Questões de Termodinâmica e Equilíbrio de Fases (Engenharia Química e Química Industrial)

Durante o estudo desenvolvimento de formulações liofilizadas proteicas, duas abordagens analíticas distintas foram empregadas. Uma delas permite determinar temperaturas como a de congelamento, super-resfriamento e transição vítrea (Tg’), enquanto a outra possibilita observar a distribuição de sólido e líquido nas fases congeladas.

Quais técnicas são utilizadas para essa finalidade, respectivamente?

Um Engenheiro de Alimentos está desenvolvendo uma nova formulação de maionese de baixa caloria, que se baseia na estabilização de uma emulsão óleo em água altamente aerada, funcionando como uma espuma estável. Durante o processo, ele observa que a estabilidade da espuma e da emulsão é altamente dependente da tensão interfacial e da presença de surfactantes. A análise da interface óleo-água e arágua revela os seguintes comportamentos:

I- A adição de um surfactante hidrofílico (HLB > 10) reduz drasticamente a tensão superficial da fase aquosa e a tensão interfacial óleo-água.
II- A estabilidade da espuma diminui acentuadamente acima de 60°C, enquanto a estabilidade da emulsão é menos afetada pelo aumento da temperatura até 80°C.
III- A incorporação de proteínas do soro do leite desnaturadas termicamente aumenta a viscosidade da fase contínua e a estabilidade da emulsão, mas compromete a estabilidade da espuma em temperaturas elevadas.
IV-Um estudo de isotermas de adsorção demonstra que o surfactante hidrofílico forma uma monocamada saturada na interface ar-água e óleo água em concentrações abaixo da Concentração Micelar Crítica (CMC).

Considerando os princípios da Termodinâmica de Interfaces e o comportamento de sistemas coloidais complexos em alimentos, a explicação mais coerente para os fenômenos observados, em especial a diferença na estabilidade da espuma e da emulsão em função da temperatura e da presença de proteínas, é:

Um Engenheiro de Alimentos está desenvolvendo um novo produto de confeitaria de frutas (compota de frutas vermelhas) que será envasado em potes de vidro, pasteurizado e armazenado à temperatura ambiente por 18 meses. O produto contém alto teor de açúcares (60% brix), mas o pH é moderadamente ácido (pH 4,5). O principal desafio é evitar a cristalização do açúcar, durante o armazenamento prolongado, e prevenir a formação de gás por fermentação de leveduras osmófilas, que podem causar estufamento da tampa e alteração sensorial. Dessa maneira, a estratégia de formulação e escolha da embalagem mais eficaz para simultaneamente controlar a cristalização do açúcar, inibir o crescimento de leveduras osmófilas e garantir a integridade da embalagem sob as condições de armazenamento, bem como a característica crítica da embalagem para esse cenário, são:

Jacques Dubochet foi laureado com o prêmio Nobel de Química em 2017 por suas contribuições no desenvolvimento da técnica de vitrificação, que mais tarde se tornou fundamental na criopreservação de amostras biológicas com finalidade de determinação estrutural. Para montar o aparato de vitrificação, Dubochet utilizou um nebulizador, uma fenda metálica, uma pinça, um recipiente contendo líquido criogênico, água no estado líquido e um filme de carbono. O nebulizador foi empregado para pulverizar a solução aquosa através da fenda metálica. Em seguida, as microgotas que ultrapassavam a fenda eram depositadas sobre a superfície de um filme de carbono preso à pinça, sendo imediatamente submersas no recipiente criogênico por meio de um movimento pendular. O intervalo entre a deposição das gotas e o congelamento era determinado pela geometria do aparato.

A figura a seguir ilustra o protótipo desenvolvido por Dubochet.

Com base nos conhecimentos sobre a técnica de vitrificação, é correto afirmar:

Julgue o item seguinte, relativo a métodos de extração de compostos naturais.

A extração com fluidos supercríticos é limitada apenas a compostos polares, pois o dióxido de carbono supercrítico apresenta baixa afinidade com compostos apolares.