Queijos e combustível de casca de banana melhores com ultrassom

Está online a reportagem que fiz para a revista Unesp Ciência sobre um  trabalho do engenheiro de alimentos Javier Telis Romero, da Unesp, em conjunto com pesquisadores do Grupo de Análises e Simulação de Processos Agroalimentares (Aspa), da Universidade Politécnica de Valência (Espanha). Eles conseguem analisar o interior queijos de diversos tipos, sem precisar abrí-los, medindo a velocidade de ondas de ultrassom – um feito que já rendeu um prêmio IgNobel aos espanhóis. Para saber mais, leia minha história aqui: LINK

Controlar a qualidade dos alimentos produzidos em série em uma fábrica, sem precisar nem tocá-los, é o sonho de qualquer engenheiro de alimentos. Pouco a pouco, pesquisadores vêm descobrindo meios de fazer isso, não só por ultrassom, mas por radiação eletromagnéticas como o infravermelho. São os chamados “testes não destrutivos“, em oposição aos testes “oficiais”, previstos por lei, que envolvem a demorada análise química de uma amostra da produção, que é obviamente perdida após o processo.

Os usos do ultrassom na indústria alimentar e na química em geral não param por ai, entretanto. Ao passar por uma amostra de um material qualquer, uma onda de ultrassom de baixa intensidade é modificada pelas propriedades do material. Mas aumentando a intensidade dessas ondas, o inverso começa acontecer: as propriedades do material começam a ser modificadas por elas. Isso acontece quando a passagem do ultrassom cria microbolhas de ar que implodem rapidamente. A energia liberada nessas implosões pode iniciar e acelerar processos físicos e reações químicas. “O ultrassom pode produzir temperaturas tão altas quanto as da superfície do Sol e pressões tão grandes quanto as do fundo do oceano”, escreve o químico Kenneth Suslick, da Universidade de Illinois, em um artigo em seu site sobre a sonoquímica. “Em alguns casos, pode também aumentar a reatividades químicas em quase um milhão de vezes.”

Essa energia às vezes é liberada na forma de luz, um fenômeno conhecido como sonoluminescência.

O pesquisadores do Aspa já demonstraram como o ultrassom de alta potência alecera a secagem de frutos e a  salga de carnes. Durante a reportagem, conversei por email com a engenheira de alimentos Regina Isabel Nogueira, que passou um tempo no Aspa dominando essas técnicas. Ela espera montar em breve um laboratório de ultrassom de alta potência para conversar alimentos no Centro Nacional de Pesquisa de Tecnologia Agroindustrial de Alimentos, da Embrapa, no Rio de Janeiro, conforme menciona neste artigo.

Enquanto isso, Javier Telis Romero está para começar o seu primeiro projeto de pesquisa próprio com ultrassom. O pesquisador, entretanto, resolveu deixar um pouco de lado a indústria alimentícia e se concentrar no aproveitamento dos resíduos dela. Apoiado pelo CNPq, ele pretende estudar a fabricação de biocombustível a partir do pedúnculo e da casca de banana, uma das principais fontes de biomassa do país, junto com a laranja e a cana-de-açúcar. A ideia do projeto é usar a energia transmitida pelas ondas ultrassônicas para acelerar as reações químicas que transformam a celulose dos restos de banana em etanol.

Imagem acima: Um autêntico queijo de Mahón-Menorca, pronto para análise com ultrassom em laboratório do Aspa.



 

Vuvuzelas, aprenda a amá-las sem ficar surdo

Shaya Vuvuzela! Após um longo silêncio, volto a blogar ao som das vuvuzelas do apocalipse, discutindo a acústica da corneta maldita. Shosholoza bafana!

A cacofonia da torcida berrando com as vuvuzelas irrita especialmente quem não curte atividades, digamos assim, carnavalescas, como este que vos escreve. Semana passada, os vuvuzeleiros de plantão do centro de São Paulo puseram minha paciência à prova, enquanto trabalhava na já ruidosa assessoria de imprensa da Reitoria da Unesp.

Não à toa, portanto, me chamou a atenção a entrevista a New Scientist do engenheiro de som Trevor Cox, da Universidade de Salford, Reino Unido, explicando as propriedades do som da torcida de vuvuzelas.

A vuvuzela é uma corneta de uma nota só. Um instrumentista profissional, capaz de soprar uniformemente e manter constante o movimento dos lábios, pode até tirar um som agradável da vuvuzela (veja o vídeo abaixo). Um torcedor médio, porém, tira um tom desafinado.

O som de toda nota musical cantada ou tocada por um instrumento é feito de uma soma de ondas sonoras com frequências de oscilação fixa. A frequência principal é chamada de primeiro harmônico. Os valores das demais frequências são múltiplos do valor do primeiro harmônico e chamadas de segundo harmônico, terceiro harmônico etc.

O Prof. Dulcídio, do blog Física na Veia, estimou a frequência do primeiro harmônico de uma vuvuzela aproximando a forma da vuvuzela por um tubo sonoro cilíndrico. Pela conta que todo vestibulando deveria saber repetir (atenção às questões sobre vuvuzelas, meninada), o som da vuvuzela é feito principalmente de ondas de compressão do ar oscilando mais ou menos 250 vezes por segundo, isto é, a uma frequência de 250 Hertz. O valor exato, segundo Cox, é 235 Hz. Imagino que a diferença entre a estimativa e o valor medido pelos engenheiros deva ser por conta da forma real da vuvuzela, que está mais para cônica do que cilíndrica.

