Estudo da viscosidade aparente das polpas de manga (Keitt) e abacaxi (Pérola)

Study of aparent viscosity of mango (Keitt) and pineapple (Pérola) pulps

Estudo da viscosidade aparente das polpas de manga (Keitt) e abacaxi (Pérola)¹

Daniela Helena PELEGRINE²,^*, José Raniere Mazile Bezerra VIDAL², Carlos Alberto GASPARETTO³

RESUMO

Neste trabalho foram determinadas experimentalmente, em reômetro rotacional de placas paralelas PQ45 da marca Haake Rotovisco RV-20, o comportamento reológico das polpas integrais e centrifugadas de manga (variedade Keitt) e abacaxi (variedade Pérola) à temperatura de 30° C. Aos reogramas foi ajustado o modelo reológico de Mizrahi-Berk (M-B), utilizando as medidas da taxa de deformação e tensão de cisalhamento. Os resultados foram apresentados na forma de razão entre viscosidades aparentes (integral/centrifugada) em função da taxa de deformação. Esses resultados mostraram o efeito dos sólidos suspensos sobre o comportamento reológico de cada polpa.

Palavras-chave:

manga; abacaxi; polpa; reologia.

SUMMARY

Study of aparent viscosity of mango (Keitt) and pineapple (Pérola) pulps. In this work, it was determined, experimentally, the rheological behavior of mango (Keitt) and pineapple (Perola) pulps, whole and centrifuged, in a Haake Rotovisco RV-20 rheometer with parallel plates PQ45, at 30° C. On the rheograms it was adjusted the Mizrahi-Berk (M-B) model, using the shear rate and shear stress. The results were presented as a ratio between the apparent viscosities (whole/centrifuged) with shear rate. This results showed the relative effect of suspended solids on the rheological behavior of each pulp.

Keywords

: mango; pineapple; pulp; rheology.

1 - INTRODUÇÃO

A viscosidade ou, mais abrangente, o comportamento reológico dos sucos é usado, de um lado como medida de qualidade desses produtos e por outro, é indispensável para o projeto, avaliação e operação dos equipamentos de processos [7]. No projeto de equipamentos destinados ao processamento de frutas, para a produção de sucos e purês, o conhecimento das propriedades ligadas aos seus padrões de comportamento reológico determina a sua concepção e o dimensionamento de bombas, tubulações, filtros, agitadores, evaporadores, pasteurizadores, resfriadores, congeladores, embaladeiras, etc...[11].

O comportamento reológico dos sucos é influenciado pela sua composição tanto quantitativa quanto qualitativa e, por conseqüência, dependerá do tipo de fruta e dos tratamentos realizados no seu processo de elaboração. Os sucos clarificados e despectinizados apresentam comportamento newtoniano, ao passo que os sucos concentrados e as polpas não seguem a lei da viscosidade de Newton [6,9]. Segundo Holdsworth [6], a maioria dos alimentos fluidos derivados das frutas apresenta comportamento pseudoplástico, onde a viscosidade aparente decresce com o aumento da taxa de deformação.

O modelo reológico proposto por Mizrahi & Berk [9] é o que melhor tem se ajustado à maioria dos reogramas das polpas, sucos e purês de frutas, já que os autores o desenvolveram baseando-se no modelo de uma suspensão de partículas interagindo em um solvente pseudoplástico, que se resume na seguinte equação:

onde:

t

= tensão de cisalhamento (Pa);

= taxa de deformação (s-1);

KM = índice de consistência (Pa)1/2.sn;

nM = índice de comportamento do fluido;

KOM = raiz quadrada da tensão inicial de cisalhamento (Pa)-1/2.

A determinação experimental dessa tensão inicial é muito difícil de ser obtida em equipamentos reométricos simples e geralmente esse valor é apenas o resultado de um ajuste do modelo aos pontos experimentais.

Dos parâmetros reológicos presentes na equação acima, tanto a tensão inicial de cisalhamento (K_OM) quanto os índices de consistência (K_M) e comportamento (n_M) são afetados pelas propriedades físicas das partículas em suspensão presentes nos derivados de frutas [2, 4, 5, 14, 15, 16].

2 – MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 – Preparo das Polpas

As frutas utilizadas neste trabalho foram manga da variedade Keitt e abacaxi da variedade Pérola, adquiridas no CEASA-Campinas/SP e provinha da mesma cultura, ambas da região sudeste de Minas Gerais.

As polpas foram produzidas em planta piloto a partir de frutas cujo grau de maturação foi padronizado por ensaio em texturômetro de penetração. Em seguida as frutas passaram por despolpadeira com tela ("finisher") de 1,6 mm de abertura. Parte da polpa integral foi centrifugada a 15000 rpm (29000 G) durante 40 minutos. As amostras de polpa foram rapidamente congeladas em congelador de placas e armazenadas a -20° C. Os reogramas foram produzidos ao longo de 18 meses, não indicando qualquer alteração de comportamento devido à estocagem. As características físico-químicas das polpas de manga e abacaxi resumem-se na Tabela 1.

2.2 – Medidas Reológicas

As medidas reológicas foram feitas a 30° C no reômetro de placas paralelas PQ45, Haake Rotovisco, modelo RV-20, com as placas tendo diâmetro de 45mm e distantes 0,5mm entre si. Tal sistema de medidas foi utilizado por Gehrke [3] para medir a viscosidade dos sucos concentrados de caju, laranja, limão e maracujá. Pelegrine e Queiroz [10, 12] também utilizaram-se do mesmo sistema de medidas na determinação do comportamento reológico dos sucos de manga e abacaxi.

