Sabemos que as proteínas dos ovos crus são coaguladas quando são aquecidas até
. Um processo industrial para a obtenção de cubos de ovos é baseado no tratamento térmico de bandejas de ovo líquido com uma corrente de vapor. As bandejas possuem dimensões de
de profundidade; a camada de ovo líquido é igual a 1 cm de espessura; a condutividade térmica do ovo líquido é igual a
, a densidade é igual a
, o calor específico é
, o coeficiente convectivo de transferência de calor entre o vapor e a superfície da bandeja é igual a
e a temperatura inicial do ovo líquido é
.
a) Quanto tempo será necessário para cozinhar o ovo líquido nas condições a seguir?
b) Qual o fluxo de vapor que deve incidir sobre cada bandeja de ovo líquido para que ocorra o enunciado pelo item a)? A entalpia de mudança de fase do vapor a
é igual a 2216,5
.
a) Quanto tempo será necessário para cozinhar o ovo líquido nas condições a seguir?
b) Qual o fluxo de vapor que deve incidir sobre cada bandeja de ovo líquido para que ocorra o enunciado pelo item a)? A entalpia de mudança de fase do vapor a
Passo 1
O enunciado trata do aquecimento de uma lâmina de ovo líquido de espessura
, área de superfície em contato com vapor
, densidade
, calor específico
, condutividade térmica
, coeficiente convectivo
, temperatura inicial
e temperatura do vapor
.
Conteúdo: condução transiente unidimensional numa lâmina e balanço de energia para determinar tempo de aquecimento até e vazão de vapor necessária.
Conteúdo: condução transiente unidimensional numa lâmina e balanço de energia para determinar tempo de aquecimento até
Passo 2
Calcular o número de Biot para verificar se o regime é dominado por condução interna ou por convecção na superfície. O comprimento característico é
onde o volume
.
Logo
Logo
Como
, a resistência dominante é interna (condução) e podemos assumir que a superfície aquece praticamente à temperatura do vapor
.
Passo 3
Modelamos o aquecimento como condução transiente em um semi-espaço finito com
e condição inicial
. A solução para a temperatura em profundidade
é
com difusividade térmica
Queremos
, isto é
Consultando tabela de erro (ou inversa de ),
.
Logo
.
Logo
Passo 4
Calcular a energia necessária para elevar a temperatura de toda a massa de ovo de
a
. A massa é
e
Passo 5
Cada kg de vapor condensado libera entalpia de mudança de fase
. A massa de vapor necessária é
Passo 6
Como o tempo de aquecimento é
, a vazão de vapor requerida por bandeja é
Resposta
a)
(cerca de
).
b) (ou cerca de
).
b)