UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
ESCOLA DE QUMICA
Programa de Ps-Graduao em Processos Qumicos e Bioqumicos
GILVANETE MARIA FERREIRA ESTUDO DAS PROPRIEDADES REOLGICAS DO
SISTEMA POLPA DE CUPUAU BIOPOLMEROS
Tese de Doutorado
Orientadoras: Prof. Maria Cristina A. Maia, D.Sc Prof. Maria Jos de Oliveira C. Guimares, D.Sc.
Outubro de 2008
ii
ESTUDO DAS PROPRIEDADES REOLGICAS DO SISTEMA
POLPA DE CUPUAU BIOPOLMEROS
GILVANETE MARIA FERREIRA Tese submetida ao corpo docente do curso de Ps-Graduao em Tecnologia de
Processos Qumicos e Bioqumicos da Escola de Qumica da Universidade Federal do
Rio de Janeiro UFRJ, como parte dos requisitos necessrios para a obteno do Ttulo
de Doutor em Cincias.
Aprovada por:
_________________________________________ Carlos Alberto Gasparetto, D.Sc.
(FEA/UNICAMP)
_______________________________________ La Maria de Almeida Lopes, D.Sc.
(IMA/UFRJ)
_________________________________________ Christine Rabello Nascimento, D.Sc.
(CETEM/MCT)
_________________________________________ Suely Pereira Freitas, D.Sc.
(EQ/UFRJ)
_________________________________________ Ana Lucia do Amaral Vendramini, D.Sc.
(EQ/UFRJ)
Orientada por:
_________________________________________ Maria Cristina Antun Maia, D.Sc.
(EQ/UFRJ)
_________________________________________ Maria Jos de Oliveira C. Guimares, D.Sc.
(EQ/UFRJ)
Rio de Janeiro, 2008.
iii
FICHA CATALOGRFICA
F383e Ferreira, Gilvanete Maria.
Estudo das propriedades reolgicas do sistema polpa de cupuau biopolmeros / Gilvanete Maria Ferreira. -- 2008.
120 f.: il.
Tese (Doutorado em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos) Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola de Qumica, Rio de Janeiro, 2008.
Orientadoras: Maria Cristina Antun Maia e Maria Jos de Oliveira C. Guimares
1. Cupuau. 2. Polissacardeos. 3. Reologia Teses. I. Maia, Maria Cristina Antun (Orient.). II. Guimares, Maria Jos de Oliveira C. (Orient.). III. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Programa em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos, Escola de Qumica. IV. Ttulo.
CDD: 668.9
iv
Dedico este trabalho:
Aos meus pais, Leopoldo Jos Ferreira e Maria Nunes Ferreira, minha eterna gratido
A todos os meus irmos, em especial Gilberto, pelo incentivo
Ao meu esposo Robson Silvestre da Conceio, meu grande amor
Aos meus sogros, Marinete S. Bastos e Joaquim Santana que compartilharam comigo essa batalha
v
AGRADECIMENTOS
s Professoras Maria Jos O. C. Guimares e Maria Cristina Antun Maia pela
orientao deste trabalho, por todo incentivo, compreenso e amizade.
Escola de Qumica da Universidade Federal do Rio de Janeiro pela oportunidade de
realizao deste trabalho.
Ao CNPq pela bolsa concedida durante a realizao do curso.
CP Kelco e Plury Qumica pela doao das gomas xantana e guar.
Ao Lapin - IMA-UFRJ, por permitir o uso do remetro para realizao do trabalho
experimental. Em especial a La Lopes pela grandiosa contribuio e amizade, como
tambm, a Mrcia e Brbara pela amizade, compreenso e companhias agradveis.
Aos meus amigos Killian, Marcella e Andr, Rafaela, Luciana e Deolinda pela amizade,
incentivo, apoio, compreenso, simplesmente pelas pessoas que so.
Aos companheiros de estudo Edimir, Marcelle, Renata.
Aos membros da Banca Examinadora, pela contribuio nas correes e sugestes, que
permitiram o aprimoramento deste trabalho.
vi
Cada conquista impulsiona outras buscas e abre novos horizontes.
(Lcia Cristina Vriesmann)
vii
Resumo da Tese de Doutorado apresentado ao Curso de Ps-Graduao de Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos da Escola de Qumica/ UFRJ como parte dos requisitos necessrios para obteno do grau de Doutor em Cincias.
ESTUDO DAS PROPRIEDADES REOLGICAS DO SISTEMA POLPA DE CUPUAU - BIOPOLMEROS
Gilvanete Maria Fereira
Outubro, 2008
Orientadoras : Maria Cristina Antun Maia, D.Sc. Maria Jos de Oliveira C. Guimares, D.Sc. O cupuau (Theobroma grandiflorum Schum, Famlia Sterculiaceae) um fruto
nativo da regio amaznica. Sua polpa apresenta um forte aroma e um agradvel sabor
cido, sendo empregada em doces, sorvetes e gelias caseiras. Neste trabalho foi
estudado o comportamento reolgico da polpa de cupuau pura, e das polpas aditivadas
com as gomas xantana e guar. Os ensaios foram realizados em um remetro AR2000,
equipado com geometria coneplaca (2, 60mm). Os teste em cisalhamento estacionrio
foram realizados na faixa de taxa de cisalhamento de 0,3 a 300 s-1, nas temperaturas de
10, 20, 30, 40 e 50C e no cisalhamento dinmico usou-se faixa de freqncia de 0,1 a
100 Hz e temperaturas de 10, 30 e 50C. Nos experimentos reolgicos, verificou-se que
as curvas de escoamento das amostras adequaram-se bem aos modelos de Ostwald-de
Waele, Casson, Sisko, Cross e Carreau. Os valores obtidos para o ndice de
comportamento (n < 1) confirmaram a pseudoplasticidade de todas as amostras. A polpa
com goma xantana apresentou maior grau de pseudoplasticidade que a guar, em polpa
de cupuau. A polpa de cupuau pura apresentou tixotropia, a qual foi avaliada pelo
decrscimo da viscosidade aparente em funo do tempo, enquanto que, para as polpas
aditivadas no foi observado tal comportamento. O efeito da temperatura sobre a
viscosidade aparente da polpa aditivada com guar ou xantana foi descrita por uma
equao tipo Arrhenius e discutida em termos de energia de ativao. Tanto a polpa de
cupuau como a polpa aditivada comportaram-se como um gel fraco, apresentando o
mdulo elstico maior do que o mdulo viscoso (G > G), os quais aumentaram com o
aumento da concentrao das gomas. Nos ensaios de creep a polpa de cupuau pura
apresentou comportamento mais elstico que as polpas aditivadas, devido ao afeito
gelificante da pectina.
viii
Abstract of Thesis presented to Curso de Ps- Graduao em Tecnologia de Processos Qumicos e Bioqumicos EQ/ UFRJ as partial fulfilment of the requirements for the degree of Doctor in Science.
STUDY Of RHEOLOGICAL PROPERTIES OF THE SYSTEM CUPUASSU - BIOPOLYMERS
Gilvanete Maria Fereira
Outubro, 2008
Supervisors: Maria Cristina Antun Maia, D.Sc. Maria Jos Oliveira C. Guimares, D.Sc.
The cupuassu (Theobroma grandiflorum Schum, Sterculiaceae) is a native
Amazonian fruit. Its pulp has a pleasant acidic taste and a strong fragrance and is used
in candies, ice cream, domestic jellies, and jams. In this work the rheological behavior
of the cupuassu fruit pulp, xanthan and guar gums dispersed in the pulp was studied.
The experiments were carried out in a Rheometer AR 2000, using cone-plate (2,
60mm) geometry. The rheological behavior of guar and xanthan gums in cupuassu fruit
pulp was evaluated by means of shear steady tests in the range of 0.3 to 300 s-1 at
temperatures 10, 20, 30, 40 and 50 C and oscillatory tests in the frequency range of
0.1 to 100 Hz. at temperatures 10, 30 and 50 C. Ostwald-de Waele, Casson, Sisko,
Cross and Carreau models fitted well the samples flow behavior. Experimental flow
behavior index confirmed the pseudoplastic character of all samples. In pulp fruit
systems, xanthan showed more pseudoplasticity than guar. The pulp of pure cupuassu
tixotropy presented, which was evaluated by the decrease in viscosity as a function of
time, while for the pulp with guar and xanthan gums was not observed such behavior.
The effect of temperature on the apparent viscosity of guar or xanthan in cupuassu fruit
pulp was described by Arrhenius equation and discussed in terms of activation energy.
