O misterioso ‘efeito castanha-do-pará’ agora desvendado por cientistas

Você já percebeu que, ao agitar uma embalagem de frutas secas, as castanhas-do-pará (ou castanhas-do-brasil, como conhecidas no exterior), normalmente maiores, tendem a subir para o topo?

Se não, faça o teste.

Esse mesmo efeito é observado em qualquer substância granulada, como cereais matinais sortidos (granola, por exemplo). Quando em movimento, as partículas de maior tamanho tendem a ascender à superfície.

Popularmente, esse fenômeno é conhecido como ‘efeito castanha-do-Brasil’ ou ‘efeito castanha-do-pará’ e tem enormes implicações para setores em que uma mistura desigual pode afetar significativamente a qualidade do produto, como as indústrias farmacêutica e de mineração.

Mas, pela primeira vez, cientistas do Reino Unido capturaram a complexa dinâmica do movimento das partículas em materiais granulares, ajudando a desvendar esse ‘mistério’ da física.

Pesquisadores da Universidade de Manchester (Inglaterra) usaram imagens 3D em time-lapse para mostrar como a castanha-do-pará ascende à superfície em uma mistura de frutas secas.

Diz o professor Philip Withers de Regius, envolvido no estudo: “Neste trabalho, acompanhamos o movimento da castanha-do-pará e do amendoim por meio de tomografia computadorizada de raios-X em time-lapse enquanto a embalagem era repetidamente agitada. Isso nos permitiu ver pela primeira vez o processo pelo qual a castanha-do-pará passa para chegar ao topo.”

Um desafio comum ao analisar materiais granulares é acompanhar o que acontece com as partículas no interior de uma pilha, que não podem ser vistas facilmente.

Os cientistas observaram que o amendoim vai para o fundo, enquanto três castanhas-do-pará maiores sobem quando a embalagem é sacudida. A primeira castanha atinge os primeiros 10% da altura da base após 70 ciclos de cisalhamento (aplicação de uma força perpendicular ao eixo longitudinal do corpo), com as outras duas castanhas do Brasil atingindo essa altura após 150 ciclos de cisalhamento. As castanhas restantes aparecem presas na parte inferior e não sobem para cima. (veja o vídeo)

Parmesh Gajjar, principal autor do estudo, acrescenta: “De maneira crítica, a orientação da castanha-do-pará é a chave para seu movimento ascendente. Descobrimos que as castanhas-do-pará inicialmente começam na horizontal, mas não começam a subir até que tenham girado o suficiente em direção ao eixo vertical. Ao atingir a superfície, elas retornam a uma orientação plana”.

Em outras palavras: à medida que o pacote é agitado, as frutas secas menores se chocam com as laterais das maiores, tornando cada vez mais provável que as maiores se virem. Quando as castanhas-do-pará apontam para cima, é liberado mais espaço para que as frutas secas menores caiam pelas laterais. O fluxo descendente das menores força, então, as maiores a ascender ao topo.

Assim, quando chega às prateleiras dos supermercados, a embalagem já foi suficientemente sacudida de modo que todas as castanhas-do-pará tendem a estar no topo.

“Nosso estudo destaca o papel importante da forma e orientação das partículas na segregação. Além disso, essa capacidade de rastrear o movimento em 3D pavimentará o caminho para novos estudos experimentais de segregação de misturas e abrirá a porta para simulações ainda mais realistas e modelos preditivos poderosos”.

Segundo Gajjar, a descoberta pode favorecer muitos setores, como as indústrias farmacêuticas e de mineração.

“Isso nos permitirá projetar melhor o equipamento industrial para minimizar a segregação por tamanho, levando a misturas mais uniformes. Isso é crucial para muitas indústrias, por exemplo, garantindo uma distribuição uniforme de ingredientes ativos em comprimidos medicinais, mas também no processamento de alimentos, mineração e construção”, diz ele.

O estudo foi publicado na revista científica Scientific Reports.

// BBC

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