Comportamento reológico da polpa de manga (Mangífera indica L) - efeito dos sólidos insolúveis

Rheological behavior of mango pulp (Mangífera indica L) - effect of insolible solids

COMPORTAMENTO REOLÓGICO DA POLPA DE MANGA (Mangífera indica L) - EFEITO DOS SÓLIDOS INSOLÚVEIS¹

J.R.M.B. VIDAL², C.A. GASPARETTO³,^*

RESUMO

Foi avaliado o estudo reológico do suco de manga – efeito dos sólidos insolúveis a peneiramento com diferentes malhas e no suco centrifugado. Os resultados foram analisados em função do ajuste dos modelos reológicos de Casson e de Mizrahi-Berk. Três conjuntos bem diferenciados foram identificados pelo produto passado em (a) ‘finisher’ de 1,6mm e peneira de 1,8mm; (b) peneira de 0,84mm e 0,59mm e (c) peneira de 0,149mm e material centrifugado.

Palavras-chave: reologia; manga; suco.

SUMMARY

RHEOLOGICAL BEHAVIOR OF MANGO PULP (Mangífera indica L) – EFFECT OF INSOLIBLE SOLIDS. Mango juice reological study had been evaluated – the effect of unsolvable solids through sifting with different meshes and in the centrifuged juice. The results were analysed according to Casson and Mizrahi – Berk reological models. Three quite different set were identified by the product passed through the (a) "finisher" 1,6mm and sieve of 1,8mm, (b) sieve of 0,84mm and 0,59mm and (c) sieve of 0,149mm and centrifuged material.

Keywords: reological; mango; juice.

1 — INTRODUÇÃO

Este é um trabalho experimental sobre o comportamento reológico de polpa natural de manga. A variedade Keitt foi estudada devido à sua importância econômica como fruto para consumo "in natura" daí decorrendo grande produção e, portanto, para justificar seu emprego industrial, principalmente na produção de suco natural, devido aos atributos (apelos) de valor nutricional (vitaminas e fibras) aliados a grande aceitação pelo sabor agradável e cor atraente. Além do interesse da fruta "in natura", são também importantes os produtos processados e apresentados comercialmente na forma de suco, néctar, sorvete, sobremesas geleificadas e outros [13]. Para a fabricação desses produtos utiliza-se a polpa concentrada e para a definição dos processos é indispensável o conhecimento das suas propriedades físicas e químicas. Dentre essas propriedades o comportamento reológico ocupa posição de grande destaque. No Brasil, há escassez de dados sobre propriedades reológicas dos sucos, polpas e outros concentrados de frutas brasileiras. A matéria-prima brasileira apresenta características diferentes daquela produzida em outras partes do mundo, principalmente no que diz respeito aos teores de polpa e de açúcares, que vão influenciar diretamente no teor de sólidos solúveis e insolúveis [13]. A crescente necessidade e procura dos parâmentros reológicos para os diversos fluidos manipulados nas indústrias de processamento está ligada também à grande importância econômica que estes fluidos e equipamentos de manipulaçào representam atualmente. Os resultados experimentais obtidos foram trabalhados no sentido de buscar uma unificação para explicar o comportamento reológico da polpa de manga [6].

2 — MATERIAIS E MÉTODOS

Neste trabalho estudou-se o comportamento reológico da polpa de manga processada em despolpador com tela de 1,6mm de abertura, até a passagem completa de todo o material, dando origem ao material básico. O material foi colocado em bandejas e submetido a congelamento rápido (30min) em congelador de placas. Após atingir -30º C foi retirado, embalado a vácuo em sacos de polietileno e armazenado em freezer horizontal a –20º C, sendo este material utilizados nos ensaios posteriores [9, 13]. As frutas foram escolhidas entre as de melhor aspecto, dando-se preferência aos exemplares mais firmes, sem danos aparentes na casca e em estágio de maturação semelhante em todo o lote. Para este fim utilizou-se um texturômetro marca Texture Analyser modelo TA-XT2 com aquisição automática de dados. Foi submetido a fracionamento em peneiras com aberturas de 1,18mm, 0,84mm, 0,59mm, 0,149mm e uma centrifugação [4, 5, 13]. O comportamento reológico das amostras foi medido em reômetro de cilindros concêntricos (Haake Rotovisco modelo RV-20, com sistema de medida ZA 30).

A escolha desse equipamento deveu-se à possibilidade de obter um controle eficiente da temperatura de ensaio, uma vez que a quantidade da amostra é pequena, aproximadamente 10mL, com taxa de deformação na faixa de 50 – 300 s^-1, temperatura de 30º C, pH 4,55, à 16º Brix [1, 13].

