DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA E DO CALOR ESPECÍFICO DO
CALDO DE CANA (Saccharum spp.)
DETERMINATION OF SPECIFIC GRAVITY AND ESPECIFIC HEAT OF
SUGARCANE JUICE (Saccharum spp.)
Rúbner Gonçalves Pereira1, Iasnaia Maria de Carvalho Tavares1, Danilo Santos Souza2,
Laoan Brito Oliveira Santos4, Glêce Milene Santana Gomes1, Cristiane Martins Veloso3,
Renata Cristina Ferreira Bonomo3.
1
Mestrando (a) em Engenharia de Alimentos, UESB – BA.
Mestrando em Ciência e Tecnologia de Alimentos, UFS – AL.
4
Graduanda em Engenharia de Alimentos, UESB – BA.
3
Professora, Departamento de Tecnologia Rural e Animal (DTRA), UESB – BA.
2
Palavras chaves: densidade, garapa; calorímetro de mistura, picnômetro.
Introdução
O caldo da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é um produto obtido por extração em
moedores elétricos, ou manuais, coado em peneiras metálicas ou de nylon e servido com
gelo, podendo ser consumido puro ou com suco de limão, abacaxi ou até maracujá.
Segundo as exigências da indústria sucroalcooleira, a cana para ser industrializada deve ter,
entre outras características, um caldo que contenha, no mínimo 18 °Brix (FERNANDES,
2000). Em 24 horas, mesmo sob refrigeração, o caldo já apresenta sinais de alteração de
sabor e aparência (YUSOF et al., 2000). Tratamentos térmicos podem ser usados para
manter a qualidade do produto. No entanto, são necessários conhecimentos das
propriedades termofísicas das matérias-primas, a fim de se calcular cargas térmicas,
dispêndios energéticos, dimensionamento dos equipamentos, etc (ARAÚJO et al., 2004).
Como o uso das equações de transferência de calor e massa é condicionado à
disponibilidade de dados sobre as características intrínsecas dos materiais, objetivou-se
com este trabalho estudar as propriedades termofísicas (calor específico e massa
específica) do caldo de cana.
Material e Métodos
O caldo de cana foi obtido no comércio da cidade de Itapetinga-BA e o experimento foi
realizado no Laboratório de Engenharia de Processos da UESB, campus de Itapetinga.
Padronizou-se o teor de sólidos solúveis do caldo obtido para 18 ºBrix para posterior
determinação das propriedades termofísicas. Determinou-se o calor específico por meio de
uma adaptação do método de Hwang e Hayakawa (1979), em quintuplicata, utilizando-se
um calorímetro de mistura. A determinação da massa específica foi realizada em triplicata
através do método picnométrico, nas temperaturas de 25°C, 45°C e 65°C.
O experimento foi realizado no delineamento inteiramente casualizado. O modelo adequado
foi obtido observando-se o coeficiente de determinação e a concordância com o fenômeno
estudado, sendo o gráfico construído utilizando-se o software SigmaPlot® 11.0.
Resultados e Discussão
Os valores médios do calor específico (cp) em cada repetição foram de: 3,100kJ/kg.K ±
0,23; 3,190kJ/kg.K ± 0,28 e 3,009kJ/kg.K ± 0,26, com média total de 3,100kJ/kg.K. CHOI e
OKOS (1986) encontraram valores de calor específico de sucos de frutas entre 3,00 a 4,00
kJ/kg K. MOURA (2003) encontrou cp para soluções modelo similares a suco de 3,6kJ/kg.K,
com um teor de sólidos solúveis próximo ao deste estudo.
A massa específica do caldo de cana diminuiu com o aumento da temperatura. Esse
comportamento é devido ao fornecimento de energia (durante o aquecimento) para as
moléculas que compõem o caldo. Conseqüentemente, as moléculas ficam mais excitadas e
transferem energia para outras moléculas através das colisões, aumentando a temperatura
do caldo. Como a massa da amostra permaneceu fixa e o afastamento molecular provocou
um aumento de volume, a da densidade diminuiu (Figura 1).
A partir dos resultados obtidos, verificou-se o ajuste linear satisfatório (R2=0,999) para os
dados experimentais de massa específica em função da temperatura (Equação 1).
ρ=-0,366T+1080
(1)
-3
Onde: ρ = massa específica (kg.m ); T= temperatura (ºC).
O valor encontrado por MOURA (2003) para massa específica de soluções modelo similares
a suco foi de 1041,3 kg/m3, com teor de sólidos solúveis de 17° Brix, à 50°C, sendo inferior
ao encontrado no experimento.
Figura 1. Massa específica do caldo de cana com 18°Brix em função da temperatura.
Conclusões
No estudo das propriedades termofísicas do caldo de cana, a densidade diminuiu com a
temperatura, ajustando ao modelo linear. O calor específico obtido foi de 3,1kJ/kg.K. Os
dados obtidos fornecem informações úteis no estudo sobre demanda por resfriamento e
aquecimento nos equipamentos e os gastos energéticos envolvidos nesses processos.
Referências Bibliográficas
ARAUJO, J. L.; QUEIROZ, A. J. M.; FIGUEIREDO, R. M. F. Propriedades termofísicas da
polpa do cupuaçu com diferentes teores de sólidos. Ciências Agrotecnologia, v. 28, n. 1, p.
126-134, 2004.
CHOI, Y., OKOS, M. R. Effects of temperature and composition on the thermal properties of
the foods. Foods engineering and Process Application, Transport Phenomenon,v. 1,
p.93-101, 1986.
FERNANDES, A. C. Cálculos na Agroindústria da cana de açúcar. STAB: Açúcar, Álcool
e Subprodutos, p. 193, 2000.
HWANG, M.P.; HAYAKAWA, K. A specific heat calorimeter for foods, Journal of Food
Science, v. 44, n. 2, p. 435- 448, 1979.
MOURA, S. C. S. R.; FRANÇA, V. C. L.; LEAL, Á. M. C. B. Propriedades termofísicas de
soluções modelo similares a sucos – parte1, Ciência e Tecnologia de Alimentos, v.1, n.
62-68, p. 62-68, 2003.
YUSOF, S.; SHIAN, L. S.; OSMAN, A. Changes in quality of sugar-cane juice upon delayed
extraction and storage. Food Chemistry, v.68, p. 395-401, 2000.
Autor a ser contactado: Rúbner Gonçalves Pereira - Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia- UESB,
Laboratório de Engenharia de Processos. Praça Primavera, 40, Campus de Itapetinga, Itapetinga-BA, 45700000. E-mail: ([email protected]).