eBook: Engenharia de Alimentos by PUC Goiás

e.BOOK: QUESTÕES DO ENADE COMENTADAS

Curso: Engenharia de Alimentos

Organizador(es): Professores Carlos Stuart Coronel Palma, Fernanda Dias Silva; Flávio Marques; Luciana Casaletti; Maria Isabel Dantas de Siqueira; Maria Ximena Vázquez Fernández e Nástia Rosa Almeida Coelho.

SUMÁRIO QUESTÃO Nº 10 Autor(a): Maria Ximena Vázquez Fernández

Grau de dificuldade - Médio Área do conhecimento - Tecnologia de alimentos – tratamento de rejeitos/água Apresenta interdisciplinaridade com Físico-química Conhecimentos necessários - Conceitos de coagulação, floculação, tratamento de água, processos e operações para remoção de sujidades; Raciocínio – o aluno deve associar remoção de sujidades com operações físicas e processos químicos de tratamento Como descobrir a resposta certa? Diferenciado a coagulação da floculação (1ª asserção) e relacionando as mesmas com grau de mistura de uma solução (2ª asserção) Qual o raciocínio errado da maioria? Achar que grau de mistura não tem a ver com o processo de remoção de sujidades Essa questão trabalha com qual competência(s)? Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à Engenharia;

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? Analisar e criticar as informações; Extrair conclusões, estabelecer relações, comparações e contrastes

O estudante precisa: 

Conhecer o processo de coagulação e floculação para o tratamento de

águas, que ocorre na etapa de decantação. O objetivo desta etapa é remover partículas sólidas (em suspensão, ou coloidais) da água. 

A remoção dessas partículas necessita agentes químicos (usados na

coagulação). 

Coagulação: A coagulação é o processo de desestabilização das

partículas coloidais de modo que o crescimento da partícula possa ocorrer em conseqüência das colisões entre partículas; Promove a formação de espécies hidrolisadas com carga positiva e depende da concentração do metal (coagulante) e pH final da mistura; Posteriormente, consiste no transporte das espécies hidrolisadas para que haja contato entre as impurezas presentes na água. 

Floculação: É um processo físico no qual as partículas coloidais são

colocadas em contato umas com as outras, de modo a permitir o aumento do seu tamanho físico, alterando, desta forma, a sua distribuição granulométrica; 

Saber que a primeira etapa, ou coagulação, necessita de maior

velocidade de agitação para que ocorra. Assim será possível que haja contato entre as partículas e o coagulante. E a segunda etapa, floculação, necessita menor velocidade de agitação, para que não ocorra cisalhamento das

partículas; 

A remoção das partículas só ocorre com a coagulação seguida da

floculação, pois é esta última que permitirá a decantação das mesmas. Por isso são processos complementares; 

Portanto,

tanto

primeira

quanto

segunda

asserções

são

VERDADEIRAS 

A SEGUNDA JUSTIFICA a primeira pelo fato de que em cada uma das

etapas as partículas tem tamanhos e densidade diferente, fazendo também com que o grau de mistura seja diferente em cada uma delas.

QUESTÃO Nº 11

QUESTÃO Nº 12

QUESTÃO Nº 13 Autor(a): Luciana Casaletti

Grau de dificuldade - Médio Área do conhecimento – Carboidratos; Enzimas; Biodiesel Apresenta interdisciplinaridade com Conteúdo de carboidratos (amido, celulose, glicose); Enzimas (atuação das enzimas); Biodiesel (as possíveis e novas formas de produção do combustível) Quais conteúdos preciso para responder essa questão? - Saber que glicose é um açúcar fermentável, sendo a principal fonte de carbono que o micro-organismo Saccharomyces cerevisiae utiliza no processo de fermentação alcoólica. - Ter conhecimento do que é o processo de sacarificação, ou seja, do processo de hidrólise de um carboidrato complexo como o amido ou a celulose em monossacarídeos como glicose. - Ter entendimento que alimentos como trigo, mandioca e milho, são ricos no polissacarídeo amido, portanto são matérias primas amiláceas. - Saber que a quebra do amido é um processo denominado de hidrólise e que utiliza as enzimas alfa-amilase, beta-amilase e amiloglicosidade na presença de água. - Ter conhecimento de que para a realização da hidrólise de matéria primas complexas, como bagaço da cana-de-açúcar (lignocelulósicas), estas deverão passar

por um prévio tratamento térmico/químico como objetivo de iniciar o processo de hidrólise (rompimento da cristalinidade da celulose). - Saber que não somente matérias primas com o trigo, mandioca e milho são fermentáveis, mas que matérias com cana-de-açúcar e microalgas também são. -Saber do significado do processo de gelatinização (processo onde os grãos de amido são suspensos em água e submetidos a altas temperaturas) e que o mesmo, não é utilizado como pré tratamento na sacarificação. Como devo associar esse conteúdo no meu raciocínio? Associar que as matérias-primas citadas são compostas por amido e celulose, e que estes compostos são formados por carbono e utilizados por micro-organismo durante o processo fermentativo.

Como descobrir a resposta certa? Saber o que é o processo de gelatinização e que as enzimas alfa-amilase, betaamilase e amiloglicosidade são responsáveis pela hidrólise do amido. Qual o raciocínio errado da maioria? É confundir que a gelatinização, por também utilizar altas temperaturas, pode ser utilizada com tratamento prévio de rompimento da cristalinidade da celulose. Essa questão trabalha com qual competência(s)? Ter visão multidisciplinar e integrada do conhecimento adquirido.

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? Extrair conclusões, estabelecer relações, comparações e contrastes.