In oscillatory tests all samples behaved as weak gel, with storage module greater than
loss module (G' > G"), which increased as the gum concentration increased. In tests of
creep of pure cupuassu more elastic behavior showed that the pulp with gums due to the
wont of pectin jelling.
ix
LISTA DE TABELAS
Tabela 1.1 - Rendimento industrial de frutas selecionadas
Tabela 2.1 - Composio fsico-qumica da polpa de cupuau
Tabela 2.2 - Analise qumica de cupuau em g/100g
Tabela 2.3 - Taxas de deformao () tpicas para materiais e processos Tabela 4.1 - Caracterizao fsica e qumica da polpa de cupuau
Tabela 4.2 - Resultados dos parmetros de cor da polpa
Tabela 4.3 Parmetros do modelo de Ostwald-de-Waelle para as amostras Cup,
CupG03, CupG07, CupG1, CupX03, CupX07 e CupX1%, respectivamente
Tabela 4.4 - Parmetros do modelo de Casson para as amostras Cup, CupG03, CupG07,
CupG1, CupX03, CupX07 e CupX1%, respectivamente
Tabela 4.5 - Parmetros do modelo de Sisko para as amostras Cup, CupG03, CupG07,
CupG1, CupX03, CupX07 e CupX1%, respectivamente
Tabela 4.6 Parmetros do modelo de Carreau para as amostras CupG03, CupG07,
CupG1, CupX03, CupX07 e CupX1%, respectivamente
Tabela 4.7 - Parmetros do modelo de Cross para as amostras CupG03, CupG07,
CupG1, CupX03, CupX07 e CupX1%, respectivamente
Tabela 4.8 - Viscosidade aparente das polpas de cupuau para diferentes taxas de
deformao
Tabela 4.9 - Parmetros da Equao 2.22 para as polpas na taxa de deformao 100sP-1 P
efeito da concentrao (%)
Tabela 4.10 - Parmetros da Equao de Arrhenius para as polpas na taxa de
deformao (100, 200, 300sP-1 P)
Tabela 4.11 - Parmetros dos modelos para polpa de cupuau a 30C
Tabela 4.12 - Parmetros A, a, B e b das equaes 4.5 e 4.6
x
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 - rvore de Theobroma grandiflorum, e seu fruto, o cupuau
Figura 2.2 - Estrutura molecular da goma xantana
Figura 2.3 - Estrutura molecular da goma guar
Figura 2.4 - Representao esquemtica das estruturas de pectinas
Figura 2.5 - Classificao do comportamento reolgico de fluidos
Figura 2.6 - Curvas tpicas de fluidos com comportamento reolgico dependente do
tempo
Figura 2.7 - Curvas de escoamento tpicas de fluidos
Figura 2.8 Reograma idealizado para um fluido pseudoplstico
Figura 2.9 - Teste de fluncia (Creep) e recuperao
Figura 2.10 - Teste viscoelstico dinmico - mecnico. Resposta dos extremos clssicos
e do material
Figura 2.11 - Espectro mecnico tpico de sistemas polimricos
Figura 2.12 - Representao grfica de sistemas polissacardicos tpicos: (A) gel forte;
(B) soluo concentrada; (C) soluo diluda
Figura 2. 13 - O significado geomtrico das coordenadas L*, a*, b*, ho e C*
Figura 2. 14 - Diagrama de clculo de E* no diagrama CIELAB
Figura 2. 15 - Representao grfica de dois estmulos no espao L*a* b*
Figura 3.1 Diagrama de blocos esquemtico da metodologia empregada
Figura 4.1 Curvas de escoamento de guar e xantana em polpa de cupuau a diferentes
temperaturas (Modelo de Ostwald-de Waele)
Figura 4.2 Curvas de escoamento de guar e xantana em polpa de cupuau a diferentes
temperaturas (Modelo de Casson)
Figura 4.3 Curvas de escoamento de guar e xantana em polpa de cupuau a diferentes
temperaturas (Modelo de Sisko)
Figura 4.4 Curvas de escoamento de guar e xantana em polpa de cupuau a diferentes
temperaturas (Modelo de Carreau)
xi
Figura 4.5 Curvas de escoamento de guar e xantana em polpa de cupuau a diferentes
temperaturas (Modelo de Cross)
Figura 4.6 Curvas de escoamento da polpa de cupuau a diferentes temperaturas
(Modelo de Ostwald-de Waele(a), Casson (b), Sisko (c))
Figura 4.7 - Viscosidade aparente das polpas Cup; CupG0,7; CupX0,7 nas diferentes
taxas de deformao 100 (), 200 () e 300sP-1 P () (Modelo tipo Arrhenius) Figura 4.8 Superfcie de resposta do efeito da temperatura e concentrao na
viscosidade aparente (BaB) da polpa aditivada Figura 4.9 Curvas de escoamento da polpa de cupuau a 30C
Figura 4.10 Curvas de viscosidade versus tempo para CupG0,7, CupX0,7 e Cupuau a
30C; smbolos fechados (100sP-1 P) e smbolos abertos (50sP-1)
Figura 4.11 - Mdulos de armazenamento GP P(smbolos fechados) e mdulos de perda
GP P (smbolos abertos) em funo da freqncia para Cup, CupG0,7 e CupX0,7 nas
temperaturas 10C (,), 30C (,), 50C (, ) Figura 4.12 - Mdulos de armazenamento GP P(smbolos fechados) e mdulos de perda
GP P (smbolos abertos) em funo da freqncia para Cup (), CupG0,7 () e CupX0,7 () na temperatura de 30C
Figura 4.13 - Mdulos de armazenamento GP P(smbolos fechados) e mdulos de perda
GP P (smbolos abertos) em funo da freqncia para CupG e CupX nas concentraes
de 0,3% (, ); 0,7% (, ), 1% (, ) Figura 4.14- Tangente do ngulo de fase em funo da freqncia para Cupuau (),
CupG 0,3% (), 0,7% (), 1% () e CupX 0,3% (), 0,7% (), 1% () Figura 4.15 Viscosidade dinmica (P* P) e Viscosidade aparente (Bap B) (smbolos cheios e abertos, respectivamente) em funo da freqncia angular e taxa de deformao para
CupG e CupX a 30C nas concentraes
Figura 4.16 Anlise de fluncia e recuperao para amostras de CupG0,3 ( a);
CupG0,7 (b) e CupG1 (c), respectivamente
Figura 4.17 Anlise de fluncia e recuperao para amostras de CupX0,3 (a);
CupX0,7 (b) e CupX1 (c)
Figura 4.18 Anlise de fluncia e recuperao para amostra de cupuau
xii
SUMRIO
1 INTRODUO 1
2 REVISO BIBLIOGRFICA 5
2.1. Cupuau 5
2.2. Hidrocolides 7
2.2.1. Goma Xantana 8
2.2.2. Goma Guar 9
2.2.3. Pectina 10
2.3. Reologia 13
2.3.1. Comportamentos reolgicos 15
2.3.1.1. Fluidos newtonianos 16
2.3.1.2. Fluidos no-newtonianos 16
2.3.1.3. Funes viscoelsticas lineares 24
2.4. Efeito da temperatura e concentrao sobre os parmetros reolgicos 30
2.5. Comportamento reolgico de sucos de frutas 32
2.6. A cor na indstria de alimentos 34
2.6.1. A cor e seus parmetros 35
3. MATERIAIS E MTODOS 39
3.1. Matrias-primas 39
3.1.1. Polpa de cupuau 39
3.1.2. Biopolmeros 39
3.2. Metodologia 39
3.2.1. Preparo das amostras 39
3.2.2. Anlises fsicas e qumicas 41
3.2.2.1. Po PBrix 41
3.2.2.2. Ph 41
xiii
3.2.2.3. Atividade de gua (Aw) 41
3.2.2.4. Teor de polpa 41
3.2.2.5. Determinao da cor 42
3.2.2.6. Acares redutores e no-redutores 42
3.2.2.7. Determinao de compostos inorgnicos da polpa de cupuau 42
3.3.1. Medidas reolgicas Regime no-oscilatrio 42
3.3.2. Anlises reolgicas das polpas Regime oscilatrio 43
3.4. Anlise estatstica dos dados experimentais 43
4. RESULTADOS E DISCUSSES 45
4.1. Caracterizao fsico-qumica 45
4.2. Comportamento reolgico da polpa de cupuau 46
4.2.1. Ensaios em estado estacionrio 46
4.2.1.1. Curvas de escoamento 46
4.2.1.2. Efeito da concentrao 64
4.2.1.3. Efeito da temperatura sobre a viscosidade aparente 66
4.2.1.4. Efeito combinado da concentrao e temperatura na viscosidade 70
4.2.1.5. Caracterizao de dependncia do tempo 72
4.2.2. Cisalhamento oscilatrio 75
4.2.3. Regra de Cox-Merz 79
4.2.4. Ensaio de fluncia (creep) e recuperao 82
5. CONCLUSES 87
6. SUGESTES 88
7. REFERNCIAS 89
1
CAPTULO 1
INTRODUO
As pessoas tm consumido mais produtos vegetais devido s suas propriedades
nutricionais e por ser um alimento mais saudvel. Houve uma grande expanso na
agroindstria de frutas e hortalias, principalmente, na indstria de sucos, a qual tem uma
expressiva importncia econmica no pas. Os sucos de frutas e hortalias so fontes
importantes de vitaminas, sais minerais, cidos orgnicos e fibras, cujo efeito na sade
humana fundamental (Branco, 2001).
O Brasil um pas de clima tropical, que se destaca pela sua grande biodiversidade,
onde se encontram inmeras frutas com potencial de exportao para o mercado internacional,
devido ao seu sabor extico e valor nutricional elevado. Dentre essas espcies, tem-se o
cupuau (Theobroma grandiflorum Schum ) que uma das frutas exticas mais importante e
tipicamente amaznica, pertencente famlia das Sterculiaceas, sendo o estado do Par o
principal produtor, seguido pelo Amazonas, Rondnia, Acre, norte do Maranho e Tocantins.
Em algumas cidades dos Estados da Bahia, So Paulo e Rio de Janeiro e em outros pases
como Colmbia, Venezuela, Equador, Costa Rica, Guiana, So Tom, Trinidad e Gana
tambm se encontram este fruto (Venturieri, 1993; Rodrigues, apud Lopes, 2000). Devido ao
aumento da demanda pela polpa dessa fruteira que vem sendo exportada, principalmente na
forma congelada, para Estados do Sul e Sudeste do Brasil e para pases europeus, vem
aumentando o interesse pelo seu cultivo (Bastos et al., 2002).
Verifica-se uma tendncia de substituio do suco de frutas pronto pela polpa
industrializada, tendo em vista as suas vantagens como a no utilizao de conservantes
qumicos, menor preo da polpa em razo dos custos de embalagem, alm da manuteno do
sabor prximo ao natural da fruta.
O rendimento industrial de produo de polpa depende da fruta utilizada, sendo para a
polpa de cupuau de, aproximadamente, 40% como mostra a Tabela 1.1 (Sebrae/ES, 1999).