Os experimentos foram feitos em triplicatas; em cada repetição utilizou-se uma nova amostra, para evitar possíveis efeitos de tempo. O tempo de cada corrida foi de 4min, completando um total de 20 pontos, sendo 2min para velocidade de rotação crescente e 2min para a decrescente. Antes de iniciar-se o ensaio conforme recomendação do fabricante, a amostra era deixada em repouso por aproximadamente 1min para garantia de temperatura [3, 7, 8, 11, 12, 13].

Onde:

Da = Diâmetro do copo

Di = Diâmetro interno

L = Comprimento

As curva de tensão de cisalhamento versus taxa de formação foram ajustadas pelo modelo de Casson [2] expresso pela equação:

Onde:

t - Tensão de Cisalamento (Pa)

g - Taxa de deformação (s^-1)

K_oc - Tensão inicial (Pa.s)

K_c - Viscosidade plástica de Casson e pelo modelo a três parâmentros de MIZRAHI-BERK [10], que é dado pela equação:

Onde:

K_OM - Raiz quadrada de tensão inicial

K_M - Índice de consistência (Pa.s)

n_M - Índice de comportamento do fluido

t - Tensão de cisalhamento (Pa)

g - Taxa de deformação (s^-1)

A decisão do modelo mais adequado foi tomada com base nos parâmetros estatísticos: coeficiente de determinação (R²), chi-quadrado (X²), soma dos quadrados dos resíduos (SSR) e coeficiente de correlação (R), o melhor ajuste foi analisado com base nos parâmetros R² (mede a proporção da variação total da média explicada pela regressão), definido como razão entre a soma quadrática total, e pelo chi-quadrado (X²) que expressa a diferença entre valores obtidos experimentalmente. Quanto maior for o valor de (X²) maior será a discrepância entre as freqüências observadas e esperadas. Quanto menor o valor de (R²) maior a distância dos pontos experimentais ao modelo ajustado. Portanto, o modelo que melhor se ajusta é aquele com altos valores de R² (máximo=1) e baixos valores de X² (mínimo=0) [13].

3 — RESULTADOS E DISCUSSÃO

O comportamento reológico do suco de manga pode ser visto nas Figuras 1 e 2, onde estão plotados os pontos esperimentais médios com suas respectivas curvas de ajuste em eixos t ^0,5 versus g ^0,5 no caso da Figura 1 e t ^0,5 versus g na Figura 2 do produto integral, dos materiais peneirados em malha de 1,18mm, 0,84mm, 0,149mm e do centrifugado.

Na Tabela 1 estão os parâmetros do modelo de Casson para cada material, representados graficamente pela curva da Figura 1, com os índices de ajuste chi-quadrado (X²), soma dos quadrados dos desvios (SSR) e coeficiente de regressão (R²).

Para o modelo de Casson observou-se que os parâmetros K_oc e Kc, não aumentaram com a redução da abertura da malha da peneira em relação ao suco ‘in natura’, para as malhas de 0,59mm e 1,18mm. Para as peneiras com malha 0,149mm e 0,84mm o valor de K_oc foi superior ao ‘in natura. Já para o centrifugado este valor foi inferior a 1 (um). Verificou-se que o coeficiente de correlação (R) varia entre 0,995 a 0,998 para todas as amostras. Os valores de (X²) mostraram-se próximos a zero e os de (R²) próximos a 1 (um), evidenciando um bom ajuste dos pontos experimentais com o modelo proposto. Analisando os resultados estatísticos para o modelo de Casson, verificou-se que os erros de (k_oc e K_c), referentes aos parâmetros deste modelo são bem próximos de zero em todos os filtrados e centrifugados.

Na Tabela 2 estão os parâmetros do modelo de Mizrahi-Berk para cada material, representados pela curva da Figura 2 e seus índices de ajuste.

Para o modelo de Mizrahi-Berk (M-B), observou-se que o parâmetro K_OM, elevado ao quadrado, é a tensão inicial para o produto escoar. Com a diminuição das malhas, ocorreu o aumento do parâmetro K_OM dos filtrados, com exceção da malha 0,59mm e centrifugado. O índice de comportamento do fluido (n_M), mostrou-se em todos os filtrados e centrifugado na faixa de 0,254 a 0,325. Analisando os resultados estatísticos, verificamos que os erros de (K_OM, K_M e n_m), são bem próximos de zero em todos filtrados e centrifugado, exceto no filtrado 0,149mm. Os valores de (X²), em todos os filtrados e no centrifugado, foram próximos a zero e o R² próximo a 1 (um), mostrando um bom ajuste da curva com o modelo proposto.