QUESTÃO Nº 14 Autor(a): QUESTÃO Nº 15 Autor(a): QUESTÃO Nº 16 Autor(a): QUESTÃO Nº 17 Autor(a): Flávio Marques Carvalho Grau de dificuldade - Difícil Área do conhecimento – Engenharias: Fenomenos de Transporte II e Operações

Unitárias II Apresenta interdisciplinaridade com Transferência de calor com balanço de energia Quais conteúdos preciso para responder essa questão? Condução; convecção; Balanço de energia Como devo associar esse conteúdo no meu raciocínio? (fluxo de calor sem o papel ) / (fluxo de calor com o papel ) = ?

Equacionamento: Q = ( TInt –Tamb) / Rtotal ;

(1) Quantidade de calor com relação a resistência térmica

total do sistema RConv = 1/(h.A)

(2) Resistência com relação a convecção

* Acontece com ar quente (aq) no ambiente interno e ar frio (af) no ambiente externo. RCond = L1 / ( k1 .A )

(3) Resistência com relação a condução

* Acontece com a parede (pd) e no papel (pp).

Rtotal = R1 + R2 + ...+ Rn qx = Q/A

(4) Resistência total.

(5) Fluxo de Calor

Situação (1) – Sem o papel

Substituindo a Equação (4) na Equação (1), temos: Q = ( TInt –Tamb) / R1 + R2 + ...+ Rn Q = ( TInt –Tamb) / RConv + RCond + RConv Q = ( TInt –Tamb) / [ 1/ (haq.A) + Lpd / ( kpd .A ) + 1/ (haf.A)] Q = ( TInt –Tamb) / (1/A ) * [ 1/ (haq) + Lpd / ( kpd ) + 1/ (haf)] Q/A = (TInt –Tamb) / [ 1/ (haq) + Lpd / ( kpd ) + 1/ (haf)] Q/A = (20 – 5) / [ 1/ (5) + 0,1 / ( 0,04 ) + 1/ (20) ] Q/A = (15) / [ 0,2+ 2,5 + 0,05 ] = (15) / ( 2,75) = 5,45 W / m2

Fluxo de calor sem o papel qx = Q/A = 5,45 W / m2 Situação (2) – Com o papel

Substituindo a Equação (4) na Equação (1), temos: Q = ( TInt –Tamb) / R1 + R2 + ...+ Rn Q = ( TInt –Tamb) / RConv + RCond + RCond + RConv Q = ( TInt –Tamb) / [ 1/ (haq.A) + Lpp / ( kpp .A ) + Lpd / ( kpd .A ) + 1/ (haf.A)] Q = ( TInt –Tamb) / (1/A ) * [ 1/ (haq) + Lpp / ( kpp )+ Lpd / ( kpd ) + 1/ (haf)] Q/A = (TInt –Tamb) / [ 1/ (haq) + Lpp / ( kpp ) + Lpd / ( kpd ) + 1/ (haf)] Q/A = (20 – 5) / [ 1/ (5) +0,01 / ( 0,01 )+ 0,1 / ( 0,04 ) + 1/ (20) ] Q/A = (15) / [ 0,2+ 1 + 2,5 + 0,05 ] = (15) / ( 3,75) = 4,0 W / m2 Fluxo de calor com o papel qx = Q/A = 4,0 W / m2

(fluxo de calor sem o papel ) / (fluxo de calor com o papel ) =(5,45)/( 4,0 ) =1,36

Letra ( A) Essa questão trabalha com qual competência(s)? a)

Capacidade de desempenhar as atividades de engenharia, ciência e tecnologia

Ter visão multidisciplinar e integrada do conhecimento adquirido.

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? I- Interpretar textos e gráficos; II - Propor soluções para situações problema

QUESTÃO Nº 18 Autor(a): Flávio Marques Carvalho Grau de dificuldade - Difícil Área do conhecimento – Engenharias: -Transferência de massa; - Cinética química e cálculo de reatores

Apresenta interdisciplinaridade com Transferência de massa; - Cinética química e cálculo de reatores; - Cálculo Quais conteúdos preciso para responder essa questão? Transferência de massa; Cinética química e cálculo de reatores Como devo associar esse conteúdo no meu raciocínio? Forma Geral do Balanço de Massa

Entrada

Geração –

através das fronteiras do sistema

dentro do sistema

Saída

–

Consumo = Acúmulo

através das fronteiras do sistema

dentro do

sistema

Esta equação pode ser aplicada para a massa total do material ou para qualquer espécie molecular ou atômica envolvida com o processo. Os termos geração e consumo significam ganho ou perda por reação química. Eles aparecerão somente quando aplicarmos o balanço aos componentes do processo, que é o caso da questão. O termo acúmulo significa variação de massa com o tempo no interior do processo e pode ser positivo ou negativo, dependendo se a massa está aumentando ou diminuindo dentro do processo. O problema em questão pede a equação diferencial que descreva o balanço para o componente A na modelagem de um reator tubular. Só que o mesmo pede para considerar alguns termos que descreveremos a seguir com relação a equação diferencial para depois montarmos a equação para o que se pede. - Termo de acúmulo: (negativo) , pois a massa de A esta sendo consumida

Termos para entrada no sistema (não temos o termo saída do sistema): Contribuição difusiva: transporte de matéria devido às interações moleculares (Interação soluto/meio). Contribuição convectiva: auxílio ao transporte de matéria como conseqüência do movimento do meio (Interação soluto/meio + ação externa).

- Termo para o transporte por convecção:

- Termo para o transporte por difusão:

Lembre-se que o fluxo difusivo do componente A é dado por

(obs: o sinal negativo indica que o fluxo está em sentido oposto ao eixo z, ou seja, na região de maior concentração para a de menor concentração).

Então o termo do transporte por difusão fica:

Somando o termo do transporte por convecção e do transporte por difusão temos a taxa líquida de fluxo mássico do componente A na entrada de seu sistema:

- Termo do consumo: Considere uma reação de primeira ordem, em que A forma B. Uma reação de primeira ordem é aquela na qual a velocidade é diretamente proporcional á concentração do reagente.