2
Tabela 1.1 Rendimento industrial de frutas selecionadas
Os frutos contm, alm dos nutrientes essenciais e de micronutrientes como minerais,
fibras e vitaminas, diversos compostos secundrios de natureza fenlica, denominados
polifenis (Harbone e Williams, 2000). Inmeros estudos realizados com compostos
fenlicos, especialmente os flavonides (antoxantinas e antocianinas), demonstram a
capacidade de captar radicais livres (atividade antioxidante) e seus efeitos na preveno de
enfermidades cardiovasculares e circulatrias (Ness e Powles, 1997; Stoclet et al., 2004),
cancergenas (Katsube et al., 2003), no diabetes e no mal de Alzheimer (Abdille et al., 2005).
Kuskoski et al. ( 2006) analisaram as polpas de frutos tropicais, entre elas a de cupuau, e
observaram um contedo elevado de polifenis totais e apreciveis propriedades
antioxidantes.
O cupuau tem sua produo concentrada no Estado do Par, tendo grande aumento na
rea plantada (2.473 a 12.127 ha) e, conseqentemente, um correspondente aumento na
produo (9.737 a 38.488 toneladas), entre 1997 e 2005 ( Sagri, 2006).
Um dos maiores problemas na produo de sucos assegurar a estabilidade da
disperso. Para reter mais partculas em suspenso ou estabilizar o suco durante perodos mais
prolongados, colides hidroflicos (hidrocolides) podem ser usados. Hidrocolides podem
ser usados em suspenses alimentcias devido s suas propriedades funcionais tais como,
capacidade de reteno de gua, controle das propriedades reolgicas e ionizao em sistemas
3
aquosos, levando estabilizao de partculas insolveis. Em termos de ionizao, as gomas
alimentcias podem ou no possuir carga eltrica. A turbidez em sucos de frutas causada por
partculas com ncleos carregados positivamente de carboidratos e protenas, envolto por
pectinas carregadas negativamente. Sendo as partculas dos sucos de frutas carregadas
negativamente, a adio de gomas com carga negativa pode aumentar as foras eletrostticas
repulsivas entre as partculas. Alm disso, quando as partculas absorvem a macromolcula
(goma), a repulso estrica pode aumentar, contribuindo para a suspenso da parte polposa
(Genovese e Lozano, 2001).
Na indstria alimentcia, as gomas so usadas em concentraes baixas, que variam de
0,5 a 5%, e usualmente no contribuem para o aroma, paladar ou valor nutricional do produto.
No entanto, os hidrocolides exercem um papel importante no controle da textura e na
estabilizao de muitos alimentos industrializados. Eles previnem ou retardam uma srie de
fenmenos fsicos como a sedimentao de partculas slidas suspensas no meio, a
cristalizao da gua ou do acar, a agregao ou desagregao de partculas dispersas
(Freitas et al.; 1996).
No caso de produtos congelados, a adio de gomas atuando como espessante
proporciona uma textura mais suave e agradvel, devido reduo da taxa de crescimento de
cristais de gelo. Alm disso, esse ingrediente evitaria uma possvel recristalizao do gelo,
quando o produto submetido a oscilaes de temperaturas durante estocagem e transporte.
Na adio de hidrocolides em fluidos alimentcios, ambas as caractersticas
estruturais e reolgicas podem ser alteradas (Dziezak, 1991; Mandala e Bayas, 2004).
Portanto, o conhecimento de tais propriedades interessante na engenharia de processos,
tanto no conhecimento da estrutura, como no controle de qualidade do produto.
Propriedades reolgicas de gomas alimentcias e de suas misturas dispersas em gua
foram bastante estudadas em estado estacionrio e em estado oscilatrio. Entretanto, poucos
trabalhos foram feitos para entender o comportamento desses biopolmeros dispersos em
sistemas mais complexos como, por exemplo, polpas e/ou sucos de frutas.
Devido s caractersticas da polpa de cupuau e das gomas existentes no mercado para
utilizao em alimentos, as gomas guar e xantana foram escolhidas para serem utilizadas
neste estudo, por apresentarem estabilidade a uma ampla faixa de pH e temperatura.
importante ressaltar que, no foram encontrados na literatura trabalhos relacionados
caracterizao reolgica de polpa de cupuau. Partindo deste contexto, esta Tese de
Doutorado, tem como objetivo principal estudar o comportamento reolgico de polpa de
cupuau e da polpa aditivada com gomas guar e xantana.
4
Os objetivos especficos deste trabalho consistem em:
Comparar o efeito da adio de gomas guar e xantana no comportamento reolgico da polpa de cupuau, em funo da concentrao ( 0,3; 0,7 e 1%) desses biopolmeros;
Analisar o efeito da temperatura nos parmetros reolgicos das amostras utilizando experimentos estacionrios (10, 20, 30, 40 e 50 C) e oscilatrios (10, 30 e 50C).
Verificar a adequao de modelos reolgicos na predio do comportamento em diferentes taxas de deformao, temperaturas e concentraes.
Sendo as polpas utilizadas na fabricao de diversos produtos alimentcios como
sucos, doces, bolos, sorvetes, gelias, nctares, etc, o trabalho aqui proposto visa avaliar a
interao entre goma guar e xantana na polpa in natura, uma vez que na literatura no se
encontrou nenhum trabalho que trate desse assunto. Para tal desenvolvimento utilizou-se
como ferramentas as caractersticas reolgicas.
Esta Tese est dividida em sete captulos. Captulo 1 apresentou introduo e objetivos j
apresentados.
No captulo 2 apresentada uma reviso bibliogrfica sobre a polpa de cupuau,
hidrocolides como a guar e xantana, a reologia de fluidos alimentcios.
No captulo 3 so apresentados os materiais e mtodos necessrios realizao da
Tese.
No captulo 4 so mostrados e discutidos os resultados.
Nos captulos 5 e 6 so apresentadas as concluses e sugestes, respectivamente.
No captulo 7 so fornecidas as referncias bibliogrficas utilizadas na elaborao
desta Tese.
CAPTULO 2
REVISO BIBLIOGRFICA
2.1. Cupuau
O gnero Theobroma o mais importante da famlia Sterculiaceae e pode ser
encontrado cerca de 22 espcies originrias da Amrica Tropical. Na Amaznia brasileira so
encontradas as espcies: T. cacao, T. camargoanum, T. bicolor, T. grandiflorum, T.
microcarpum, T. obovatum, T. speciosum, T. subcanum e T. sylvestre. Todas produzem frutos
comestveis e pelo menos das cinco primeiras espcies acima citadas, acredita-se poder fazer
um produto similar ao chocolate (Calzavara et al., 1984; Venturieri e Aguiar, 1988). A
maioria dessas espcies so ricas em gordura, protena e amido, sendo que algumas delas
apresentam de 1 a 3% de teobromina como tambm cafena que pode estar presente em
algumas dessas espcies (Monteiro, 1996).
O cacau (Theobroma cacao L.) constitui a espcie de maior valor comercial, sendo a
base das indstrias de chocolate, seguido pelo cupuau (T. grandiflorum Schum) (Figura 2.1).
O cupuau tambm conhecido por cupu, pupu, pupuau, cacau branco, entre outras
denominaes. Cupuau uma palavra composta originria da lngua Tupi, na qual Kupu
significa semelhante ao cacau e uasu significa grande (Calzavara et al., 1984; Venturieri.,
1993).
O rendimento dos frutos varia de acordo com o tamanho, a procedncia, o perodo de
safra e o mtodo de extrao. Os frutos pesam em mdia 1,275 kg, com 43% de casca, 38,5%
de polpa, 17,19% de semente e 2,85% de placenta. A polpa comestvel de colorao amarela
ou esbranquiada, de sabor cido e aroma forte e muito apreciada organolepticamente
(Venturieri, 1993).
As condies climticas favorveis para o desenvolvimento do cupuauzeiro so
bastante variveis. Nas reas de ocorrncia natural a temperatura mdia varia entre 21,6 e
27,5C e a umidade relativa entre 64 e 93%.
Captulo 2 REVISO BIBLIOGRFICA _________________________________________________________________________
6
Figura 2.1 - rvore de Theobroma grandiflorum, e seu fruto, o cupuau.
Fonte: Reisdorff (2007).
Polpa de fruta o produto no fermentado, no concentrado, no diludo, obtido de
frutos polposos, atravs de processo tecnolgico adequado, com um teor mnimo de slidos
totais, proveniente da parte comestvel do fruto (Ministrio da Agricultura, 2003). As Tabelas
2.1 e 2.2 apresentam a composio fsico-qumica e qumica da polpa de cupuau
Captulo 2 REVISO BIBLIOGRFICA _________________________________________________________________________
7
Tabela 2.1 - Composio fsico-qumica da polpa de cupuau
Determinao Polpa de cupuau
pH 3,2-3,6
Acidez titulvel (%) 2,0-2,15
Umidade (%) 84,9-89,0
Acares redutores (%) 2,8-3,0
Acares no-redutores (%) 4,0-5,8
Amido (%) 0,96
Gordura (%) 0,48-2,35
Protena (%) 0,53-1,92
Pectina (mg/100g) 390,00 - 850,00
Lipdeos (g/100g) 0,53
Fibras (%) 0,5-1,89
Cinzas (%) 0,67 - 0,81
Fonte: Villachica, 1996.
Tabela 2.2 - Analise qumica de cupuau em g/100g
Clcio
(mg)
Fsforo
(mg)
Ferro
(mg)
Retinol
(mcg)
Vit B1
(mg)
Vit B2
(mg)
Niacina
(mg)
Vit C
Mg
23 26 2,60 30 0,04 0,04 0,50 33
Fonte: Franco, 1999.