Os coeficientes de correlação (R), obtiveram elevados valores em todos os filtrados e centrifugado analisados, variando entre 0,997 a 1.

4 — CONCLUSÕES

Os resultados obtidos no reômetro Haake Rotovisco, ajustados pelo modelo de Casson, mostraram que os parâmetros de Koc e Kc, não aumentaram com a redução da abertura da malha de peneiragem, exceto para as malhas 0,84mm e 0,149mm, para as quais o parâmetro Koc aumentou. A análise estatística mostrou um bom ajuste da curva com o modelo proposto, no caso do reômetro Haake Rotovisco.

Par o modelo de Mizrahi-Berk, a partir dos dados obtidos no reômetro Haake Rotovisco, o parâmetro K_OM, aumentou com a diminuição das malhas das peneiras, com exceção da malha 0,59 mm e para o centrifugado. A análise estatística para dados do reômetro Haake Rotovisco, mostrou um bom ajuste da curva com o modelo proposto.

5 — REFERÊNCIAS

² Professor do Departamento de Engenharia de Alimentos da UNICENTRO, C.P. 732 - Guarapuava - PR - Brasil - Cep: 85015-430.

³ Professor do Departamento de Engenharia de Alimentos da UNICAMP, Faculdade de Engenharia de Alimentos - FEA - UNICAMP, C.P. 6121 - Campinas - SP - Brasil - Cep: 13081-970.

* A quem a correspondência deve ser enviada.

• [1] AMSTALDEN, L.C.; GASPARETTO, C.A. Estudo da Deposiçăo de Hesperidina em Evaporadores da Indústria de Citrus. Campinas, 1996, 94p. Faculdade de Engenharia de Alimentos, Teste de Doutorado. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP).
• [2] CASSON, N., "A flow equation for Pigmento-oil suspensions of the printingink type, in Rheology of disperse suspensions", C. C. Mill (ed), (Pergamon press, New York). 1959.
• [3] DAVIS, R.B.; De WEESE, D., GOULD, W.A. Consisten-cy measuremente of tomato purre Food Techn, v. 8, p. 330-334, 1954.
• [4] EZELL, G.H. "Viscosity of concentrated orange and grapefruit juices". Joural of Food Science, v. 35, p. 333-338, 1959.
• [5] FODA, Y.H.; McCOLLUM, J.P. "Viscosity as affected by various constituents of tomato juice". Jounal of Food Science, v. 35, p. 333-338, 1970.
• [6] GEHERKE, T.; GASPARETTO, C. A. Reometria de suco de frutas. Campinas, 1996, 52p. Faculdade de Engenharia de Alimentos, Dissertaçăo de Mestrado Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP).
• [7] GUNJAL, B.B. WAGHMARE, N.J. "Flow caracteristics of pulp, juice and nectar of "Banesshan" and "Neelum" mangoes". Journal of Food Science Tech. v. 24, p. 20-23, 1987.
• [8] HAND, D.B.; MOYER, J.C.; RASFORD, J.R.; HENING, J.C.; WHITTEMBERGER, R.T. "Effect of processing conditions on the viscosity of tomato juice." Food Techn., v. 9, p. 228-235, 1955.
• [9] LARA, A.B.W.; NAZARIO, G.; ALMEIDA, M.E.W.; PREGNOLATO, W. Normas analílicas do Instituto Adolfo Lutz Métodos químicos e físicos para análise de alimentos. Instituto Adolfo Lutz, Săo Paulo. v. 1, 2Ş ed., 1976.
• [10] MIZRAHI, S. and BERK, Z. "Flow behaviour of concentrad orange juice: mathematical." Journal of Texture, v. 3, n. 1, p. 69-79, 1972.
• [11] TANGLERTPAIBUL, T.; RAO, M.A. "Rheological properties of tomato concentrates as affected by particle size and methods of concentration". Journal of Food Science, v. 52, n. 1, p. 141-145, 1987.
• [12] TRIFIRO, A.; SACCANI, G.; GHERARDI, S.; IGLIARDI, D. "Effect of content and sizes of suspended particles on the rheological behaviour of apricot purees". Industria Conserve. V. 62, p. 97-104, 1987.
• [13] VIDAL, J.R.M.B. Estudo Relológico do suco de manga Efeito dos sólidos insolúveis. 1997, 81p. Campinas (SP), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Dissertaçăo Mestrado.

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Recebido para publicação em 25/05/99. Aceito para publicação em 20/10/00.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  20 Abr 2001
• Data do Fascículo
  Ago 2000

Histórico

• Aceito
  20 Out 2000
• Recebido
  25 Maio 1999