A taxa da reação é fornecida por rA = - k CA . (o sinal negativo indica o consumo de A para formar B; k – é a constante de velocidade e CA é a concentração molar de A ). Então o e termo de consumo fica:

Substituindo os termos na forma geral do balanço (lembre-se que não temos o termo de geração, pois como o balanço é para o componente A (consumido) e não para o B que esta sendo gerado) com os seus respectivos sinais e passando o termo de

acúmulo para o lado esquerdo da igualdade temos:

Essa questão trabalha com qual competência(s)? a) Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à Engenharia;

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? I- Interpretar textos e gráficos;

QUESTÃO Nº 18 Autor(a): Flávio Marques Carvalho Grau de dificuldade - Difícil Área do conhecimento – Engenharias: Fenômenos de Transporte II e Operações Unitárias II Apresenta interdisciplinaridade com Transferência de calor com balanço de energia Quais conteúdos preciso para responder essa questão? Condução; convecção; Balanço de energia Como devo associar esse conteúdo no meu raciocínio? (fluxo de calor sem o papel ) / (fluxo de calor com o papel ) = ?

Equacionamento: Q = ( TInt –Tamb) / Rtotal ;

(1) Quantidade de calor com relação a resistência térmica

total do sistema RConv = 1/(h.A)

(2) Resistência com relação a convecção

* Acontece com ar quente (aq) no ambiente interno e ar frio (af) no ambiente externo. RCond = L1 / ( k1 .A )

(3) Resistência com relação a condução

* Acontece com a parede (pd) e no papel (pp).

Rtotal = R1 + R2 + ...+ Rn qx = Q/A

(4) Resistência total.

(5) Fluxo de Calor

Situação (1) – Sem o papel

Substituindo a Equação (4) na Equação (1), temos:

Q = ( TInt –Tamb) / R1 + R2 + ...+ Rn Q = ( TInt –Tamb) / RConv + RCond + RConv Q = ( TInt –Tamb) / [ 1/ (haq.A) + Lpd / ( kpd .A ) + 1/ (haf.A)] Q = ( TInt –Tamb) / (1/A ) * [ 1/ (haq) + Lpd / ( kpd ) + 1/ (haf)] Q/A = (TInt –Tamb) / [ 1/ (haq) + Lpd / ( kpd ) + 1/ (haf)] Q/A = (20 – 5) / [ 1/ (5) + 0,1 / ( 0,04 ) + 1/ (20) ] Q/A = (15) / [ 0,2+ 2,5 + 0,05 ] = (15) / ( 2,75) = 5,45 W / m2 Fluxo de calor sem o papel qx = Q/A = 5,45 W / m2 Situação (2) – Com o papel

Letra ( A) Essa questão trabalha com qual competência(s)? a)

Capacidade de desempenhar as atividades de engenharia, ciência e tecnologia

Ter visão multidisciplinar e integrada do conhecimento adquirido.

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? I- Interpretar textos e gráficos; II - Propor soluções para situações problema

QUESTÃO Nº 19 Autor(a): QUESTÃO Nº 20 Autor(a): QUESTÃO Nº 21 Autor(a): Luciana Casaletti Grau de dificuldade - Difícil Área do conhecimento – Apresenta interdisciplinaridade com Mistura de massas; Conceitos sobre umidade; Matemática Qual(is) conteúdo(s) preciso para responder essa questão? Mistura de massas com umidades diferentes. Conceitos sobre a umidade. Matemática. Como devo associar esse conteúdo no meu raciocínio? O candidato deverá associar os conhecimentos de mistura de massas e lembrar de como é a formula de diferentes massas com umidades diferentes.

Como descobrir a resposta certa? Primeiro o candidato deverá calcular a massa de cada um dos componentes baseado no enunciado. Massa total: 400 kg Farelo de Soja = 320 kg (400 * 0,8) Casca de Soja = 80 kg (400 * 0,2)

Segundo: O candidato deverá calcular qual a umidade já existente nos 400 Kg da mistura.

Para tanto, parte-se da informação que: 320 Kg = 10% umidade 80 Kg = 5% de umidade

Usando a fórmula para mistura de diferentes massas com umidades diferentes: M1 * U1 + M2 * U2 = Ufinal* (M1 + M2) temos: 320 * 10 + 80 * 5 = Ufinal (320 + 80) 3200 + 400 = Ufinal *(400) 400 Ufinal = 3600 Ufinal = 3600 / 400 Ufinal = 9% Assim, em 400 Kg há 9% de água.

Terceiro: O candidato deverá usar a mesma fórmula para calcular a massa de água a ser adicionada Sabe-se: massa e umidade iniciais (400 kg e 9%) e a umidade final (60%). O raciocínio a ser levado em consideração nessa etapa é que a adição de água pura. Qualquer que seja a massa de água pura adicionada terá 100% de umidade. Assim, usando a mesma fórmula:

M1 * U1 + M2 * U2 = Ufinal (M1 + M2) 400 * 9 + X * 100 = 60 (400 + X) 3600 + 100X = 24000 + 60X 100X – 60X = 24000 – 3600 40X = 20400 X = 20400 / 40 X = 510 kg Assim a massa de água a ser adicionada a mistura para que a umidade atinja 60% será 510 Kg.

Qual o raciocínio errado da maioria? O candidato poderá não lembrar que, em qualquer massa de água pura adicionada haverá 100% de umidade. O candidato poderá não saber como calcular umidade final na mistura de duas massas iniciais.