2.2. Hidrocolides
Os polissacardeos hidrossolveis so amplamente usados nas indstrias de alimentos,
pois apresentam uma variedade de funes em sistemas alimentcios, tais como aumentar a
viscosidade, criar estrutura de gel, possibilitar a formao de filme, controlar a cristalizao,
inibir a sinrese, atuar como agente encapsulante de aroma e aumentar a estabilidade fsica
(Dziezak, 1991; Glicksman, 1991; Silva e Rao, 1992; Garti e Reichman, 1993; Dickinson,
2003), influenciando assim as propriedades dos alimentos, como a aparncia e textura. So
utilizados geralmente em produtos com reduo parcial ou total de gordura, de forma a
minimizar as alteraes da textura do produto e evitar a separao de fases em emulses
(Katzbauer, 1998; Toneli et al., 2005). Efeitos positivos so obtidos em alimentos que so
Captulo 2 REVISO BIBLIOGRFICA _________________________________________________________________________
8
consumidos congelados ou que so preservados pelo congelamento no sentido de reduzir os
efeitos negativos relacionados transio de fases (Herceg et al. 2000). A influncia dos
hidrocolides pode depender das interaes entre os mesmos e tambm entre outros
biopolmeros e/ou outros componentes do alimento.
A seleo das gomas para uma determinada aplicao especfica envolve mais do que
a simples seleo das propriedades funcionais. Os fatores que podem ser mais relevantes e
que devem ser levados em considerao nesta escolha so o tipo de aplicao do produto,
aparncia do produto final, propriedades pticas do produto final, custo, viscosidade, sabor,
textura, odor, propriedades emulsificantes, compatibilidade com o sistema, estabilidade em
diferentes condies de estocagem, uso com conservante e toxicidade do produto (Glicksman,
1979; Penna, 1998; Toneli et al., 2005).
2.2.1. Goma Xantana
A goma xantana produzida pelas Xantomonas campestris durante a fermentao, em
substrato contendo D-glucose. uma substncia formada por heteropolissacardeos
extracelulares, cuja massa molar varia de 13.000.000 a 50.000.000 Da, e so constitudos por
unidades bsicas de D-glucopiranose, D-manopiranose e cido-D-glucornico na proporo
de 2,8:3,0:2,0. Contm ainda na molcula, grupos acetila e de cido pirvico, sendo estes
ltimos ligados s cadeias de D-glucose por ligaes acetlicas (Fernandes,1995 e Sahin,
2004), e cuja estrutura molecular mostrada na Figura 2.2.
facilmente solvel em gua quente ou fria, tem alta viscosidade a baixas concentraes
(Alexander, 1999) e mostra excelente estabilidade em uma ampla faixa de pH e de
temperatura (0-100C). compatvel com muitos sais e cidos presentes em alimentos. Em
combinao com a goma guar tem a viscosidade aumentada e com a locusta, forma-se um gel
termorreversvel (Fennema, 1993 e Casas et al.2000).
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9
Figura 2.2. Estrutura molecular da goma xantana.
Fonte: Ribeiro e Seravalli, 2004.
2.2.2. Goma Guar
A goma guar uma galactomanana neutra retirada do endosperma do feijo do tipo
guar (Cyamossis tetragonolobus). Formada por uma cadeia principal linear de unidades de D-
manopiranose unidas em (14), a qual se ligam, por ligaes (16) aos resduos de D-
galactopiranose ( Richardson et al., 1998; Wang et al., 2000). Contm manose e galactose em
uma relao estimada de 1,8 a 2:1, respectivamente (Sahin e Ozdemir, 2004). Possui alta
massa molar de cerca de 220.000 Da; estvel ao calor, sendo capaz de formar disperses
coloidais em gua com elevada viscosidade. No forma gis e a viscosidade de suas solues
pouco afetada pelos valores de pH entre 1 a 10,5 e por sais. Entretanto, em presena de
grandes quantidades de sacarose pode ocorrer reduo da sua viscosidade. Alm dessas
vantagens, de baixo custo alm de ser um bom espessante e estabilizante (Bobbio, 1992;
Baruffaldi, 1998).
Segundo Ribeiro e Seravalli (2004), normalmente utilizada em concentraes 1g/100g
devido sua capacidade de fornecer disperses de alta viscosidade.
Interage sinergicamente com xantana, aumentando a viscosidade. Quando adicionada em
misturas com polissacardeos gelificantes, como agar-agar e carragena aumenta a fora do gel
e modifica a textura. A Figura 2.3 apresenta a estrutura molecular da goma guar.
Captulo 2 REVISO BIBLIOGRFICA _________________________________________________________________________
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Figura 2.3. Estrutura molecular da goma guar. Fonte: Ribeiro e Seravalli, 2004.
2.2.3. Pectina
As pectinas somam cerca de um tero da matria seca da parede celular de
dicotiledneas e muitas monocotiledneas, onde exercem diferentes funes. A maior parte
destes polissacardeos encontrada na lamela mdia das paredes celulares vegetais, onde so
importantes para a adeso clula-clula. J as pectinas presentes na parede celular primria
contribuem para a reteno de gua e formao de gis, que influenciam as propriedades
mecnicas da parede celular (Buchanan e Gruissem, 2000).
As cadeias de pectina podem estabelecer ligaes cruzadas com ons clcio nas
chamadas zonas de juno. A extenso dessas zonas e o padro de substituio na cadeia
principal permitem a formao de um gel que fornece um fino controle da porosidade da
parede, regulando a difuso de ons, nutrientes e enzimas da parede celular, modulando o pH
e o balano inico. Por limitar a porosidade da parede, as pectinas podem afetar o crescimento
celular, regulando o acesso de enzimas aos seus substratos. Alm disso, as pectinas servem
como molculas de reconhecimento que sinalizam a presena de organismos simbiticos,
patgenos e insetos nas plantas (Buchanan e Gruissem, 2000; Mccann et al., 1995).
Como outros polissacardeos vegetais, as pectinas so polidispersas, exibindo uma
significante heterogeneidade com respeito estrutura qumica e massa molecular (Prez;
Mazeau; du Penhoat, 2000).
Quimicamente, as pectinas compreendem uma famlia de polissacardeos constituda
por homogalacturonanas (HG) e ramnogalacturonanas (RG), ilustradas na Figura 2.4.
Homogalacturonanas constituem a regio lisa ou smooth region das cadeias de pectinas e so
homopolmeros de unidades de cido D-galacturnico unidas por ligaes glicosdicas do tipo
Captulo 2 REVISO BIBLIOGRFICA _________________________________________________________________________
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-(14) nas quais muitos dos grupos cidos esto metil-esterificados. Elas tambm podem, dependendo do tipo de planta, estar parcialmente O-acetiladas em C-3 ou C-2 (Ridley;
Oneill; Mohnem, 2001).
Ramnogalacturonanas constituem a regio ramificada ou hairy region das pectinas e
so divididas em dois tipos: ramnogalacturonanas I (RG-I) e ramnogalacturonanas II (RG-II).
RG-I consiste de uma cadeia principal de unidades alternantes de cido D-galacturnico
ligadas -(14) e ramnose ligadas -(12), qual se ligam cadeias laterais neutras tais como arabinanas e arabinogalactanas (Schols; Voragen, 2002). Outros acares que podem
estar ligados nas cadeias laterais so: D-xilose, D-glucose, D-manose, L fucose e cido
Dglucurnico (Stephen, 1995).
As arabinanas so polissacardeos que apresentam uma cadeia principal de unidades
furanosdicas de L-arabinose unidas por ligaes glicosdicas -(15), com ramificaes ligadas a vrias unidades da cadeia principal na posio O-2 e/ou O-3 (Prez, Mazeau; du
Penhoat, 2000).
As arabinogalactanas ocorrem em duas formas estruturalmente diferentes. As
arabinogalactanas do tipo I tm uma cadeia linear de unidades piranosdicas de Dgalactose
ligadas -(14) com 20-40% de unidades furanosdicas de L-arabinose ligadas -(15) presentes em cadeias laterais curtas conectadas na posio O-3 das unidades de galactose
(Prez, Mazeau; du Penhoat, 2000).
J as arabinogalactanas do tipo II so polissacardeos altamente ramificados, com
cadeias de unidades de -D-galactopiranose unidas por ligaes (13) e (16). As ligaes (13) predominam nas cadeias internas, enquanto que as ligaes (16) ocorrem principalmente nas cadeias externas, que so geralmente terminadas por unidades L-
arabinofuranosil e em algum grau por unidades L-arabinopiranosil (Stephen, 1995).
RG-II o menor e mais complexo polissacardeo pctico das paredes celulares
vegetais (Visser e Voragen, 1996). Contm uma alta proporo de unidades de ramnose
ligadas (13) e (12,3,4) e como unidades terminais (Stephen, 1995). Vrios autores descrevem este polissacardeo apresentando uma cadeia principal de 8-10 unidades de cido
galacturnico com quatro cadeias laterais complexas consistindo de 12 monossacardeos
diferentes e 20 ligaes distintas (Visser e Voragen, 1996; Rodriguez-Carvajal et al., 2003;
Vidal et al., 2000). caracterstica de RG-II a presena de acares raros, tais como apiose,
cido acrico (ou 3-Ccarboxi-5-deoxi-L-xilose), 2-O-metil-fucose, 2-O-metil-xilose, Kdo
(cido 2-ceto-3-deoxi-D-mano-octulosnico) e Dha (cido 3-deoxi-D-lixo-2-heptulosrico).
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As unidades de apiose da cadeia lateral de dois monmeros da RG-II so esterificadas com
cido brico, formando dmeros de RG-II (Ishii et al., 1999; Kobayashi; Matoh; Azuma,
1996).
Figura 2.4 - Representao esquemtica das estruturas de pectinas adaptado de: Willats; Knox
e Mikkelsen (2006).