Além disso, instrumentos de forma cônica, Cox explica na entrevista, produzem harmônicos superiores com frequências mais altas do que os produzidos por instrumentos cilíndricos. É por isso, por exemplo, que o som do saxofone é mais alto que o do clarinete. Os harmônicos da vuvuzela, de acordo com Cox, são 235, 470, 700, 940, 1171, 1400 e 1630 Hz.

Resumindo, o que faz da vuvuzela irritante são os harmônicos altos e o som tonal mas desafinado de milhares de torcedores tocando aleatoriamente.

E também a intensidade do barulho, claro, arrebenta o ouvido. Segundo artigo de pesquisadores sul africanos e norte americanos, a vuvuzela soprada com vontade chega a emitir um som cuja intensidade pode alcançar 131 decibéis na boca do instrumento e 113 decibéis a 2 metros dela. É mais intenso que o som de um britadeira, que fica entre 90 e 100 decibéis. Em outro artigo, os mesmos pesquisadores reportam casos de surdez temporária e de danos permanentes à audição de torcedores durante um jogo amistoso em estádio sul africano em 2009.

A FIFA deveria escutar esses dados. Proibir as vuvuzelas seria ofensivo e antipático. Mas bolar algum tipo de regulação para o número e o volume delas nos estádios é questão de saúde pública.

Mercado Anti Vuvuzela

Nas transmissões dos jogos pela TV, o zumbido de vuvuzelas não chega a estourar os timpanos, mas irrita, principalmente os espectadores do Reino Unido e da Alemanha, ao que parece. Haja vista a notícia do jornal britânico Telegraph (via Discoblog)  de que um engenheiro de som alemão, Clemence Schlieweis, anda vendendo na internet um arquivo de áudio MP3 de 45 minutos de duração que ele afirma ser capaz de fazer desaparecer o som das vuvuzelas das transmissões.

O arquivo MP3 vendido por quase 3 euros no site Anti Vuvuzela Filter é nada mais que o áudio de uma transmissão de jogo qualquer da copa do mundo com as ondas sonoras invertidas pelo engenheiro. No lugar das cristas das ondas de som, vales, no lugar dos vales, cristas.

Segundo Schlieweis, quando seu som é tocado na sala junto do som da TV, a parte idêntica de áudio de qualquer jogo da copa, isto é, o zumbido das vuvuzelas, é cancelado. Melhor que isso, só um CalaBocaGalvao Filter.

Mas o que o alemão espertalhão não conta é que seu som só funcionaria se o zumbido de vuvuzelas fosse idêntico em cada jogo, o que obviamente nunca acontece, como bem observou Trevor Cox ao Telegraph.

Alternativas mais efetivas não faltam. Na entrevista a New Scientist, Cox cita o site do Centro para Música Digital da Universidade Queen Mary de Londres (LINK), onde você pode baixar um “devuvuzelator”.

A figura abaixo é uma análise das frequências sonoras de uma transmissão de jogo da copa feita pelo grupo da Queen Mary. Os harmônicos da voz do narrador do jogo são o som mais intenso (em dourado). Interferindo nos harmônicos do narrador estão os harmônicos das vuvuzelas (em roxo).

Vuvuzela.png

A partir dessa análise, os engenheiros identificaram o que seriam as frequências do primeiro e segundo harmônicos das vuvuzelas e as eliminaram com o tal devuvuzelator. Escutei o resultado e, para ser sincero, notei pouca diferença entre a gravação original e a gravação tratada com o software.

Com a mesma estratégia, o autor do blog Die Surfpoeten produziu um filtro que extrai do áudio da TV o som das frequências que ele afirma serem os harmônicos mais fortes das vuvuzelas: 233, 466, 932 e 1864 Hz. A solução do alemão não é exclusiva e o pessoal do blog Ars Technica dá a dica para um geek fazer o mesmo com Linux (soube via @astrorho). Esses filtros parecem funcionar melhor que o do grupo da Queen Mary, mas também não são perfeitos. O som do zumbido das vuvuzelas é simplesmente complexo demais para ser eliminado.

Zen com as Vuvuzelas

Melhor que o devuvuzelator, é o conselho do pessoal da Queen Mary: desista de lutar e aceite a vuvuzela!

Difícil? Não achei depois de descobrir que a vuvuzela é derivada de um instrumento tradicional sul africano, a mhalamhala e que existe até uma orquestra de vuvuzelas (site por enquanto fora do ar), coordenado pelo músico Pedro Espi-Sanchis.

Neste vídeo do The Guardian, um dos músicos da orquestra, Samora Ntsebeza, explica como tocar a vuvuzela direito.

Dá para conferir as performances da orquestra no canal de Espi-Sanchis no Vimeo, em vídeos como este abaixo. Shosholoza!


Faça sua taça de vinho cantar

Ah, eu já fiz esse truque! Em um jantar com amigos, foi muito engraçado, todos queriam também fazer sua taça de vinho cantar. Só tome cuidado para não quebrar o vidro…

Basta esfregar de leve e em círculos o dedo molhado na borda da taça com a velocidade certa que a taça começa a vibrar, produzindo um zumbido de tonalidade definida. A freqüência do som depende de quanto líquido há na taça. Quanto mais cheia a taça, mais difícil ela vibra e menor a freqüência do som.


Lembrei disso por causa de um artigo publicado no arXiv por pesquisadores israelenses que fizeram duas taças próximas uma da outra cantarem juntas, esfregando apenas uma delas. A taça parada ao lado da taça cantante recebe as vibrações da vizinha e começa a cantar também, no mesmo tom. Os autores do experimento mediram as vibrações com uma aparelhagem simples, que dá para montar em qualquer laboratório didático de física. (via the physics arXiv blog)

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