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Como funciona a panela de pressão

FÍSICA

Tema: propriedades coligativas

 

Caroline Balbino Lima, Licenciatura Integrada em Química e em Física

Máira Gabriela Daolio Campanari, Bacharel em Física Médica

Coautoria: Fabricio Bracht

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Feijão para todos os gostos

Imagem: Pixabay

Quando pensamos num prato tipicamente brasileiro, logo pensamos na feijoada ou no clássico feijão com arroz. O feijão é um alimento conhecido por ser muito nutritivo em minerais, dentre eles o ferro, e é o segundo alimento mais consumido pelos brasileiros, atrás apenas do café1.

Se você já se aventurou pela cozinha ou se já acompanhou alguém cozinhando na sua casa, sabe que uma das formas mais comuns de se preparar o feijão é cozinhando-o numa panela de pressão. Dessa forma é possível cozinhar alimentos muito mais rapidamente do que numa panela comum, o que é interessante tanto na economia de tempo quanto na economia do consumo de gás de cozinha.

A panela de pressão é um utensílio muito utilizado no dia a dia, e sua invenção data do século XVII, quando o físico e inventor Danis Papin desenvolveu a marmita de Papin, um dispositivo a vapor construído para cozinhar alimentos a elevadas temperaturas. Esse instrumento era robusto e possuía, inclusive, um fogareiro na sua base. Mas foi somente no século XX que surgiu uma versão doméstica desse utensílio.

Para entender como a marmita de Papin e a panela de pressão são capazes de cozinhar nosso feijão mais rapidamente é preciso recorrer a um pouco de ciência. Vamos lá!

Imagem por Robert H. Thurston [domínio público], via Wikimedia Commons

 

O peso do ar

Imagem por CEPID CCES-eScience

Sabia que o ar tem peso? Pois é, o ar que nos circunda é composto por moléculas, que contém massa e, portanto, peso! Pense agora na quantidade de ar que existe sobre nossas cabeças, acima de nós. Toda essa massa exerce um peso sobre a superfície da Terra, e é a essa força que chamamos de pressão atmosférica.

Imagens: Pixabay

A pressão atmosférica não é sempre constante; a maiores altitudes a camada de ar que exerce força sobre o solo é menor do que, por exemplo, ao nível do mar.

Quando cozinhamos um alimento em água precisamos aquecê-la para elevar sua temperatura. No nível do mar a temperatura máxima alcançada pela água será de 100°C, quando esta começa a ferver. Nesse processo, chamado de ebulição, a temperatura (ou ponto de ebulição) se mantém constante e a água começa a mudar de estado físico: de líquido para gasoso.

Durante a ebulição são formadas bolhas de vapor dentro da água que, ao receberem calor, sobem e são liberadas para o ambiente externo. Esse processo ocorre, se mantida a pressão e a fonte de calor, até que todo o líquido evapore. Quanto maior for a pressão externa ao processo de ebulição, maior será a dificuldade das bolhas de vapor vencerem essa pressão e subirem. Dessa forma, a água se manterá líquida e recebendo calor, e a sua temperatura continuará subindo. A pressão externa, portanto, influencia na sua temperatura de ebulição.

Já que a pressão atmosférica varia com a altitude, esta também influencia o ponto de ebulição da água. Por exemplo, enquanto o ponto de ebulição da água ao nível do mar é de 100ºC, onde o valor da pressão atmosférica é igual a 760 mmHg, ele é de apenas 71°C no topo do Monte Everest, que está a 8848 m de altitude, onde a pressão atmosférica é igual a 220 mmHg.

 

Controle da pressão

Imagem por Portal e-unicamp / Licença CC BY-NC-SA

Se tivermos um jeito de controlar a pressão, podemos também aumentar o ponto de ebulição da água e cozinhar alimentos a temperaturas mais altas para acelerar seu cozimento. É justamente esse o princípio da panela de pressão, que isola seu conteúdo do ambiente externo, sob efeito da pressão atmosférica, e possibilita aumentar sua pressão interna para cozinhar os alimentos a maiores temperaturas. Vamos entender melhor?

