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Cientistas resolvem mistério da física envolvendo Castanha-do-pará

Complexa dinâmica de interação entre noz brasileira e amendoim é captada pela primeira vez em 3D – e pode ajudar indústrias alimentícias e farmacêuticas. Entenda

Cientistas resolvem mistério da física envolvendo Castanha-do-pará
Foto : Reprodução

Pela primeira vez na história, pesquisadores da Universidade de Manchester, na Inglaterra, desvendaram o mistério por trás de um fenômeno popularmente conhecido como “efeito castanha-do-Brasil”. A partir de tecnologia 3D, a equipe respondeu a uma pergunta que intrigava a comunidade científica – e a indústria – há anos: qual é a rota traçada por castanhas-do-pará para estarem sempre no topo do mix de castanhas?

À primeira vista, o trajeto não guarda enigmas e pode ser explicado pela Física, mais especificamente pelo conceito da segregação por tamanho. Por causa de seu formato irregular, em um mix de grãos, a noz brasileira costuma ficar “por cima” de outras castanhas (a de caju, por exemplo). Facilmente observado a olho nu, numa tigela ou pacote de nozes, o fenômeno ainda não havia sido rastreado em três dimensões – foi o que fizeram os cientistas de Manchester.

Na empreitada, o grupo conseguiu acompanhar o interior de uma mistura de castanhas-do-pará com amendoins. Enquanto a embalagem era repetidamente agitada, técnicas de tomografia computadorizada de raios-X de lapso de tempo capturaram como os grãos interagiram. "Isso nos permitiu ver pela primeira vez o processo pelo qual as castanhas-do-Brasil passam o amendoim para chegar ao topo”, relata Philip Withers, professor de Ciência de Materiais e coautor do estudo, em comunicado.

Os pesquisadores resumiram o experimento em uma imagem que revela a evolução temporal da mistura de nozes em 3D. Nela, é possível notar que o amendoim se infiltra para baixo, enquanto três castanhas-do-pará maiores alcançam o topo do recipiente – ao mesmo tempo, as castanhas brasileiras restantes aparecem presas na parte inferior.

Publicado na revista Scientific Reports nesta segunda-feira (19), o estudo explica que a primeira noz brasileira atinge os primeiros 10% da altura do reservatório após 70 ciclos de cisalhamento – como, na Física, são chamadas as tensões geradas por forças que agem em direções semelhantes –, o que acontece com as outras duas castanhas do Brasil após 150 ciclos.

O experimento também mostrou que, quando inicialmente colocadas no recipiente, as castanhas-do-pará tendem a ficar planas – isto é, no eixo horizontal – e não começam a subir até que primeiro tenham girado o suficiente em direção ao eixo vertical. Quando finalmente alcançam a superfície, elas retornam à orientação plana, como mostram gráficos feitos a partir de imagens realizadas no Centro de Pesquisa Nacional para Tomografia Computadorizada de Raios-X baseada em Laboratório (NSCT), no Instituto Henry Royce.

E por que algumas das castanhas-do-pará ficaram “presas” e não chegaram ao topo como as outras? Segundo os pesquisadores, isso aconteceu em função do baixo número de amendoins na parte inferior do recipiente. São esses grãos que, ao atravessar as castanhas maiores e se infiltrar para baixo, “forçam” a subida das nozes brasileiras. Com apenas quatro deles na parte inferior, não houve fluxo de massa suficiente para impulsionar a subida dessas castanhas do Brasil – mesmo que elas tenham girado para a vertical.

E por que isso importa?

Aparentemente trivial, a descoberta pode ajudar pesquisadores a compreender melhor os efeitos que características como tamanho e a orientação de partículas têm em processos de separação (ou segregação) de materiais. Isso, de acordo com o estudo, é um fator-chave para a projeção de equipamentos industriais que promovam uma distribuição mais uniforme de ingredientes em misturas alimentícias e comprimidos medicinais – e até nas atividades de mineração.

Mas não só isso. "Essa capacidade de rastrear o movimento em 3D abrirá o caminho para novos estudos experimentais de misturas de segregação e para simulações ainda mais realistas e modelos preditivos poderosos”, sugere o estudo.

Informações: Revista Galileu

 

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