O tempo de corrida, para cada ensaio foi programado para 6 minutos, sendo que nos dois minutos iniciais a taxa de deformação se manteve constante a 874 s^-1. Em seguida, a taxa de deformação variou de maneira decrescente durante dois minutos até o valor mínimo próximo de 0 s^-1, e retornou à taxa de deformação máxima nos dois minutos seguintes. Tanto na corrida descendente quanto na ascendente foram obtidos 20 pontos de taxa de deformação versus tensão de cisalhamento, resultando num total de 40 pontos, dos quais foi tomado o valor médio da tensão de cisalhamento para cada taxa de deformação. Não foram observados efeitos de histerese, portanto os materiais ensaiados não apresentaram comportamento dependente do tempo, que poderia indicar tixotropia.

Os ensaios foram realizados em triplicata, sendo a tensão de cisalhamento resultante a média das triplicatas experimentais. A esse conjunto t X , foi ajustado, por regressão linear, o modelo de M-B. Para cada ajuste foram analisados o coeficiente de determinação (r²) e o parâmetro qui-quadrado (c²).

3 – RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1 – Reogramas

Os gráficos da tensão de cisalhamento em função da taxa de deformação obtidos pelo Haake Rotovisco RV-20, PQ45, encontram-se nas Figuras 1 e 2. Nessas figuras, os resultados apresentados são as médias das triplicatas experimentais.

A viscosidade aparente das polpas foi calculada a partir do modelo de M-B através da seguinte relação:

onde:

h

_ap viscosidade aparente;

t

tensão de cisalhamento;

taxa de deformação.

Substituindo a equação (1) na equação (2):

As Figuras 3 e 4 representam os gráficos das viscosidades aparentes, calculadas a partir do ajuste dos reogramas ao modelo de Mizrahi-Berk.

3.2 – Determinação dos Parâmetros Reológicos:

A Tabela 2 a seguir apresenta os valores dos parâmetros obtidos através dos ajustes ao modelo de Mizhari-Berk.

Na tabela anterior observa-se que as polpas apresentaram comportamento pseudoplástico, sendo a pseudoplasticidade maior para as polpas integrais, conforme indicam os índices de comportamento.

As Figuras 5 e 6 apresentam a razão entre as viscosidades aparentes das diferentes polpas, calculadas como:

onde:

h

_api viscosidade aparente da polpa integral;

h

_apc viscosidade aparente da polpa centrifugada.

Substituindo a equação (3) na equação (4):

Esses gráficos tem por objetivo mostrar o efeito relativo dos sólidos suspensos no comportamento reológico das polpas analisadas.

A Figura 3 mostra que o efeito dos sólidos suspensos na polpa de manga é maior para as baixas taxas de deformação, sendo que tal efeito tende a uma relação constante para as taxas de deformação mais elevadas. A Figura 5 mostra a razão entre as viscosidades aparentes enfatizando esse efeito dos sólidos suspensos.Isso indica um comportamento favorável para diminuir o efeito da sedimentação em prateleira, sendo a polpa de manga mais favorável à centrifugação do que à sedimentação. No caso das polpas de abacaxi, a Figura 6 mostra que a relação entre as viscosidades aparentes das duas polpas é da ordem de 5,0, e quase constante para toda a faixa da taxa de deformação ensaiada. Portanto, as polpas de abacaxi integral e centrifugada têm o mesmo tipo de comportamento, e o efeito dos sólidos suspensos é do mesmo tipo para toda a faixa da taxa de deformação ensaiada, não apresentando diferença quanto `a sedimentação em prateleira ou centrifugação, do ponto de vista de seus comportamentos reológicos.

4 – CONCLUSÕES

A partir da investigação do comportamento reológico das polpas, pode-se concluir que:

• todas as polpas apresentaram comportamento pseudoplástico, sendo a pseudoplasticidade maior para as polpas integrais;

• a presença de sólidos suspensos influenciou muito o índice de consistência tanto da polpa de manga quanto da de abacaxi.

• a polpa de abacaxi integral apresenta maior tendência de sedimentação em prateleira do que a de manga, devido à razão quase que constante de viscosidade aparente em relação à sua fração centrifugada, ou seja, a razão não muda muito desde baixas até altas taxas de deformação;

• a polpa de manga pareceu mais favorável à centrifugação do que à sedimentação, devido à diminuição da razão de viscosidade aparente com o aumento da taxa de deformação.

5 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

6 – AGRADECIMENTOS

À CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) pela concessão de auxílio financeiro à pesquisa.

² Aluno(a) de pós-graduação FEA-UNICAMP CEP 13.081-970 Campinas/SP Brasil C.P.6121

³ Professor FEA-UNICAMP CEP 13.081-970 Campinas/SP Brasil C.P.6121. Endereço para correspondência: Cidade Universitária "Zeferino Vaz". Caixa Postal 6121 – DEA/FEA. Barão Geraldo – Campinas/SP. CEP: 13083-970

* A quem a correspondência deve ser enviada.

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• [17] VIDAL, J. R. M. B. Estudo reológico do suco de manga efeito dos sólidos insolúveis. Campinas, 1997. 81p. Tese de Mestrado UNICAMP.

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Recebido para publicação em 11/01/00. Aceito para publicação em 29/06/00.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  05 Jan 2001
• Data do Fascículo
  Abr 2000

Histórico

• Aceito
  29 Jun 2000
• Recebido
  11 Jan 2000