O sistema de pressão da panela de pressão, inspirado na invenção de Papin, é formado por uma borracha de vedação, uma válvula com pino e uma válvula de segurança.

A borracha fica ao redor da tampa, se mantendo em contato com o corpo da panela, e tem a função de vedar o sistema evitando que o vapor que está dentro da panela escape.

Na tampa há uma válvula com um pino, usado como peso, que assegura que a pressão no interior da panela se mantenha constante. Quando a pressão interna é excessivamente alta a válvula permite a saída do vapor excedente.

Por fim, caso a válvula principal falhe, existe também uma válvula de segurança que se rompe para liberar o vapor.

Quando o alimento é colocado na panela com água e levada ao fogo, o calor aquece a panela fazendo com que a água comece a ferver. Como a panela está totalmente lacrada o vapor d'água que se forma não tem como dispersar, o que causa o aumento da pressão interna para níveis maiores que a pressão atmosférica (externa). O aumento de pressão, por sua vez, faz com que a água no interior da panela entre em ebulição a uma temperatura de 120°C, cozinhando o alimento mais rapidamente do que se cozido numa panela comum, sob efeito da pressão atmosférica.

 

Por que a panela de pressão explode?

Under Pressure por Anderson Mancini / Licença CC-BY 2.0

Apesar desse utensílio doméstico ser tão comum no nosso dia a dia, a panela de pressão é considerada um grande perigo por seu risco de explosão, causando medo em algumas pessoas na hora de utilizá-la.

Além dos prejuízos materiais que a explosão da panela de pressão pode causar, existe ainda o risco de uma pessoa ser atingida pela explosão e se machucar gravemente.

Uma panela de pressão pode explodir pela elevação da sua pressão interna a níveis muito altos, ocasionada pelo acúmulo excessivo de vapor. Para que isso não ocorra, é preciso seguir algumas regras. A primeira delas é fazer a manutenção das válvulas da panela, mantendo-as sempre limpas e se certificando do seu funcionamento.

As válvulas são projetadas para liberar a pressão interna em excesso e assim evitar acidentes, são delas que saem o conhecido barulho da panela de pressão em funcionamento que muitas pessoas temem. Mas ouvir esse barulho quando o vapor está saindo pela válvula principal é um indicativo de que está tudo certo com a panela.

Quando válvula principal não funciona, o vapor em excesso irá sair pela válvula de segurança. Isso ocasiona, muitas vezes, que o líquido dentro da panela seja expelido com força para fora da panela. Nesse caso é preciso desligar o fogo da panela, tomando muito cuidado para não se queimar com o líquido em alta temperatura.

É importante também que se respeite o limite dos níveis de água e de alimento, caso a panela esteja preenchida acima do nível máximo recomendado, o vapor poderá ser impedido de sair pela válvula. Em outros casos o líquido pode começar a vazar pela válvula, causando seu entupimento.

Outro ponto a ser destacado é a aquisição de panelas que possuam o selo do INMETRO (Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia), órgão que regulamenta as normas de fabricação para um produto seguro e que garantem seu bom funcionamento.

Imagem por INMETRO

 

1 Veja a tabela completa e outras métricas de alimentação brasileira no site do IBGE: "https://ww2.ibge.gov.br/home/estatistica/populacao/condicaodevida/pof/2008_2009_analise_consumo/defaulttab_zip_alimentos.shtm".

 

Referências

Denis Papin. Wikipedia. Disponível em: <https://en.wikipedia.org/wiki/Denis_Papin>. Acesso em: 21 mai. 2018.

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Como funciona a panela de pressão? Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/como-funciona-panela-pressao.htm>.  Acesso em: 21 mai. 2018.

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Funcionamento da panela de pressão. Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/quimica/funcionamento-panela-pressao.htm>.  Acesso em: 21 mai. 2018.

