigeração. O ciclo representado na figura a seguir inicia no compressor, onde o vapor é comprimido isentropicamente até a pressão de condensação. No condensador, o fluido refrigerante é condensado à pressão constante até o estado de líquido saturado. No dispositivo de expansão, o fluido refrigerante é expandido, num processo isentálpico até a pressão de evaporação. No evaporador o fluido refrigerante recebe calor do ambiente que se deseja refrigerar até o estado de vapor saturado, no qual retorna ao compressor, e o ciclo se repete.

(Representação esquemática dos estados termodinâmicos ao longo de um sistema padrão de refrigeração por compressão a vapor. Fonte: https:// repositorio.unesp.br/handle/11449/88896. Acesso em 12 de janeiro de 2022.)

Todo esse processo dependerá das propriedades físicas, químicas e outras que restringem o universo de substâncias que podem ser utilizadas como fluido refrigerante. Com base nessas informações, o atributo para a escolha de um fluido refrigerante está INCORRETO em qual das alternativas?

O processo de extração líquido-líquido em múltiplos estágios é caracterizado pelo contato direto entre três componentes: diluente (a), solvente (b) e soluto (c). A escolha do solvente é a etapa mais importante do projeto do extrator líquido-líquido, o que pode garantir uma boa eficiência. De forma geral, um bom solvente deve ter fácil disponibilidade, baixo custo, boa recuperabilidade, baixa toxidez, ser inflamável e ser avaliado quanto ao coeficiente de distribuição (K_c) e seletividade (S). Em relação a K_c e S, é incorreto afirmar que:

Na extração líquido-líquido, há a necessidade da determinação de dados de equilíbrio líquido-líquido do sistema de interesse. Um sistema interessante na área de alimentos é a desacidificação de óleos vegetais utilizando solventes orgânicos. O objetivo é utilizar um solvente líquido, como etanol, por exemplo, para retirar os ácidos graxos do óleo vegetal bruto. A figura abaixo apresenta um diagrama de equilíbrio líquido-líquido contendo óleo de girassol + solvente + ácido oleico a 25ºC, sendo que o solvente pode ser etanol puro ou misturado com água.

(Diagrama de equilíbrio líquido-líquido para o sistema contendo óleo de girassol refinado, solvente e ácido oleico a 25 ºC. Fonte: CUEVAS et al., 2010, https:// pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/je900791w. Acesso em 12 de janeiro de 2022.)

De acordo com a figura acima, é INCORRETO afirmar que:

No fenômeno de transferência de massa para uma mistura gasosa binária formada pelos gases A+B, o fluxo molar do componente A na direção z (N_A, mol.s^-1.m^-2) pode ser calculado pela expressão:

NA​=NA​+NB​NA​​. zDAB​ . c​. ln [(NA​+NB​NA​​)−(ccA1​​)(NA​+NB​NA​​)−(ccA2​​)​]

Essa equação é aplicada para difusão na direção de z com NA e NB constantes e em estado estacionário. Nesse contexto, assinale a opção CORRETA.

Na indústria de alimentos são utilizados processos que aumentam a vida útil dos produtos. O processamento térmico é o método mais empregado para processamento e conservação de alimentos. Quais dos processos abaixo utilizam a aplicação de energia irradiada como forma de conservação?

Desidratação ou secagem é definida como a aplicação de calor sob condições controladas para remover por evaporação a maior parte da água normalmente presente em um alimento. Industrialmente é utilizada para secagem de sólidos, como grãos, massas, pastas; e líquidos, como leite, extrato de café etc. Dentre as variáveis importantes no estudo de secagem, destacam-se, além da temperatura, a atividade de água e o teor de umidade. O teor de umidade é a medida da quantidade total de água contida num alimento, geralmente expresso como uma porcentagem (%) da massa total. Já a atividade de água (a_w) é um parâmetro adimensional que mede a disponibilidade de água de um determinado alimento.

(Fonte: TADINI, C. C.; TELIS, V. R. N.; MEIRELLES, A. J. A.; PESSÕA FILHO, P. A. Operações Unitárias na Indústria de Alimentos, São Paulo: LTC; 512 p., vol. 2, 2017.)

Com base nas informações do texto e da figura acima, assinale a alternativa INCORRETA.