A presena de xilogalacturonanas ou galacturonanas ricas em xilose foi identificada
em gros de soja, ervilha, melancia, casca de limo e ma. As unidades de xilose esto
presentes como cadeias laterais de uma nica unidade ligada posio O-3 das unidades
piranosdicas de cido galacturnico (Visser e Voragen, 1996; Stephen, 1995).
Todas as molculas de pectina contm segmentos lineares de cido galacturnico cujos
grupos carboxlicos podem estar esterificados com metanol (Rolin, 1993). A proporo de
grupos carboxlicos metil-esterificados nas pectinas expressa como grau de esterificao
(DE). Dependendo do grau de esterificao, as pectinas so divididas em dois grupos:
pectinas com alto teor de esterificao (HM), com um DE superior a 50%, e pectinas com
baixo teor de esterificao (LM), com um DE inferior a 50% (Stephen, 1995).
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13
2.3. Reologia
a cincia que estuda a resposta de um material aplicao de uma tenso ou
deformao externa (Toledo, 1991).
Para a indstria de alimentos, o estudo reolgico de grande utilidade para a
determinao de clculos em processos de engenharia, tais como clculo de vazes, seleo
de bombas, determinao de perda de carga em tubulaes, em operaes unitrias como
evaporao e esterilizao entre outros, determinao da funcionalidade de um ingrediente no
desenvolvimento de um produto, testes de tempo-de-prateleira, avaliao da textura dos
alimentos para correlacion-la anlise sensorial (Holdsworth, 1993).
Os ensaios reolgicos para a determinao das propriedades dos materiais so
realizados em condies de escoamento laminar. No escoamento turbulento, poucas so as
informaes geradas que podem ser usadas para determinar as propriedades dos materiais.
Para serem significativos, os dados devem ser coletados dentro de uma faixa de taxa de
deformao e intervalo de temperatura apropriada, conforme mostrado na Tabela 2.3 (Steffe,
1996).
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14
Tabela 2.3 - Taxas de deformao () tpicas para materiais e processos Processo (s-1) Aplicao
Sedimentao de partculas
em suspenso em um
lquido
10-6 - 10-3 Condimentos em molho
para salada, medicamentos,
tintas
Nivelamento devido
tenso superficial
10-2 - 10-1 Glacs, tintas
Drenagem sob gravidade 10-1 - 101 Tintas, coberturas para
sorvetes
Extruso 100 - 103 Rao de cachorro,
salgadinhos tipo snacks,
cereais matinais, massas e
polmeros
Calandragem 101 - 102 Massa crua para forrao
Mastigar e engolir 101 - 102 Alimentos
Cobertura por imerso 101 - 102 Tintas, confeitos
Agitao e mistura 101 - 103 Processamento de alimentos
Escoamento em tubos 100 - 103 Processamento de
alimentos, escoamento de
sangue
Atomizao 103 - 104 spray drying, pintura,
atomizao de combustvel
Esfregao 104 - 105 Aplicaes de creme e
loes na pele
Revestimento em alta
velocidade
104 - 106 Processamento de papel
Lubrificao 103 - 107 Motores a gasolina,
amortecedor
Fontes: Barnes et al. (1989); Steffe (1996).
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15
Os dados reolgicos obtidos em estado estacionrio so teis na obteno da curva de
escoamento (tenso de cisalhamento em funo da taxa de deformao), na obteno de
modelos de escoamento; na avaliao da influncia de diversos fatores tais como,
temperatura, concentrao, presena e tamanho de partculas em suspenso, etc., sobre as
propriedades reolgicas. tambm importante na obteno de informaes sobre a estrutura
de polmeros (conformao/interao) (Rao, 1986).
2.3.1. Comportamentos reolgicos
A viscosidade de um alimento lquido depende da temperatura e da composio e
pode, tambm depender da tenso de cisalhamento ou taxa de deformao, do tempo de
cisalhamento, assim como do histrico anterior do cisalhamento. A classificao mais geral
dos fluidos, que leva em considerao o comportamento da relao taxa de deformao/tenso
de cisalhamento, subdivide tais materiais em newtonianos e no-newtonianos (Figura 2.5)
(Rao, 1996; Steffe, 1996).
Figura 2.5 - Classificao do comportamento reolgico de fluidos.
Fonte: Rao, 1996; Steffe, 1996.
Captulo 2 REVISO BIBLIOGRFICA _________________________________________________________________________
16
2.3.1.1. Fluidos newtonianos
Nos fluidos newtonianos, a tenso de cisalhamento diretamente proporcional taxa
de deformao (Equao 2.1), de modo que a viscosidade () do sistema independe da taxa de deformao e da tenso de cisalhamento, dependendo apenas da composio e temperatura, e
o escoamento se inicia assim que a tenso aplicada.
= . (2.1)
onde: = tenso de cisalhamento (Pa); = viscosidade (Pa.s); = taxa de deformao (s-1)
Os fluidos que apresentam comportamento newtoniano so todos os gases, lquidos e
solues de baixa massa molar. Como exemplos, temos o leite, leos e sucos de frutas
clarificados.
2.3.1.2. Fluidos no-newtonianos
Os fluidos no-newtonianos so caracterizados por uma relao no-linear entre a
tenso de cisalhamento e a taxa de deformao, podendo, ainda serem classificados como
dependentes ou independentes do tempo.
a) Fluidos no-newtonianos dependentes do tempo
A dependncia do tempo em fluidos no-newtonianos observada com certa
freqncia. Como se poderia esperar, o tempo, varivel adicional, condiciona a anlise. Um
indcio do comportamento reolgico dependente do tempo de um fluido a observao da
chamada curva de histerese. Para que seja possvel verificar se o fluido apresenta ou no
viscosidade aparente dependente do tempo, deve ser realizado um estudo reolgico onde a
substncia em anlise deve ser submetida a um aumento de tenso (ida) e, quando essa atingir
um valor mximo, ser reduzida at retornar ao valor inicial (volta). Se a substncia no
apresenta comportamento reolgico dependente do tempo, as curvas de tenso x taxas
deformao obtidas (ida e volta) devem ser coincidentes. Entretanto, se a viscosidade aparente
muda com o tempo, as curvas de ida e volta no seguem o mesmo caminho, formando uma
curva de histerese (Sato, 2002).
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As curvas tpicas de tenso versus taxa de deformao dos fluidos que apresentam
comportamento reolgico dependente do tempo podem ser observadas na Figura 2.6.
Figura 2.6 - Curvas tpicas de fluidos com comportamento reolgico dependente do tempo
Fonte: Machado, 2002.
Nos fluidos dependentes do tempo, a viscosidade aparente do fluido varia tanto com a
taxa de deformao quanto com a durao de sua aplicao, podendo ser classificados como
tixotrpicos ou reopticos.
Tixotrpicos so fluidos onde ocorre decrscimo da viscosidade aparente com o tempo de
cisalhamento, a uma condio constante de temperatura e taxa de deformao. Nesses fluidos,
as mudanas no comportamento reolgico com o tempo devem-se provavelmente s
mudanas estruturais no fluido. No entanto, aps o repouso, tendem a retornar condio
inicial de viscosidade. Grande parte dos fluidos alimentcios como pastas de frutas e vegetais,
ketchup, mostarda e comida de beb apresentam comportamento tixotrpico.
Reopticos so os fluidos onde ocorre aumento da viscosidade aparente com o tempo de
cisalhamento. Assim como os tixotrpicos, aps o repouso, tendem a retornar ao seu
comportamento reolgico inicial. Esses so casos muito complexos e raros, no sendo muito
freqentes no campo de alimentos. O comportamento desses fluidos, normalmente, no
includo nos clculos de engenharia, devido complexidade do fenmeno (Awuah et al. 1993;
Gasparetto e Gehrke, 1995; Choi e Yoo, 2004).
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b) Fluidos no-newtonianos independentes do tempo
Nos fluidos no-newtonianos independentes do tempo, a temperatura constante, a
viscosidade depende somente da magnitude da tenso de cisalhamento ou taxa de deformao.
Nesta classificao esto includos os fluidos pseudoplsticos ou shear thinning, dilatantes ou
shear thickening e plsticos de Bingham ou viscoplsticos ( Figura 2.7).
Figura 2.7 - Curvas de escoamento tpicas de fluidos.
Fonte: Sharma et al., 2000.
Fluidos pseudoplsticos So fluidos cujo comportamento reolgico no segue a
proporcionalidade expressa na Equao 2.1. Produtos lquidos de frutas e vegetais
normalmente exibem esse comportamento. Tais fluidos so caracterizados pelo decrscimo na
viscosidade, com o aumento da taxa de deformao. Como exemplos temos algumas polpas
de frutas, caldos de fermentao e melao de cana. O modelo mais freqentemente usado para
descrever esse comportamento segue a Lei da Potncia, e pode apresentar ou no um termo de
tenso inicial. O modelo de Ostwald-de Waele no possui o termo de tenso inicial (o) (Equao 2.2), enquanto que, o de Herschel-Bulkley possui uma tenso inicial (o) (Equao 2.3):
n
K. = (2.2)
n
o K. += (2.3)
Plstico de Bingham
Herschel Bulkley
PseudoplsticoNewtonianoDilatante
Plstico de Bingham
Herschel Bulkley
PseudoplsticoNewtonianoDilatante
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19
onde: K = ndice de consistncia (Pa.sn); o = tenso inicial (Pa); = tenso de cisalhamento (Pa); = taxa de deformao (s-1); n = ndice de comportamento de fluxo (adimensional). A tenso residual ou tenso inicial (o), pode ser utilizada para estimar a espessura do revestimento de superfcies, como a de uma cobertura de sorvete; avaliar a fora necessria
para que um fluido saia da embalagem; impedir a sedimentao de partculas suspensas, o que
poderia ser fator determinante para o tempo de prateleira de um produto alimentcio ou evitar
o entupimento de tubulaes durante o processamento, entre outros (Ma e Barbosa-Cnovas,
1995; Sato, 2002).