Essa questão trabalha com qual competência(s)? Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à Engenharia; Capacidade de realizar o dimensionamento e a instalação de equipamentos para o processamento de alimentos Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? Propor soluções para situações problema. QUESTÃO Nº 22 Autor(a):

QUESTÃO Nº 23 Autor(a): Flávio Marques Carvalho

Grau de dificuldade - Médio Área do conhecimento – Engenharia: - Fenômenos de transporte; - Operações Unitárias - Cinética química e cálculo de reatores Qual(is) conteúdo(s) preciso para responder essa questão? Transferência de massa Reatores CSTR (mistura) e tubulares; Leito Fluidizado I – (F) – O termo de acúmulo não pode ser desprezado, pois um reator batelada é um tanque com agitação mecânica e opera através do carregamento da carga a reagir (reagentes e inertes) de uma única vez e da retirada de carga reagida (produtos, reagentes não convertidos e inertes) também de uma única vez, por isso, o acúmulo de materiais não pode ser desprezado. II – (V) Reator Tubular – é um tubo sem agitação no qual todas as partículas escoam com a mesma velocidade na direção do fluxo. Em inglês é conhecido como: Tubular Reactor ou Plug Flow Reactor (PFR)

Reator de mistura – é um tanque agitado com escoamento contínuo e sem acúmulo de reagentes ou produtos e é operado de acordo com as seguintes características: composição uniforme dentro do reator, a composição de saída é igual à composição do interior do reator, a taxa da reação é a mesma em todo o reator, inclusive na saída. Em inglês é conhecido como: Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR)

Obs : Para reações de ordem n>0, a concentração do reagente diminui ao longo do comprimento de um reator tubular, enquanto que para um reator de mistura, a concentração do reagente cai imediatamente para um valor baixo. III – (V) Esperam-se taxas de transferência de calor elevadas na região próxima ao empacotamento devido ao maior atrito nesta região. IV – (V)

Reator de Leito Fluidizado – o funcionamento deste reator é parecido com o PBR. Entretanto na prática trata-se de um tubo vertical onde pequenas partículas sólidas são suspensas em uma corrente de fluxo ascendente. O leito somente fluidizará a partir de um certo valor de velocidade do fluido ascendente. Essa velocidade é definida como a velocidade mínima de fluidização (vmf). Quando atinge-se vmf , a força da pressão (Fp) e a de empuxo (Fe) se igualam a força do peso das partículas do leito (Fg).

Logo, Fp + Fe = Fg Essa questão trabalha com qual competência(s)? Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à Engenharia;

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? I. Interpretar textos e gráficos;

II. Analisar e criticar as informações QUESTÃO Nº 24 Autor(a): QUESTÃO Nº 25 Autor(a): Flávio Marques Carvalho Grau de dificuldade - Médio Área do conhecimento – - Fenômenos de transporte; - Operações Unitárias Qual(is) conteúdo(s) preciso para responder essa questão? -Transferência de massa e 1 e 2 lei de Fick; Números adimensionais Qual o raciocínio errado da maioria? - Confudir os conceitos I – (F) pois, A constante de proporcionalidade é denominada coeficiente de difusão D e é característico tanto do soluto como do meio no qual se dissolve e não

somente do soluto como é afirmado no item I. II – (V) (ok) III – (F) O mecanismo de transferência de massa através de um fluido em movimento é designado por convecção sendo esta natural (se o movimento for provocado por diferenças de densidades) ou forçada (se o movimento for provocado por ação de agentes externos, como uma ventoinha, bomba centrifuga, ou outros). Na transferência de massa há diversas contribuições, mas as mais importantes são: 1.

Contribuição difusiva: transporte de matéria devido às interações

moleculares, 2.

Contribuição convectiva: auxílio ao transporte de matéria como

conseqüência do movimento do meio. IV- (V) Para que uma espécie se movimente de uma região a outra é necessário uma determinada “força motriz”. Assim, o movimento da matéria devido a diferença de concentração do soluto com o meio, é diretamente proporcional a força motriz, ou seja:

(movimento da matéria) α (força motriz) O teor da resposta de reação desse movimento, em virtude da ação motriz, está associado à resistência oferecida pelo meio ao transporte do soluto como:

(movimento da matéria) =

1 ( forçamotriz) (resistência ao transporte)

(1)

A resistência presente na equação (1) acima está relacionada com: -

Interação soluto/meio

Interação soluto/meio + ação externa

Essa questão trabalha com qual competência(s)? a) Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à Engenharia;

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? I.

Interpretar textos e gráficos;

II. Analisar e criticar as informações QUESTÃO Nº 26 Autor(a):

QUESTÃO Nº 27 Autor(a): Flávio Marques Carvalho Grau de dificuldade - Médio Área do conhecimento – - Fenômenos de transporte; - Operações Unitárias Qual(is) conteúdo(s) preciso para responder essa questão? - Transferência de calor Qual o raciocínio errado da maioria? - confundir conceitos no item II. I – ( F) a circulação forçada provoca o aumento da camada limite turbulenta; II – ( F) pois a condensação de vapor de água presente no ar se dá quando este entra em contato com a superfície do vidro, se esta se encontrar a uma temperatura mais baixa que a temperatura de orvalho do ar interno e não pelo seu tempo de contato com o mesmo. III – (v) Essa questão trabalha com qual competência(s)? Essa questão trabalha com qual competência(s)? a) Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à Engenharia;

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? I -Interpretar textos e gráficos; II - Analisar e criticar as informações

QUESTÃO Nº 28 Autor(a): Maria Isabel Dantas de Siqueira

Grau de dificuldade - Fácil Área do conhecimento – Ergonomia e segurança do trabalho Quais conteúdos preciso para responder essa questão? Legislação Como devo associar esse conteúdo no meu raciocínio? Lembrar que o EPI,como muitos pensam ,não é o único nem deve ser a primeira opção para prevenção dos acidentes, deve ser adotado após tentativas de implantação de EPC e procedimentos de ordem administrativas não forem suficientes,ou durante a implantação destas opu nas situações emergenciais.

