A Figura 4 mostra a curva de crescimento de um microrganismo em batelada.

Figura 4: Curva de crescimento microbiano.

Analise as afirmativas abaixo:

I. A concentração de microrganismos aumenta exponencialmente com o tempo, e pode ser descrita pela equação: dt dx =μ.x.

II. A equação de Monod descreve a dependência entre a velocidade específica de crescimento de um microrganismo e a concentração de substrato limitante.

III. Durante a fase estacionária o crescimento celular é nulo devido ao término do substrato limitante ou devido ao aumento de concentração de um metabólito tóxico, como o acetato.

Está(ão) CORRETA(S) as afirmativas:

Pode-se afirmar sobre a produção de etanol:

Considere as seguintes afirmações sobre a aplicação industrial de enzimas:

I. Do ponto de vista industrial, um processo enzimático deve possuir como característica a produção de produtos que não são disponíveis.

II. A alcalase é uma lipase bacteriana, estável em pH alcalino e amplamente aplicada em formulações de detergentes.

III. Penicilinas semissintéticas podem ser obtidas através de um processo enzimático alterando a cadeia lateral do grupo 6-amino.

IV. As enzimas α-amilases são utilizadas na indústria têxtil para não prejudicar o processo de coloração dos fios.

Assinale a alternativa em que toda(s) a(s) afirmativa(s) está(ão) CORRETA(S):

Dentro dos arranjos físicos clássicos, o arranjo físico funcional é marcado pela complexidade, que também caracteriza o fluxo neste tipo de arranjo. Analise as afirmativas, identificando com “V” as VERDADEIRAS e com “F” as FALSAS, assinalando a seguir a alternativa CORRETA, na sequência de cima para baixo:

( ) A área requerida por centro de trabalho, atividades realizadas em cada centro, tipo de material e o nível e a direção do fluxo entre cada centro de trabalho são informações essenciais para o engenheiro projetista do arranjo físico funcional.

( ) Diagramas de distância percorrida no processo, também conhecidos como cartas-depara, auxiliam na elaboração do layout do arranjo físico funcional.

( ) O número de combinações possíveis de arranjar os centros de um arranjo físico funcional é determinado por fatorial do número de centros.

( ) Em casos da realização do arranjo físico funcional, onde é possível quantificar os volumes transportados e/ou as distâncias percorridas pelos mesmos, uma ferramenta muito utilizada é a carta de relacionamentos.

( ) Na maioria dos exemplos de arranjo físico funcional, o principal objetivo é minimizar os custos, principalmente, devido a distâncias percorridas pela matéria-prima, produto semiprocessado e produto acabado. A eficácia do arranjo físico é determinada pela relação em função do fluxo de carregamento do centro de trabalho “i” para o centro “j” e a distância entre estes centros.

O dimensionamento e a simulação de processos na indústria de alimentos podem ser realizados através de duas estratégicas básicas: a global e a modular. Analise as afirmativas, identificando com “V” as VERDADEIRAS e com “F” as FALSAS, assinalando a seguir a alternativa CORRETA, na sequência de cima para baixo:

( ) Estratégia global utiliza as equações dos modelos de todos os equipamentos e as restrições de corrente são agrupadas (correntes auxiliares compatíveis com a alimentação do sistema). Supõe-se que o processo já se encontra instalado.

( ) A estratégia modular consiste em utilizar um módulo computacional para cada equipamento, não necessitando a ordenação das equações ou de fluxogramas de processo.

( ) A identificação dos ciclos presentes no processo industrial pode ser conduzida pelo método do traçado de percursos. Sendo que o problema de simulação se torna mais complexo quando existem diversas correntes de reciclo, com a presença de diversos ciclos.

( ) O dimensionamento na estratégia modular contempla uma abordagem com as equações ordenadas para dimensionamento. As variáveis de saída são calculadas a partir das variáveis de entrada, o dimensionamento é conduzido por simulações sucessivas.