O comportamento fsico de fluidos com tenso inicial de escoamento usualmente
explicado com relao a sua estrutura interna, a qual capaz de impedir o movimento para
valores de tenso menores que um valor limite o. Para maior que o a estrutura interna colapsa, permitindo que haja escoamento. A estrutura interna pode recuperar-se quando passa a ser menor que o (Rao, 1996). Como exemplos de alimentos com tenso residual, pode-se citar chocolate fundido, maionese, catchup, creme de leite, polpas de frutas etc.
Segundo Saravacos e Kostaropoulos (1995), as polpas de frutas apresentam
comportamento no-newtoniano do tipo pseudoplstico e tixotrpico. As polpas de frutas,
disperses de molculas ou partculas assimtricas, apresentam no repouso um estado
desordenado e quando submetidas a uma tenso de cisalhamento, suas molculas ou partculas
tendem a orientar-se na direo da fora aplicada. Quanto maior for a fora aplicada, maior
ser a ordenao e conseqentemente menor ser a viscosidade aparente.
Como a viscosidade aparente dos purs de frutas decresce com o aumento da tenso de
cisalhamento, eles so classificados como fluidos pseudoplsticos ou shear thinning (Sugai
2002).
Os fluidos estruturados, dentro da classe dos pseudoplsticos, mostram uma regio de
viscosidade constante a baixas taxas de deformao (o) seguida de uma regio no linear taxa de deformao intermediria. A altas taxas de deformao existe novamente uma
tendncia a viscosidade constante (), como mostra a Figura 2.8. O aparecimento dessas regies est relacionado com as mudanas na estrutura do material em funo da taxa de
deformao aplicada. Este efeito muito comum em solues de macromolculas e leos
lubrificantes. A regio de taxas de deformao mdias a mais importante para a
considerao da performance de equipamentos para processamento de alimentos, sendo que a
regio newtoniana de baixas taxas de deformao pode ser importante em problemas que
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envolvam baixas deformaes, como o caso de sedimentao de partculas em fluidos
(Steffe, 1996).
Figura 2.8 Reograma idealizado para um fluido
pseudoplstico (Adaptado de Steffe, 1996)
Outro modelo que tem sido bastante usado para alimentos lquidos o de Casson. Este
modelo, assim como o de Herschel-Bulkley, caracteriza-se pela existncia de uma tenso
inicial. Casson, citado por Leite (2001), descreveu esse modelo para uma suspenso de
partculas interagindo num meio newtoniano (Equao 2.4).
5,05,05,0 ).( ocK +=
(2.4)
Onde: = tenso de cisalhamento (Pa); o = tenso inicial (Pa); Kc = viscosidade plstica de Casson (Pa.s);
= taxa de deformao (s-1). Dentre os modelos no-newtonianos encontra-se tambm o de Mizrahi-Berk, obtido
pela modificao da equao de Casson, proposto por (Mizrahi & Berk, 1972) para ser
utilizado no estudo do escoamento de suco de laranja concentrado e em suspenses de
partculas interagindo entre si em um meio pseudoplstico. O modelo descrito pela Equao
2.5.
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21
n
Mo K
+= .5,05,0 (2.5)
onde: = tenso de cisalhamento (Pa); o = tenso inicial (Pa); KM = ndice de consistncia (Pa.sn);
= taxa de deformao (s-1); n = ndice de comportamento de fluxo (adimensional). Para altas taxas de deformao, o modelo de Sisko de trs parmetros, que relaciona a
viscosidade aparente com taxa de deformao, tem sido usado (Nindo et al., 2007; Rao,
1999). 1
.
+=sn
sK (2.6)
onde: = viscosidade a taxa de cisalhamento infinita; Ks = ndice de consistncia (Pa.s); ns = ndice de comportamento de fluxo (adimensional).
Este modelo pode ser aplicado para bombeamento de fluidos alimentcios e processos
de mistura envolvendo altas taxas de deformao. Pode ser considerado como um modelo Lei
da Potncia generalizado que inclui um componente newtoniano. Um fluido que obedece ao
modelo de Sisko aproximar do comportamento newtoniano se ns = 1 ou Ks = 0 (Nindo et al.,
2007).
Plsticos de Bingham - so fluidos que inicialmente necessitam de uma tenso de
cisalhamento, para que haja fluxo ou movimentao do material. Uma vez atingida essa
tenso, o fluido passa a apresentar um comportamento newtoniano sendo chamado de plstico
de Bingham ou plstico ideal. Como exemplos desse comportamento, tem-se o pur de batata,
mostarda, chocolate fundido e creme batido (Gonalves, 1989). A equao reolgica para este
comportamento descrita abaixo.
.. po += (2.6)
onde: = tenso de cisalhamento (Pa); = taxa de deformao (s-1); o = tenso inicial (Pa); p = viscosidade plstica (Pa.s).
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Fluidos dilatantes apresentam comportamento inverso aos pseudoplsticos, com a
viscosidade aparente aumentando com a taxa de deformao (Holdsworth, 1971). Uma
explicao para este fato, no caso de suspenses, que medida que se aumenta a tenso de
cisalhamento, o lquido intersticial que lubrifica a frico entre as partculas incapaz de
preencher os espaos devido ao aumento de volume que freqentemente acompanha este
fenmeno. Ento ocorre o contato direto com as partculas slidas e, conseqentemente, o
aumento da viscosidade aparente (Freitas, 2002). Este comportamento encontrado em
solues de amido, suspenses de protenas e certas solues de polmeros (Madiedo, 1996).
O modelo descrito pela Equao 2.7.
n
k. = onde, 1< n < (2.7)
Muitas equaes tm sido propostas para descrever o comportamento pseudoplstico
de solues de macromolculas, como galactomananas. As equaes de Carreau e Cross
foram sucessivamente usadas por Yoo et al.,1994, Alves et al. , 2001, Sittikijyothin et al.,
2005; para estudar o comportamento de fluxo de gomas puras ou em misturas com pectinas ou
gelatina. Camacho et al., 2005, Genovese e Lozano, 2001 usaram os modelos de Cross (Eq.
2.8) e Carreau (Eq. 2.9) na caracterizao reolgica de alimentos fluidos como creme de leite
e suco de maa.
A Equao 2.8 de Cross, inicialmente desenvolvida para disperses, ajusta-se muito
bem curva de escoamento experimental de vrias solues e disperses de polissacardeos
em um amplo intervalo de taxas de deformao, estendendo-se em alguns casos da primeira
segunda zona newtoniana. Este modelo pode dar estimativas confiveis de o (Pa.s) e de
constantes de tempo de escoamento (Jacon et al., 1993)
no
+
+=.1
(2.8)
( )( ) 2/12
.1
++=
n
o (2.9)
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23
onde: o tempo de relaxao (s) e o n corresponde ao expoente da Lei da Potncia; o e : viscosidade quando a
0 e , respectivamente em Pa.s.
c) Fluidos Viscoelsticos
So fluidos que exibem comportamento intermedirio entre um slido perfeitamente
elstico e um lquido puramente viscoso. Por exemplo, solues de biopolmeros (Silva e Rao,
1992).
Nas solues polimricas, como aquelas contendo polissacardeos, o comportamento
dominado pelo fenmeno viscoelstico. Cada molcula flexvel espalha-se num volume
mdio muito maior que as dimenses de suas unidades repetitivas e est continuamente
mudando a forma de seu contorno com sua energia trmica. Estas molculas apresentam-se
num estado mnimo de energia. Uma deformao alonga a molcula ou seus segmentos na
direo da fora aplicada e parte da energia aplicada armazenada (propriedade de slidos) e
outra parte dissipada como calor (propriedade de lquidos). O estiramento aumenta os
ngulos de ligao e o estado de energia das molculas. Quando a fora da deformao
removida, estas tentam retornar conformao inicial e ao estado de menor energia (Ferry,
1980; Schramm, 2006).
Em um lquido perfeitamente viscoso, a tenso de cisalhamento depende apenas da
taxa de deformao. O trabalho mecnico necessrio para produzir qualquer deformao
dissipado instantaneamente. Por outro lado, em um slido perfeitamente elstico, a tenso
depende somente da magnitude da deformao sofrida. O trabalho mecnico empregado na
deformao armazenado na forma de energia elstica. Nos materiais viscoelsticos, uma
parte da energia armazenada e a outra dissipada. A tenso depende do histrico de
deformao, pois passa-se algum tempo antes que o material volte sua forma original
(Graessley, 1984).
O parmetro adimensional que caracteriza os materiais viscoelsticos o nmero de
Deborah. Este pode ser interpretado como a razo entre as foras elsticas e viscosas e,
definido como a razo entre o tempo de relaxao caracterstico do material () e o tempo de
aplicao da tenso (texp) (Equao 2.10)
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=
exptDe (2.10)
Quando De > 1. Quando De 1, corresponde ao comportamento viscoelstico (Barnes et al. 1989).
2.3.1.3. Funes viscoelsticas lineares
Na caracterizao da viscoelasticidade linear existem vrios tipos de experimentos que
determinam as relaes entre tenso, deformao e tempo. Os mais importantes so os testes
de fluncia (Creep) e recuperao de fluncia, relaxao de tenses e testes dinmicos ou
oscilatrios.
a) Testes de creep e de relaxao de tenso - so realizados a uma tenso constante
de pequena amplitude por um determinado perodo de tempo, sendo a recuperao da
deformao observada em funo do tempo. Aps este perodo, denominado creep, a tenso
completamente removida, seguindo-se ento uma fase de relaxao de tenso e recuperao
da deformao (Figura 2.9).