Como descobrir a resposta certa? Lembrar da ordem de prioridades da legislação

Qual o raciocínio errado da maioria? Achar que o EPI é a única e principal solução para prevenir os acidentes,o que na pratica acontece por ser na maioria das vezes mais econômico

Essa questão trabalha com qual competência(s)? 

Capacidade analítica na aplicação de ferramentas de gestão que visem

otimizar custos, operações e processos 

Ter como valor a compreensão e a aplicação da ética;



Avaliar o impacto das atividades de engenharia no contexto social e ambiental;



d)Buscar permanentemente a atualização profissional.

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? 

Analisar e criticar as informações;



Extrair conclusões, estabelecer relações, comparações e contrastes;



Fazer escolhas valorativas, avaliando as consequências;



Detectar Contradições.

QUESTÃO Nº 29 Autor(a): Fernanda Dias Silva 

Uma etapa de um processo consiste na mistura de duas correntes de solução

de água contendo NaCl; Sabe-se então que duas correntes são misturadas em um sistema fechado gerando a corrente de saída.



O sistema é formado por 2 misturadores e a saída do primeiro é uma das

correntes de entrada do segundo;



A primeira corrente (corrente 1) é formada por uma solução 5% de sal em água

e tem vazão mássica de 500 g/min. Essa corrente se mistura com uma corrente 2, formada apenas por água. A corrente 2 tem vazão mássica de 200 g/min;

Poderia se concluir que essas duas correntes formariam as correntes de entrada do sistema em questão, mas a continuação do exercício demonstra que elas formam a corrente de saída do primeiro sistema que constitui a de entrada do segundo. Logo:



A mistura das correntes 1 e 2 produz a corrente 3, que entra em um misturador

junto com uma corrente 4, formada por solução aquosa contendo 10% de NaCl e vazão mássica de 1 000 g/min;

Assim forma-se o diagrama de blocos:



Desse misturador, sai uma solução aquosa com concentração de NaCl;

Essa última corrente seria a corrente de saída do sistema todo, formado pelos dois misturadores, chamada de corrente 5.

Inicialmente deve-se descobrir a concentração da corrente 3, uma vez que sua vazão final é a soma das correntes 1 e 2:

Corrente 1: 5% de NaCl/ 500g/min Corrente 2: 0% de NaCl/ 200g/min

Corrente 3: x% de NaCl/ 700g/min

Logo: Corrente 1 + Corrente 2 = Corrente 3 5%. 500 + 0%. 200 = x%. 700 2500

700x

= 2500/700

3,6%

Assim: Corrente 3: 3,6%/ 700g/min

No segundo misturador a corrente 3 juntamente com a corrente 4 formam as correntes de entrada e compõem a concentração da corrente de saída, que possui 1700g/min e concentração desconhecida.

Corrente 3: 3,6%/ 700g/min Corrente 4: 10%/ 1000g/min

Corrente 5: y%/ 1700g/min

Logo: Corrente 3 + Corrente 4 = Corrente 5 3,6%. 700 + 10%. 1000 = y%. 1700 2520

10000

1700y

= 12520/1700

7,4%

RESPOSTA: LETRA D

QUESTÃO Nº 30 Autor(a): QUESTÃO Nº 31 Autor(a): Maria Isabel Dantas de Siqueira

Grau de dificuldade - Fácil Área do conhecimento – Engenharia Apresenta interdisciplinaridade com Processos na indústria de alimentos; Operações Unitárias I; Projeto de Fábrica; Projeto de produtos; Bioquímica de alimentos

Quais conteúdos preciso para responder essa questão? Processos de desidratação de alimentos; Equipamentos utilizados na desidratação de alimentos

Como devo associar esse conteúdo no meu raciocínio? Analisar o custo do processo lembrando que existem processos de secagem simples aos mais complexos,o que diferencia no custo devido ao gasto de energia e da tecnologia empregada no desenvolvimento e operação do equipamento Associar as temperaturas utilizadas nos diferentes processos de secagem,lembrando que na liofilização utiliza-se temperaturas baixas ( sublimação da água )utilizando para se conseguir esta sublimação os processos de congelamento e submissão ao vácuo. O spray dryer é um processo que utiliza ar a temperaturas altas comparadas aos outros processos de secagem,devido ao curto tempo de contato com o alimento

Como descobrir a resposta certa? Detectar os informações incorretas como o uso de baixas temperaturas no spray dryer,o que é justamente o contrário ,pois é o processo de secagem em que o ar é aquecido a temperaturas altas apesar do alimento não alcançar a temperatura do ar. Outra informação errada é a retrogradação do amido que ocorre após o cozimento do amido ( gelatinização) e na liofilização as temperaturas são baixas não ocorrendo este cozimento. Após a analise crítica a decisão ficará no processo e equipamento que atenda a matéria prima e tenha custo viável : Banana verde é solida,o spray dryer é indicado para líquidos e tem custo alto, a liofilização é um processo caro devido ao custo de energia para congelar e promover vácuo sendo indicado para produtos de alto valor agregado que não é o caso da farinha de banana verde. Assim o processo mais indicado é o de secagem em pedaços por ar quente em secadores de bandeja seja aquecidos a gás,eletricidade ou solar ,ou ainda a combinação destes para reduzir gasto. Para obter a farinha, após a secagem dos pedaços, deve ser feita a trituração e peneiragem para padronização da granulometria

Qual o raciocínio errado da maioria? Desconsiderar a forma física da materia-prima ou pensar que tecnologias mais modernas como a liofilização é a melhor opção não levando em conta o custo

Essa questão trabalha com qual competência(s)? 

Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à

Engenharia 

Estabelecer técnicas de estocagem e conservação de matéria-prima,

processamento, controle de qualidade e distribuição do produto industrializado 

Capacidade de elaborar o estudo de viabilidade econômica e de utilizar novas

tecnologias, técnicas e ferramentas em projetos de engenharia na área de alimentos 

Ter visão multidisciplinar e integrada do conhecimento adquirido;



Conceber, projetar e analisar sistemas, produtos e processos

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? 

Analisar e criticar as informações;



Extrair conclusões, estabelecer relações, comparações e contrastes;



Fazer escolhas valorativas, avaliando as consequências;



Detectar Contradições;

Propor soluções para situações problema

QUESTÃO Nº 32 Autor(a): Nástia Rosa Almeida Coelhol Grau de dificuldade - Médio Área do conhecimento – Processamento de frutas e hortaliças Apresenta interdisciplinaridade com Química de Alimentos e Bioquímica de Alimentos Quais conteúdos preciso para responder essa questão? O conteúdo necessário é PROCESSAMENTO DE SUCOS DE FRUTAS CÍTRICAS e PERFIL QUÍMICO DE CADA COMPONENTE DO RESÍDUO CONFRONTADO COM AS CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO INDUSTRIAL Como devo associar esse conteúdo no meu raciocínio? O ESTUDANTE DEVE PENSAR NA COMPOSIÇÃO DO RESÍDUO DE CADA PARTE DA FRUTA, APRESENTADA NO TERCEIRO PARÁGRAFO (CASCAS, SEMENTES E BAGAÇO). É IMPORTANTE PERCEBER QUE OS DOIS PRIMEIROS PARÁGRAFOS SÃO APENAS DE CONTEXTUALIZAÇÃO. Como descobrir a resposta certa? PARA DESCOBRIR A RESPOSTA CORRETA O ESTUDANTE DEVERÁ LEMBRAR QUE: 1-

A LARANJA (NEM SUA CASCA) É FONTE SIGNIFICATIVA DAS

VITAMINAS C e E NA DIETA (O QUE JÁ EXCLUI AS RESPOSTAS B ,D e E); 2-

A FRUTOSE É NORMALMENTE OBTIDA EM NÍVEL INDUSTRIAL

PELA INVERSÃO DA GLICOSE. SENDO OS RESÍDUOS POBRES NESSA SUBSTÂNCIA,

A EXTRAÇÃO “SUSTENTÁVEL” FICA COMPROMETIDA.

ISSO EXCLUI AS ALTERNATIVAS A e B. Sobra, portanto, apenas a alternativa C. ELA REALMENTE ESTÁ CORRETA PORQUE A CASCA CONTÉM SUBSTÂNCIAS TERPENÓIDES, OS ÓLEOS ESSENCIAIS E O BAGAÇO É RICO EM PECTINA. Qual o raciocínio errado da maioria? A MAIORIA MARCARIA AS ALTERNATIVAS “A” E “B”, POR CAUSA DA PALAVRA “FRUTOSE”, ASSOCIANDO ESTA SUBSTÂNCIA À FRUTA. OUTRA POSSIBILIDADE É MARCAR A ALTERNATIVA “E”, POR CAUSA DA EXPRESSÃO “ÁCIDO ASCÓRBICO”, ASSOCIANDO ESSE COMPONENTE (a vitamina C) À LARANJA. PORÉM, É PRECISO LEMBAR QUE A VITAMINA C SOMENTE ESTÁ PRESENTE NO SUCO, E NÃO NOS RESÍDUOS DA LARANJA (ELA É HIDROSSOLÚVEL). Essa questão trabalha com qual competência(s)? - Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à Engenharia; - Capacidade de desempenhar as atividades de engenharia, ciência e tecnologia - Desenvolver tecnologias e processos que reduzam o desperdício de alimentos e matériasprimas com a preocupação de preservar o meio ambiente; - Capacidade de elaborar o estudo de viabilidade econômica e de utilizar novas tecnologias, técnicas e ferramentas em projetos de engenharia na área de alimentos; - Ter visão multidisciplinar e integrada do conhecimento adquirido; - Conceber, projetar e analisar sistemas, produtos e processos

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? - Analisar e criticar as informações; - Extrair conclusões, estabelecer relações, comparações e contrastes.

QUESTÃO Nº 33 Autor(a): Maria Isabel Dantas de Siqueira

Grau de dificuldade - Médio Área do conhecimento – Engenharia

Apresenta interdisciplinaridade com Processos na industria de alimentos; Operações Unitárias I; Fisico-quimica :fases da água e conceito de atividade de água

Quais conteúdos preciso para responder essa questão? Processos de concentração e desidratação de alimentos; Fisico-quimica da água

Como devo associar esse conteúdo no meu raciocínio? Ligar os dados de pressão e temperatura no gráfico e verificar onde se situa o ponto em cada alternativa. Associar que na liofilização ocorre sublimação e o ponto dado na opção I (P < que 4,579 mmHg e temperatura < que 0,01ºC) corresponde a zona de sublimação ( Solido passando a vapor sem passar pela fase liquida) estando portanto correta Os dados da opção II ( T=100ºC e P = 750mmhg) cruzam a direita da linha de vaporização portanto a água se encontra na forma de vapor estando a opção errada Os dados da opção III ( T=100ºC e P = 760mmhg) cruzam na linha de vaporização portanto a evaporação da água se inicia neste ponto esta correta Peladefinição de atividade de água, Aw so é 1 em água liquida pura qualquer solido ou modificação física da água que impeça a utilização desta pelos micro-organismos e para reações químicas reduz a AW, a opção IV esta correta

Como descobrir a resposta certa? Analisando cada questão e utilizando os conceitos de físico-quimica das fases da água em função da pressão e temperatura e do conceito de atividade de água. Associar estes conceitos com a fundamentação dos processos de conservação de liofilização, concentração e congelamento

Qual o raciocínio errado da maioria? Erro na interpretação dos pontos de cruzamento, não entendimento do gráfico de fases da água

Essa questão trabalha com qual competência(s)? 

Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à

Engenharia; 

Ter visão multidisciplinar e integrada do conhecimento adquirido;



Conceber, projetar e analisar sistemas, produtos e processos.

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? 

Interpretar textos e gráficos;



Analisar e criticar as informações;



Extrair conclusões, estabelecer relações, comparações e contrastes;



Fazer escolhas valorativas, avaliando as consequências;



Detectar Contradições.

QUESTÃO Nº 34 Autor(a): Maria ximena Vázquez Fernández

Grau de dificuldade - Difícil Área do conhecimento – Tecnologia de Alimentos e controle de Qualidade Apresenta interdisciplinaridade com físico-química Quais conteúdos preciso para responder essa questão? Controle Estatístico de Processos – Planos de Amostragem Como descobrir a resposta certa? Associando nível de inspeção com NQA Qual o raciocínio errado da maioria? Achar que quando a tabela indica os valores de aceitação e rejeição com a seta, não existem esses valores. Essa questão trabalha com qual competência(s)? Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à Engenharia;

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? Analisar e criticar as informações; Extrair conclusões, estabelecer relações, comparações e contrastes

Se você discorda do gabarito, explique o porquê. Sim. Discordo por que o NQA não deveria ser utilizado para definir o código literal. Apenas o tamanho do lote e o nível de inspeção indicado no enunciado da questão (Nível II, de acordo com SBCTA). Daí se encontra o código literal K (tamanho de amostra de 20 unidades, para o referido lote – 140 unidades). Usar o NQA indicado (0,4) apenas na tabela que define o tamanho da amostra e os critérios de aceitação e rejeição. Com isso tem-se Ac = 0 e Re = 1. Então, a resposta certa seria letra B, e não C, como indicado no gabarito. O estudante deve: 

Definir na Tabela de codificação da amostragem o código literal, a partir

do tamanho da amostra e do nível de inspeção. 

Para a referida questão o tamanho do lote é de 140 unidades, e o nível

de inspeção indicado é o nível geral de inspeção II. 

Observar que, há indicação de um NQA de 0,4 (defeito crítico).



Então, adotar nível de inspeção III.



Portanto, o código literal é G.



Com esse código (G), definir na tabela apresentada (Plano de

amostragem Simples – normal) o tamanho da amostra e os critérios para aceitação e rejeição. 

Deve-se adotar o NQA 0,4.



Portanto, de acordo com a tabela, tem-se: Tamanho da amostra = 32;

Ac=0 e Re=1 

Com esses dados tem-se então que a letra C é a resposta, de acordo

com o indicado no gabarito

QUESTÃO Nº 35 Autor(a): Carlos Stuart Coronel Palma

Grau de dificuldade - Médio Área do conhecimento – Bioquímica de alimentos; Tecnologia de Carnes;MatériasPrimas Apresenta interdisciplinaridade com Bioquímica de alimentos; Tecnologia de Carnes; Matérias Primas Qual(is) conteúdo(s) preciso para responder essa questão? Matérias primas de alimentos (variação de PH de carnes e pescado). Bioquímica de alimentos ( estabilidade de emulsão) Tecnologia de carnes ( conhecimento de CMS – Carnes mecanicamente separada e emulsões cárneas) Como devo associar esse conteúdo no meu raciocínio? Saber analisar variação de PH em produtos cárneas, Conhecimento de emulsões cárneas. Como descobrir a resposta certa? Analisando os gráficos e os dados obtidos na questão. Qual o raciocínio errado da maioria? Não saber interpretação de gráficos e surpresa na associação de conteúdos e ideias.

QUESTÃO DISCURSIVA NÚMERO 3 Autor(a): Flávio Marques Carvalho

Grau de dificuldade - Médio Área do conhecimento – Engenharia: - Fenômenos de transporte; - Operações Unitárias Resolução

a) Circuito térmico equivalente:

b) A resistência térmica total é avaliada conforme a expressão a seguir: R = ( Tint –Tamb) / Q = ( 925 -25 ) /1000 = 0,9ºC / W

(1)

As resistências térmicas do sistema podem ser calculadas individualmente de acordo com o meio ( Condução e Convecção). RConv = 1/(h.A) = 1/( 10x1) = 0,1ºC / W

(2)

- Convecção

R1 = L1 / ( k1 .A ) = L1 / ( 0,5 .1 ) = L1 / 0,5 ºC / W

(3)

- Condução

R2 = L2 / ( k2 .A ) = L2 / ( 0,1 .1 ) = L2 / 0,1 ºC / W

(4)

- Condução

A resistência total pode ser fornecida pelo somatório das resistências. Rtotal = R1 + R2 + RConv

(5)

Substituindo a equação (1), (2), (3), (4) na equação (5) 0,9 = (L1 / 0,5) + (L2 / 0,1) + 0,1

(6)

Outra equação que temos é a relação entre L1 e L2. Quando somamos as duas espessuras encontramos a espessura total do forno. L1 + L2 = 0,3

(7)

Resolvendo o sistema formado pelas as equações (7) e ( 6), determina-se os valores de L1 e L2 . L1 = 0,275 m L2 = 0,025 m

c) A temperatura externa pode ser obtida por meio do último trecho do circuito: Q= ( TEnt –Tamb) / RConv TExt = TAmb + ( Q * RConv ) = 25 + ( 1000 * 0,1) = 125 ºC Essa questão trabalha com qual competência(s)?

a) Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à Engenharia;

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? I -Interpretar textos e gráficos; II - Analisar e criticar as informações