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Variação da pressão atmosférica e ponto de ebulição. Mundo Educação. Disponível em: <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/variacao-pressao-atmosferica-ponto-ebulicao.htm>.  Acesso em: 22 mai. 2018.

GOUVEIA, Rosimar. Ebulição. Toda matéria. Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/ebulicao/>.  Acesso em: 21 mai. 2018.

GOUVEIA, Rosimar. Pressão Atmosférica. Toda Matéria. Disponível em: <https://www.todamateria.com.br/pressao-atmosferica/>. Acesso em: 21 mai. 2018.

GUIMARÃES, Gabriela; TREVISAM, Rita. 7 alimentos que tem tanto ferro quanto as carnes. VivaBem. Disponível em: <https://vivabem.uol.com.br/listas/carne-nao-e-unica-fonte-de-ferro-conheca-7-alimentos-ricos-no-mineral.htm>. Acesso em: 17 mai. 2018.

Panela de Pressão. INMETRO. Disponível em: <http://www.inmetro.gov.br/imprensa/releases/panelaPressao.asp >.Acesso em: 22 mai. 2018.

Panela de pressão: não precisa ter medo… Almanaque do IPEM-SP (Instituto de Pesos e Medidas do Estado de São Paulo). Disponível em: <https://ipemsp.wordpress.com/2012/02/02/panela-de-pressao-nao-precisa-ter-medo/>. Acesso em: 21 mai. 2018.

Pressão hidrostática. Só Física. Disponível em: <https://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/pressao2.php>. Acesso em: 22 mai. 2018.

Pressure cooking. Wikipedia. Disponível em: <https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_cooking>.  Acesso em: 21 mai. 2018.

SILVA, Mario da. Marmita de Papin. Museu de Física do Departamento de Física da Universidade de Coimbra. Disponível em: <http://museu.fis.uc.pt/81.htm>.  Acesso em: 21 mai. 2018.

Steam digester. Wikipedia. Disponível em: <https://en.wikipedia.org/wiki/Steam_digester>. Acesso em: 21 mai. 2018.

TACO-Tabela Brasileira de Composição de Alimentos: feijão carioca cozido. Tabela nutricional: Nutrição, Saúde e Bem-estar. Disponível em: <http://www.tabelanutricional.com.br/feijao-carioca-cozido>. Acesso em: 17 mai. 2018.

TOFFOLI, Leopoldo. Pressão Atmosférica. InfoEscola. Disponível em: <https://www.infoescola.com/fisica/pressao-atmosferica/>. Acesso em: 21 mai. 2018.

 

TESTE SEUS CONHECIMENTOS

1.   Por que o tempo de cozimento dos alimentos é menor quando utilizamos uma panela de pressão?

 

  1. Porque o metal usado na sua fabricação é capaz de esquentar muito mais do que os metais utilizados nas panelas comuns.
  2. Porque possui um sistema de isolamento que permite que a sua pressão interna seja maior do que a atmosférica (externa), o que ocasiona a elevação do ponto de ebulição da água.
  3. Porque possui um sistema de isolamento que permite que sua pressão interna seja menor que a atmosférica (externa), o que ocasiona a redução do ponto de ebulição da água.
  4. Porque ela produz grande quantidade de vapor d'água em altas temperaturas, capaz de cozinhar os alimentos mais rapidamente do que a água líquida.

 

2.   Panelas de pressão são extremamente práticas e fazem parte do nosso dia a dia, mas elas podem oferecer também alguns riscos como o de explosão. Dentre as recomendações de segurança abaixo, qual delas é falsa?

 

  1. Sempre comprar produtos com o selo do INMETRO, que garantem o bom funcionamento do produto.
  2. Trocar periodicamente as válvulas, porque estas podem estragar com o tempo.
  3. Sempre que a panela fizer barulho, lacrar as válvulas para impedir que o vapor saia e a panela perca pressão.
  4. Nunca avançar o limite recomendado para o nível de líquido e alimento dentro da panela.

 

Respostas: 1-b, 2-c.


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