Em materiais viscoelsticos, a recuperao da deformao aplicada parcial e
controlada pela caracterstica mais elstica ou viscosa da amostra, situando-se em uma
posio intermediria entre um slido e um lquido. Quanto maior for a fase de recuperao,
maior ser a caracterstica viscoelstica da amostra. Esta tcnica permite observar o
comportamento viscoelstico de amostras com grande sensibilidade sem significante
perturbao da estrutura intramolecular (Iagher et al., 2002).
Trs estgios caracterizam a curva de fluncia de um material viscoelstico. Em
primeiro lugar, a resposta do material dada pela compliana elstica instantnea Jo.
Em seguida, um perodo transiente observado, onde se verificam as propriedades
elsticas e viscosas. Finalmente, a tempos longos, a deformao aumenta linearmente com o
tempo e se aproxima de um escoamento estacionrio onde a taxa de deformao constante.
O tempo do teste tem de ser suficientemente longo para que o sistema alcance um escoamento
Captulo 2 REVISO BIBLIOGRFICA _________________________________________________________________________
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estacionrio. A anlise desta parte linear da curva pode dar informaes sobre o
comportamento do escoamento tenso de cisalhamento muito baixa. No teste de recuperao
obtm-se um parmetro, Jeo denominado compliana recupervel, muito importante em
escoamento (Giboreau et al., 1994).
Figura 2.9 - Teste de fluncia (Creep) e recuperao.
b) Testes dinmicos ou oscilatrios - so particularmente teis para caracterizar a
conformao macromolecular e interaes intermoleculares em soluo (Silva e Rao, 1992).
Num experimento dinmico ou peridico, uma tenso ou deformao oscilatria
senoidal a uma freqncia ( ) aplicada no material, e a diferena de fase entre a tenso aplicada e a deformao observada, bem como a taxa de amplitude so medidas (Ma e
Barbosa-Canovas, 1993).
A deformao ( ) varia com o tempo de acordo com a Equao 2.11: tseno = (2.11)
onde o a amplitude mxima de deformao e a freqncia de oscilao. A tenso correspondente () pode ser representada como a soma dos componentes que esto em fase com a deformao, e fora de fase com a deformao (Equao 2.12).
( ) ( )( )tGtsenGo cos,,, += (2.12)
tempo
Zona de Creep
Mais Viscoso
Mais Elstico
Creep > 0 Recuperao = 0 (aps estado constante)
t1 t2
Deformao
J0
J0
tempo
Zona de Creep
Mais Viscoso
Mais Elstico
Creep > 0 Recuperao = 0 (aps estado constante)
t1 t2
Deformao
J0J0
J0J0
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onde ( ),G e ( ),,G so os mdulos de armazenamento e de perda de energia, respectivamente. No caso de um slido perfeitamente elstico, toda a energia estocada, isto
, ,,G zero e a tenso e a deformao estaro em fase. Para um lquido perfeitamente
viscoso toda energia dissipada na forma de calor, isto , ,G zero e a tenso e a deformao
estaro fora de fase (Figura 2.10) (Rao, 1992).
Figura 2.10 - Teste viscoelstico dinmico mecnico. Resposta dos extremos clssicos e do
material.
Considerando o ngulo de fase ( ) com que a deformao est defasada da tenso, a tenso correspondente pode ser expressa pela Equao 2.13.
( ) += tseno (2.13)
onde o a amplitude mxima de tenso. As equaes 2.12 e 2.13 podem ser combinadas obtendo-se assim as Equaes de 2.14 a 2.17.
tenso deformao
= 0 = 90
0 < < 90Resposta Puramente Elstica (Slido Hookeano) Resposta Puramente Viscosa (Lquido Newtoniano)
Fuido Viscoelstico
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Na reologia oscilatria pode-se medir o carter slido da amostra atravs do mdulo
G. Quanto maior for o valor de G, maior o carter slido do material (Walter, 1998) e as
deformaes sero elsticas ou recuperveis (Rao, 1992). Alm disso, pode-se medir o
mdulo de cisalhamento dinmico viscoso ou de perda, G, que indica o carter lquido do
material. Atravs de anlise em sistema oscilatrio possvel determinar a viscosidade
dinmica complexa (*) da amostra, obtida pela razo entre o mdulo de cisalhamento
dinmico complexo (G*) e a freqncia (). G* representa a resistncia total de uma
substncia contra uma deformao aplicada.
( ) ( ) cos/, ooG = (2.14)
( ) ( ) senG oo /,, = (2.15)
( ) ( ) tan/ ,,, =GG (2.16)
O mdulo complexo dado por:
( ) 2/12,,2, GGG += (2.17)
A viscosidade dinmica complexa, dada pela Equao 2.18.
( )( ) ,,,
i
i=== (2.18)
onde , representa a componente viscosa da viscosidade complexa e ,, , a componente elstica.
Os dados experimentais de ,G e ,,G podem ser plotados em funo da freqncia )( produzindo o espectro mecnico, cuja interpretao anloga ao espectro de relaxao,
considerando-se que baixas freqncias correspondem a grandes intervalos de tempo e vice-
versa (Giboreau et al., 1994). A Figura 2.11 mostra um espectro mecnico para polmeros de
alta massa molar.
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log Frequncia (rad/s ou Hz)
Figura 2.11: Espectro mecnico tpico de sistemas polimricos.
Fonte: Steffe, 1996.
A influencia da freqncia sob o mdulo de armazenamento e a viscosidade complexa,
aumenta quando a concentrao de biopolmeros, densidade de entrelaamentos ou
modificao estrutural em soluo aumentam. Em baixas freqncias, ambos os mdulos
crescem com o aumento da freqncia, sendo que ( ),G permanece sempre menor que ( ),,G , isto , a resposta viscosa predomina, indicando que as cadeias moleculares podem se
desentrelaar e rearranjar-se durante um longo perodo de oscilao. O comportamento do
escoamento controlado pelo movimento translacional das macromolculas. Em freqncias
intermediarias, ,G torna-se maior que ,,G , e praticamente constante, o que demonstra que
perodos curtos de oscilao no favorecem os desentrelaamentos moleculares. Neste caso,
os entrelaamentos desempenham o papel de zonas de juno intermoleculares temporrias.
Uma nova inverso nas magnitudes observada na regio de transio e finalmente, quando o
estado vtreo atingido, ,,G diminui e ,G torna-se predominante. Essas regies
caractersticas podem ser associadas qualitativamente com diferentes tipos de respostas
moleculares e aparecem com diferentes graus de definio e proeminncia, dependendo se o
polmero tem alta ou baixa massa molecular, amorfo ou cristalino, encontra-se acima ou
abaixo da temperatura de transio vtrea ou se est concentrado ou diludo em algum
solvente (Ferry, 1980; Graessley, 1984).
RegioTerminal
Regio doPlatElstico
Regio deTransio
RegioVtrea
12
Mdulo de Armazenamento (E' ou G')
Mdulo de Perda (E" ou G")
log
G e
G"
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O estudo do comportamento viscoelstico dos diferentes sistemas baseado na
dependncia de G e G em funo da freqncia (Kavanagh; Ross-Murphy, 1998; Morris,
1995). Numa varredura de freqncia, a freqncia da deformao aumentada passo a passo.
A Figura 2.12 mostra a representao grfica para sistemas polissacardicos submetidos a
medidas reolgicas dinmicas.
Figura 2.12 - Representao grfica de sistemas polissacardicos tpicos: (A) gel forte; (B)
soluo concentrada; (C) soluo diluda.
Fonte: Morris (1995).
A Figura 2.12 (A) representa um perfil caracterstico de um gel de polissacardeo. O
mdulo G muito maior que G em toda a faixa de freqncia utilizada no experimento, isto
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, apresenta uma resposta predominantemente elstica, e ambos os mdulos G e G so
essencialmente independentes da freqncia, como esperado para uma rede tridimensinal.
Quanto maior o valor de G, maior o carter slido do gel e as deformaes sero elsticas
ou recuperveis (Kavanagh; Ross-Murphy, 1998; Rao; Walter, 1998). A viscosidade dinmica
complexa * diminui linearmente com aumento da freqncia (Morris, 1995). Solues concentradas de polmeros apresentam comportamento de fluxo semelhante ao de um lquido
em baixas freqncias, onde h predomnio de G, devido reorganizao da rede enquanto a
freqncia baixa (Figura 2.12(B)). Quando a freqncia vai aumentando em relao
reorganizao molecular, ocorre distoro da rede, com G aumentando mais rapidamente que
G. Deste modo, os mdulos tornam-se praticamente iguais e se cruzam em determinado
ponto, que o ponto de geleificao, a partir do qual G maior que G e h predomnio do
carter slido (Kavanagh; Ross-Murphy, 1998; Morris, 1995). O comportamento tpico de
uma soluo polimrica diluda demonstrado na Figura 2.12(C), onde o mdulo G
significativamente mais baixo que o mdulo G, e ambos tendem a zero quando a freqncia
tende a zero. Em baixas freqncias predomina o movimento translacional, onde a energia
dissipada por entre o solvente. Em freqncias mais altas, ocorre maior movimento de
contoro das cadeias e armazenamento de energia, e G aproxima-se de G. A viscosidade
dinmica complexa * apresenta um comportamento essencialmente independente com o aumento da freqncia (Morris, 1984). Deste modo, a variao de G e G e * com a freqncia permite caracterizar o comportamento viscoelstico dos sistemas polissacardicos.
2.4. Efeito da temperatura e concentrao sobre os parmetros reolgicos
Os sucos de frutas so submetidos a uma ampla faixa de trocas trmicas durante as
etapas de processamento, armazenamento, transporte e reconstituio, sendo necessria a
obteno de dados para diferentes temperaturas. Equaes de predio so muito teis no
clculo de projetos em diferentes condies de temperaturas. Para uma concentrao
constante, o efeito da temperatura na viscosidade newtoniana ou na viscosidade aparente no-
newtoniana, pode ser usualmente correlacionado com uma equao do tipo Arrhenius
(Saravacos, 1970; Holdsworth, 1971; Rao, 1977, Rao et al. 1984; Grigelmo et al. 1999). A
viscosidade para fluidos newtonianos em funo da temperatura dada pela Equao 2.19 e a
viscosidade aparente para fluidos pseudoplsticos em funo da temperatura pela Equao
2.20.
