Simulação da Quebra Fotocatalítica (TiO2 – Luz UV-A) de Etileno usando Fluidodinâmica Computacional

Abstract

Um dos grandes problemas da indústria de alimentos é o curto período de vida útil de alimentos em geral. O tomate cereja é um fruto cujo consumo cresce aceleradamente ao longo dos anos devido a presença de compostos bioativos, como o licopeno. Ele é um fruto climatérico e possui uma vida útil de 5 à 7 dias, apresentando um aumento na taxa de respiração ao final do período de maturação, produzindo etileno em concentração suficiente para acelerar seu amadurecimento. Para prolongar a vida útil desses frutos é essencial eliminar o etileno presente nos ambientes de armazenamento e transporte. Dessa maneira, o objetivo desse projeto foi simular a quebra fotocatalítica do etileno produzido por tomates cereja, usando o dióxido de titânio como catalisador, a partir da análise fluidodinâmica computacional. A simulação foi realizada no software COMSOL Multiphysics®, versão 5.3a, utilizando os módulos de engenharia de reação química, transporte de espécies diluídas e fluxo laminar. Foram estudadas a variação da concentração de etileno e velocidade do gás ao longo do reator fotocatalítico. Ao final da simulação foram obtidos os perfis de velocidade e de concentração do gás etileno produzido pelo fruto no interior do reator fotocatalítico em função do comprimento e tempo. A simulação da reação de quebra fotocatalítica do etileno mostrou que, para o tipo de reator em questão, o processo de quebra é 100% eficaz, eliminando todas as moléculas de etileno e assim reduzindo a velocidade de maturação do tomate cereja. Existe uma concentração máxima, que limita esse processo para as dimensões utilizadas, que é de 2,3 mol m-3. Com a variação de concentração do gás pode-se verificar que quanto maior a concentração utilizada menos eficiente é a quebra fotocatalítica, e com as simulações de velocidade verificou-se que sua alteração não é significativa no processo. Cabe ressaltar que o projeto não teve alterações pois o mesmo utilizou ferramentas computacionais, assim, durante o período de quarentena foi possível dar continuidade por acesso remoto.