Na administração da produção de um determinado processamento de alimentos, muitos aspectos são importantes e devem ser considerados, como: previsão de demanda e planejamento da capacidade. Dentro deste contexto, assinale a sequência que ilustra o preenchimento correto dos parênteses, de cima para baixo:

1. Planejamento e controle de capacidade.

2. Sazonalidade da demanda.

3. Políticas alternativas de capacidade.

4. Capacidade.

5. Teoria das filas.

( ) M/M/m e G/G/M representam dois sistemas, com situações mais comuns.

( ) Capacidade constante, acompanhamento de demanda e gestão de demanda representam seus 3 tipos.

( ) Fatores políticos, financeiros, sociais e principalmente, climáticos causam flutuações, na medição da demanda e da capacidade na indústria de alimentos.

( ) Escolha da política de capacidade mais adequada, medir a demanda e a capacidade agregada representam algumas de suas etapas.

( ) Diversificar o tamanho da força de trabalho, subcontração e uso dos colaboradores em tempo parcial representam seus métodos de ajuste.

Considerando a incerteza e análise de sensibilidade dos modelos matemáticos no dimensionamento de um processo industrial, analise as afirmativas, identificando com “V” as VERDADEIRAS e com “F” as FALSAS, assinalando a seguir a alternativa CORRETA, na sequência de cima para baixo:

( ) A análise de sensibilidade tem como objetivo avaliar o efeito da incerteza sobre o resultado do dimensionamento e sobre o desempenho futuro do processo. A base da análise é formada pelos parâmetros físico-químicos e sensoriais inseridos no processamento do alimento.

( ) Os modelos matemáticos são uma fonte de incertezas devido a escolha das equações matemáticas, das restrições, simplificações e hipóteses utilizadas na descrição de um determinado fenômeno no processamento de alimentos. Por exemplo, a equação de NavierStokes pode ser simplificada, considerando em determinados sistemas um escoamento invíscido, apresentando um comportamento hiperbólico.

( ) O comportamento previsto é estimado pelo modelo matemático, caracterizado pelos valores calculados para as variáveis de saída (resposta) do sistema. O comportamento real é aquele observado na prática, durante o processamento. Os comportamentos, previsto e real, de um processo diferem devido à incerteza relacionada somente aos parâmetros físicos.

( ) A incerteza dos valores dos parâmetros físicos utilizados na solução dos modelos matemáticos, se encontra relacionada com a sua forma de obtenção, geralmente, via experimental. Sendo que, na obtenção dos valores dos parâmetros físicos podem apresentar desvios/erros experimentais.

A simulação numérica é amplamente utilizada na engenharia para realizar estudos de processamento de alimentos. Sendo que diversos métodos são utilizados, dentre estes se destaca o método de elementos finitos (MEF). Considerando as etapas básicas da simulação utilizando MEF, analise as afirmativas, identificando com “V” as VERDADEIRAS e com “F” as FALSAS, assinalando a seguir a alternativa CORRETA, na sequência de cima para baixo:

( ) A discretização do problema trata-se de dividir o domínio do problema em pequenas partes, denominadas de elementos, os quais passam a representar o domínio contínuo da região em estudo.

( ) Após a etapa de definição dos tipos/números de elementos na malha em estudo é atribuído a cada elemento uma função de interpolação para representar a variação da variável sobre o elemento. As funções de interpolação, geralmente utilizadas, são equações diferenciais parciais (EDP).

( ) O método de elementos finitos consiste apenas das seguintes etapas: a) Discretizar o domínio do problema e construir a malha de elementos finitos; b) Definir as condições de contorno do sistema; e c) Resolver o sistema de equações usando um software apropriado.

( ) Os métodos pseudo-variacional e de resíduos ponderados formam a base do Método de Elementos Finitos (MEF), sendo que o método de resíduos ponderados pode ser divididos em apenas 2 categorias, método de Galerkin e método de subdomínio.