QUESTÃO DISCURSIVA NÚMERO 4 Autor(a): Flávio Marques Carvalho

Grau de dificuldade - Difícil Área do conhecimento – Engenharia: - Fenômenos de transporte; - Operações Unitárias Quais conteúdos preciso para responder essa questão? - Cálculo de vazão, velocidade, número de Reynolds Resolução

a) Qual o volume, em litros, de óleo retirado do tanque após 10 segundos, se a velocidade máxima de descarga do óleo alcançar 0,35 m/s? Dados: π ≈ 22/7; 1 m3 = 1 000 L

b) Mantida a mesma velocidade média, se, em vez do óleo, o tanque estivesse preenchido com água, quais modificações seriam esperadas no processo? Dados: massa específica do óleo = 800 kg/m3, massa específica da água = 1 000 kg/m3, viscosidade do óleo = 0,056 Pa.s e viscosidade da água = 0,001 Pa.s

Determinar uma relação entre a velocidade média e a velocidade máxima, a partir do perfil de velocidade do óleo no tubo descrito pela equação 1, e da definição de velocidade média (equação 2): v = vmáx [1 – (r/R)2]

(1)

vmédia = Q/A e Q = ∫v dA

(2)

vmédia = ∫v dA/A

(3)

Os limites da integral localizada no numerador da equação (3) vão de 0 a R, e a área da seção circular do tubo é A = πD2 / 4.

Substituindo e integrando a equação (3), chega-se à equação (4): vmédia = [(2vmáx)/R2] × [(R2/2) – (R4/4R2)] = (2vmáx R2)/4R2 = vmáx/2

(4)

Outra solução:

Como o fluido é viscoso, a tendência é que o número de Reynolds seja baixo, situando-se numa região laminar (Re<2.100), na qual, a velocidade média do fluido é a metade da velocidade máxima: Como a velocidade máxima é 0,35 m/s, tem-se que a velocidade média é igual a 0,175 m/s. Assim, é possível verificar que o número de Reynolds é laminar para as condições do processo: Reóleo = (ρ*vmédia*D)/μ = (800 × 0,175 × 0,4)/0,056 = 1.000 < 2.100 (5)

Chegando à conclusão que a vmédia = vmáx/2, o candidato deve selecionar um volume de controle que envolva o tanque e sua saída inferior e escrever um balanço de massa para o volume de controle escolhido, na forma simplificada ou usando, por exemplo, o Teorema de Transporte de Reynolds, descrito na equação (6): 0 = ∂ (∫VC ρ dV)/∂t + ∫SC ρ vmédia dA

(6)

Onde: ρ é a massa específica; V é o volume; A é a área; VC é o volume de controle estabelecido e SC a superfície de controle.

Considerando escoamento incompressível: 0 = ρ ∂(VVC)/∂t+ ρ vmédia A = ρ ∂(π D2 h/4 + π R2 L)/∂t + ρ vmédia π R2 (7) Como dL/dt = 0, já que não há variação da quantidade de fluido com o tempo ao longo do tubo de comprimento L: 0 = (π D2/4) dh/dt + vmédia π R2

(7)

dh/dt = -4 vmédia (R/D)2 = -2 vmáx (R/ D)2

(8)

Substituindo os valores dados no enunciado: dh/dt = -2 × 0,35 × (0,2/2)2 = -0,007 m/s

(9)

Para se calcular o volume retirado do tanque, basta multiplicar dh/dt pela área da seção circular do tanque e pelo tempo: Volume de óleo retirado = (dh/dt) A t = 0,007 × 22 × (22/7) × 4 × 10 = 0,22 m 3 = 220 L (10)

b) Neste item, o candidato deve perceber que a mudança do fluido (óleo para água), vai provocar uma mudança no regime de escoamento, de laminar para fortemente turbulento, mudando o perfil de velocidade descrito no enunciado do item; a relação entre a velocidade média e a velocidade máxima e o volume de líquido retirado do tanque ao fim dos mesmos 10 segundos. A mudança do regime de escoamento pode ser comprovada com o cálculo do número de Reynolds para a água, a partir dos dados fornecidos no enunciado: Re água = (ρ*vmédia*D)/μ = (1.000 × 0,175 × 0,4)/0,001 = 70.000 > 2.100 (11)

A equação (11) mostra um Reynolds muito maior para a água do que para o óleo (equação 5). Essa questão trabalha com qual competência(s)? a) Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à Engenharia;

Essa questão trabalha com qual habilidade(s)? I -Interpretar textos e gráficos; II - Analisar e criticar as informações

QUESTÃO DISCURSIVA NÚMERO 5 Autor(a): Maria Ximena V. F CLORETO FÉRRICO

Volume de coagulante

0,2 mL/L x 1.000 L/m³ x 250 m³ = 50.000 mL

Custo do coagulante 50.000 mL x 1,00/1.000 mL = R$ 50,00/h

Correção da acidez do lodo 1 m³/h x 150,00/m³ = R$ 150,00/h

Custo total com cloreto férrico: R$ 200,00/h POLICLORETO DE ALUMÍNIO

Custo do coagulante 50.000 mL x 1,20/1.000 mL = R$ 60,00/h

Disposição do lodo 1 m³/h x 200,00/m³ = R$ 200,00/h

Custo total com policloreto de alumínio: R$ 260,00/h

Os dois coagulantes são eficientes para a remoção dos poluentes e ambos permitiram atingir o limite da legislação para óleos e graxas (principal poluente a ser removido no flotador). Como depois do flotador há outras etapas mais adequadas para a remoção dos demais poluentes, e o tipo de coagulante não afeta estas outras etapas, então tecnicamente não há diferença significativa para a substituição do coagulante. Os demais poluentes devem ser removidos em sistema complementar. A disposição do lodo com a substituição do cloreto férrico pelo policloreto de alumínio geraria um passivo ambiental para a empresa. A substituição do coagulante aumentaria o custo em R$ 60,00/h, tornando inviável a troca.