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=RTEa
oa exp (2.19)
a = K()n-1 = exp(Ea/RT) (2.20)
onde: = constante emprica (Pa.s); Ea = energia de ativao do fluxo (J/g-mol); R = constante do gs ideal, (J/g-mol.K); T = temperatura absoluta (K).
Quanto maior for o valor da energia de ativao, mais sensvel ser o fluido s
mudanas de temperatura.
Para produtos no-newtonianos (Rao, 1986; Holdsworth, 1993) a equao ainda
utilizada para expressar o ndice de consistncia, K, em termos de temperatura (Equao 2.21)
K = Koexp(Ea/RT) (2.21)
onde: K = ndice de consistncia (Pa.sn); Ko = constante (Pa.sn); Ea = energia de ativao do
fluxo (Kcal/g-mol); R = constante do gs ideal (1,987cal/g-mol.K); T = temperatura absoluta
(K).
A viscosidade de fluidos alimentcios aumenta com a concentrao. A variao da
viscosidade com o contedo de slidos solveis pode ser descrita por diferentes expresses,
geralmente do tipo Lei da Potncia ou exponencial (Rao et al., 1984; Rao, 1986; Khalil et al.,
1989; Ibarz et al., 1994) (Equaes 2.22 e 2.23).
= 1(C)b1 (2.22)
= 2exp(b2.C) (2.23)
onde: C = concentrao de slidos solveis (oBrix ou % de slidos); 1, 2, b1e b2 = constantes caractersticas experimentais.
O efeito da concentrao no ndice de consistncia, tambm foi estudado para os
fluidos que seguem os modelos do tipo Lei da Potncia e Herschel-Bulkley, atravs de
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relaes anlogas s equaes (2.2) e (2.3) (Cervone e Harper, 1978; Rao et. al., 1981; Vitali
e Rao, 1982) (Equaes 2.24 e 2.25).
K = K1(C)b1 (2.24)
K = K2exp(b2C) (2.25)
onde: C = concentrao de slidos solveis (oBrix ou % de slidos); K1, K2, b1e b2 =
constantes caractersticas experimentais.
O efeito combinado da temperatura e concentrao de diversos produtos alimentcios
pode ser descrito pelas Equaes 2.26 e 2.27 (Vitali e Rao, 1984; Ibarz et al. 1992a e b)
=RTEaca b exp11 (2.26)
+= cbRTEaa 22 exp (2.27)
onde ai e bi so constantes de ajuste.
2.5. Comportamento reolgico de sucos de frutas
As polpas de frutas, disperses de molculas ou partculas assimtricas, apresentam no
repouso um estado desordenado e quando submetidas a uma tenso de cisalhamento, suas
molculas ou partculas tendem a orientar-se na direo da fora aplicada. Quanto maior for a
fora aplicada, maior ser a ordenao e, conseqentemente, menor ser a viscosidade
aparente. Como as viscosidades aparentes das polpas de frutas decrescem com o aumento da
tenso de cisalhamento, estas so classificadas como fluidos pseudoplsticos (Sugai, 2002).
Ibarz et al., (1994) analisaram o suco de laranja e verificaram que a energia de
ativao aumenta com a concentrao e que o aumento da temperatura causa decrscimo na
viscosidade do suco de laranja despectinizado, sendo mais pronunciado para maiores
concentraes. A viscosidade aumenta com a concentrao, e este aumento mais
pronunciado em temperaturas menores.
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Godoy et al., (1998) estudaram a estabilizao de nctar de goiaba com gomas xantana
(0,075%, 0,125% e 0,175%); amido ceroso (0,75%, 1,25% e 1,75%) e carragenana (0,125%,
0,175% e 0,225%), e verificaram que a goma xantana na concentrao de 0,175% estabilizou
99% do volume do nctar alm de garantir a preferncia no teste sensorial.
Silva (2000) estudando o comportamento reolgico do suco de acerola observou que a
uma taxa de deformao fixa, a viscosidade aparente diminui, medida que aumenta a
temperatura, sendo mais pronunciada em temperaturas menores. A viscosidade aumenta com
o aumento da concentrao, para taxas de deformao e temperaturas constantes. J o ndice
de comportamento cresce medida que aumenta a temperatura e decresce com o aumento da
concentrao a temperatura constante. O ndice de consistncia diminui com o aumento da
temperatura e aumenta com a concentrao.
Zainal et al., (2000) estudando o suco de goiaba, observaram que o ndice de
consistncia decresceu com o aumento da temperatura, enquanto o ndice de comportamento
aumentou. J o aumento dos slidos solveis totais provocou decrscimo no ndice de
comportamento (n), mas o ndice de consistncia diminuiu com o decrscimo da
concentrao.
Nos estudos de Vidal, Branco e Gasparetto (2000) com polpas de manga integral e
centrifugada foi verificado que a viscosidade da polpa integral diminui com o aumento da
temperatura at 40C e para temperaturas entre 50 e 60C a viscosidade aumenta. J para a
polpa centrifugada foi observado que a viscosidade decresce com o aumento da temperatura
at 60C.
Bezerra (2000) estudando a reologia de polpa de manga integral, centrifugada e
despectinizada na faixa de temperatura de 10 a 60C, verificou que a viscosidade aparente
teve um comportamento decrescente para a polpa integral e centrifugada, e crescente para a
polpa centrifugada e despectinizada.
Pelegrine, Vidal e Gasparetto (2000), analisando a viscosidade das polpas de abacaxi e
manga integrais e centrifugadas a 30C ajustados ao modelo de Mizrahi Berk, observaram que
a presena de slidos suspensos influenciaram muito no ndice de consistncia tanto na polpa
de manga quanto na de abacaxi e que a viscosidade para as polpas integrais maior que para
as polpas centrifugadas.
Genovese e Lozano (2001) analisaram os efeitos dos biopolmeros como a goma
xantana e carboximetilcelulose (CMC) na estabilidade e viscosidade do suco de ma, e
verificaram que para uma mesma taxa de deformao, o suco com goma xantana mostrou
viscosidade maior que o suco com CMC e que aumentando a taxa de deformao, a
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viscosidade aparente do suco com CMC ou xantana similar para uma mesma concentrao
de goma. O maior efeito estabilizante foi para o suco com CMC.
Ferreira (2002) estudando o comportamento de polpas de caju e goiaba integrais,
peneiradas e centrifugadas na faixa de temperatura de 10 a 60C, observou que a temperatura
acarretou uma reduo da viscosidade aparente das polpas, com exceo para a polpa de caju
integral.
Sato (2002) estudou o comportamento reolgico da polpa de jabuticaba integral e
observou que a mesma apresentou comportamento pseudoplstico com tenso residual, com
bom ajuste ao modelo de Herschel-Bulkley. O aumento da temperatura levou reduo da
viscosidade aparente e do ndice de consistncia, obedecendo ao modelo de Arrhenius.
Freitas (2002) estudou o comportamento reolgico de guar e xantana em polpa de
maracuj atravs de teste estacionrio. Observou-se um comportamento no newtoniano com
caractersticas pseudoplsticas para todas as amostras, e uma forte variao dos parmetros
reolgicos para a goma guar em funo da temperatura e pequenas alteraes desses
parmetros quando se tratava da xantana.
Sahin et al., (2004) estudaram o efeito de alguns biopolmeros (goma tragacante, goma
guar, carboximetilcelulose, xantana e goma locusta) em concentraes de 0, 0,5 e 1 g/100g
nas propriedades reolgicas de trs diferentes ketchups formulados com slidos solveis totais
de 7,5; 10 e 12,5 g/100g e observaram que todos os biopolmeros aumentaram a consistncia
das amostras. No entanto, a goma guar e goma locusta ou alfarroba (LBG) causaram o maior
efeito de consistncia seguido por xantana, tragacante e carboximetilcelulose (CMC). Tanto a
formulao do ketchup quanto a concentrao dos biopolmeros afetaram sua consistncia.
2.6. A cor na indstria de alimentos
O consumo de um alimento, conhecido ou no do consumidor, depende em primeira
instncia, da sua cor e do seu aspecto, pois quando um consumidor entra em contato com o
alimento, a cor e a aparncia so as duas primeiras sensaes que o atingem, e o que o
levar aceitao, indiferena ou rejeio (Bobbio e Bobbio, 1992). A cor um importante
atributo na indstria de alimentos. Freqentemente, julga-se a qualidade dos alimentos
baseados na cor. Nos locais de venda de alimentos, raramente os consumidores so permitidos
provar os produtos alimentcios antes de compr-los. No entanto, eles podem observar esses
produtos. Os consumidores fazem uma deciso de julgamento amplamente baseado na
aparncia geral do alimento, incluindo a cor. Existe uma relao direta entre a cor e o sabor
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dos alimentos. Os processadores de alimentos so limitados as suas habilidades para ajustar a
cor do produto final. Devido a isto, eles prestam estrita ateno nas cores dos ingredientes e as
mudanas que ocorrem em cada passo da produo. Os instrumentos de medida de cor so
usados para checar a cor dos ingredientes e para avaliar a eficincia do processo na obteno e
manuteno da cor do produto desejado. Os sistemas de medidas de cor so utilizados para
medir uma ampla faixa de produtos alimentcios, tais como, frutas e vegetais, tanto in
natura como processados, produtos lcteos, carnes e produtos crneos (incluindo peixe e
aves), ce
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