( ) Os elementos finitos são interligados entre si por pontos, denominados de pontos nodais. Ao conjunto de nós e elementos se denomina malha. As malhas são classificadas como estruturadas ou não estruturadas, dependendo se existe ou não um padrão no conjunto de nós e se pode ajustar a domínios irregulares.

Na modelagem matemática de processos na engenharia, 3 (três) princípios de conversação são utilizados (conservação da massa, da energia e do movimento). No processamento térmico dos alimentos e processos de esterilização/higienização se destaca a utilização de equacionamentos para os balanços de energia e seus respectivos mecanismos de transferência. A Figura 3 mostra os principais mecanismos de transferência de calor envolvidos no processamento térmico de alimentos.

Figura 3: Transferência de calor para um produto alimentício armazenado em um recipiente cilíndrico.

Fonte: Simpson et al. (2011) apud Bakalis et al. (2015)

São descritas as seguintes afirmativas:

I. A transferência de calor por pura condução é baseada na Equação de Fourier:

II. No processamento de alimentos apresentado na Figura, a modelagem matemática dos fenômenos de transferência de calor envolvidos resulta em um conjunto de equações diferenciais parciais (EDPs) e com parâmetros concentrados, considerando a heterogeneidade das propriedades do sistema.

III. Para processos em que ocorre convecção forçada (líquidos agitados), na escolha dos modelos matemáticos pode-se considerar que a temperatura dentro da embalagem é uniformemente distribuída, mas dependente da variável tempo. Portanto, a modelagem matemática pode ser realizada por um balanço transiente de energia, com a utilização da primeira lei da termodinâmica.

IV. O sistema apresentado na Figura 3 dependendo da abordagem utilizada na modelagem matemática pode ser considerado inconsistente (Graus de liberdade >0), consistente e determinado (Graus de liberdade =0) e consistente, porém indeterminado (Graus de liberdade < 0).

V. As condições de contorno necessárias para solucionar os sistemas de equações diferenciais parciais (EDPs) podem ser: Dirichlet (valor da variável conhecido no contorno); Robin (valor da derivada conhecido no contorno) e Newmann (relação entre o valor da variável e derivada conhecida no contorno).

Assinale a alternativa em que toda(s) a(s) afirmativa(s) está(ão) CORRETA(S):

Na engenharia de alimentos as áreas de modelagem matemática e simulação de processos de transformação de matéria-prima em produtos apresentam grandes desafios, principalmente quando se consideram fatores como, por exemplo, a heterogeneidade do sistema estudado, variação de escala, etc. Considerando os aspectos relacionados aos modelos matemáticos e simulação no processamento de alimentos, analise as afirmativas, identificando com “V” as VERDADEIRAS e com “F” as FALSAS, assinalando a seguir a alternativa CORRETA, na sequência de cima para baixo:

( ) Considerando o alimento um biomaterial (biomatter) ou matéria de origem biológica, podese utilizar na modelagem matemática do processo dois tipos de componentes: bióticos e abióticos.

( ) No processamento de alimentos, onde as quantidades de material são consideradas uma pura função do tempo, a modelagem matemática considera uma equação diferencial ordinária (EDO), com solução analítica. Por outro lado, quando, também, consideram-se as coordenadas espaciais, a modelagem resulta em um conjunto de equações diferenciais ordinárias e parciais (EDOs e EDPs), com solução numérica.

( ) A simulação de modelos para parâmetros concentrados, como congelamento de carcaças de frango em túnel de congelamento, contempla variações espaciais das propriedades físicas do sistema.

( ) Na simulação de processos de alimentos com alto grau de complexidade são utilizadas abordagens híbridas. As classes básicas da abordagem híbrida são: 1) Os híbridos que utilizam equações clássicas de equilíbrio; 2) Os híbridos, que combinam as equações clássicas de equilíbrio com métodos estatísticos, abordagem cognitiva; e 3) híbridos que utilizam diretamente as informações obtidas de fonte experimental.