Efeito da temperatura no comportamento reológico da polpa de manga (mangífera indica L-Keitt)

Effect of the rheological behavior of mango pulp (magífera indica L-Keitt)

Resumos

Foi determinado o efeito da temperatura no comportamento reológico da polpa de manga variedade Keitt na faixa de temperatura de 10(0)C a 60ºC. A polpa integral foi produzida em planta piloto e refinada num "finisher" com peneira de 1,6mm. As análises reológicas foram conduzidas em um reômetro Haake Rotovisco RV-20 com geometria de cilindros concêntricos. O efeito da temperatura sobre o parâmetro reológico representado pelo índice de comportamento, nos casos dos modelos de Mizrahi-Berk (M-B) e Lei da Potência, foi ajustado por uma função linear do tipo: nM = A1 + B1T. O índice de consistência foi ajustado usando-se a equação de Arrhenius: ln(K M) = A2 + B2/T.

reologia; temperatura; manga; polpa

Efeito da temperatura no comportamento reológico da polpa de manga (mangífera indica L–Keitt)

Effect of the rheological behavior of mango pulp (magífera indica L–Keitt)

José Raniere Mazile Bezerra VidalI, ^*; Daniela Helena Pelegrine^II; Carlos Alberto Gasparetto^II

^IDepartamento de Engenharia de Alimentos (UNICENTRO),Caixa Postal 730 Guarapuava–PR–Brasil–Cep:85015–430

^IIDepartamento de Engenharia de Alimentos (UNICAMP), FEA — UNICAMP Caixa Postal 6121 Campinas — SP Brasil — CEP 13.081–970

RESUMO

Foi determinado o efeito da temperatura no comportamento reológico da polpa de manga variedade Keitt na faixa de temperatura de 10⁰C a 60^oC. A polpa integral foi produzida em planta piloto e refinada num "finisher" com peneira de 1,6mm. As análises reológicas foram conduzidas em um reômetro Haake Rotovisco RV–20 com geometria de cilindros concêntricos. O efeito da temperatura sobre o parâmetro reológico representado pelo índice de comportamento, nos casos dos modelos de Mizrahi–Berk (M–B) e Lei da Potência, foi ajustado por uma função linear do tipo: n_M = A₁ + B₁T. O índice de consistência foi ajustado usando–se a equação de Arrhenius: ln(K_M) = A₂ + B₂/T.

Palavras–chave: reologia; temperatura; manga; polpa.

SUMMARY

The rheological behavior of mango pulp (Keitt) was measured in the temperature range 10–60°C. Whole pulp was produced in pilot plant and finished with 1,6 mm mash sieve. Rheometry was conducted in a Haake–Rotovisco RV–20 rheometer with concentric cylinders. Temperature effect on rheological parameters of consistency was fitted to the Arrhenius model: ln(K_M) = A₁ + B₁/T. The flow behavior index for both power law and Mizrahi–Berk were fitted as: n_M = A₂ + B₂T.

Keywords: rheology; temperature; mango; pulp.

1 — INTRODUÇÃO

A manga é um fruto de regiões tropicais e subtropicais, de grande demanda em todo o mundo, tanto para o seu consumo in natura quanto industrializada na forma de sucos, polpas, néctares, sorvetes e sobremesas gelificadas [4]. A variedade Keitt ocupa posição de destaque nos mercados interno e externo, tanto para o consumo in natura quanto para a industrialização, conforme relatam os trabalhos de SIQUEIRA et al. [7] e CEREZAL, BATISTA & PIÑERA [2], devido ao elevado teor de polpa e de sólidos solúveis totais, pH favorável, maior suculência e menor teor de fibras.

Para fabricação dos produtos derivados de manga utiliza–se a polpa concentrada, a qual será submetida aos processos de industrialização. Para que cada etapa do processo seja economicamente viável, é fundamental o conhecimento das propriedades físicas e químicas da polpa submetida a tais processos [6]. Dentre essas propriedades o comportamento reológico ocupa posição de grande destaque, sendo útil não só como medida de qualidade, mas também em projetos, avaliação e operação dos equipamentos processadores de alimentos tais como as bombas, sistemas de agitação e tubulações [3, 5].

A inexistência de dados reológicos sobre frutas tropicais na literatura tem levado a indústria nacional a utilizar no processo de fabricação destes sucos, condições semelhantes às aplicadas na produção do suco de laranja. Todavia, por terem propriedades diferentes, os resultados não atingem o mesmo nível de qualidade [8]. Para obter sucos concentrados com qualidade capaz de conquistar o exigente paladar dos importados, a indústria brasileira deve respeitar as características exclusivas de cada fruta. A crescente necessidade e procura dos parâmetros reológicos para os diversos fluidos manipulados nas indústrias de processamento está ligada também a grande importância econômica que estes fluidos e equipamentos de manipulação representam atualmente [9].

2 — MATERIAIS E MÉTODOS

A manga utilizada neste trabalho é de variedade Keitt e foi selecionada de um único lote proveniente da região Sul de Minas Gerais. As polpas foram produzidas em planta piloto a partir de frutas cujo grau de maturação foi padronizado por ensaio em texturômetro da marca Texture Analyser modelo TA — TX2, com penetração de 1cm, isso foi feito somente para tentar padronizar a maturação pois, esse é um parâmetro quase impossível de igualar entre todas as frutas. Em seguida as frutas passaram por despolpadeira com tela de 1,6mm de abertura. A polpa integral (Brix °16,6 e acidez 4,47) foi para um congelador de placa, visando um congelamento rápido do material para evitar a formação de grandes cristais de gelo na superfície e danificação das estruturas celulares, além de inibir ações enzimáticas. Após 4 horas, o material foi retirado e embalado a vácuo em sacos de polietileno para diminuir o contato com o ar. O produto embalado foi armazenado em freezer horizontal a — 20ºC. Parte da polpa integral foi centrifugada (Brix °16,05 e acidez 4,47) a 15000rpm (29000G) durante 40 minutos. As medidas reológicas foram feitas às temperaturas de 10, 20, 30, 40, 50 e 60°C no reômetro de cilindros concêntricos ZA30, Haake Rotovisco, modelo RV–20. O tempo de corrida, para cada ensaio foi programado para 4 minutos, sendo que nos dois minutos iniciais a taxa de deformação variou de maneira crescente até o valor máximo, próximo de 300 s^-1. Em seguida, a taxa de deformação variou de maneira decrescente durante dois minutos até o valor mínimo próximo de 0 s^-1.

Tanto na corrida ascendente quanto na descendente 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. Os experimentos foram realizados em triplicata, onde para cada repetição utilizou–se uma nova amostra, igual a anterior, para evitar possíveis efeitos de tempo.

As curvas de taxa de deformação versus tensão de cisalhamento foram ajustadas pelos modelos de M–B e Lei da Potência, representados pelas Equações (1) e (2), na Tabela 1.

A decisão do modelo mais adequado foi tomada com base nos parâmetros estatísticos coeficiente de correlação (R²), chi–quadrado (c²) e soma dos quadrados dos resíduos (SSR), conforme definidos por Bender, DOUGLASS & KRANER [1].

3 — RESULTADOS E DISCUSSÃO

O comportamento reológico das polpas de manga integral e centrifugada pode ser visto nas Figuras 1 e 2 onde estão plotados os pontos experimentais com suas respectivas curvas de ajustes com eixo g versus t.

As Tabelas 2 e 3 apresentam os valores dos parâmetros obtidos por ajuste dos modelos de Mizrahi–Berk (M–B) e Lei da Potência aos reogramas das polpas integral e centrifugada, respectivamente, pois estes proporcionaram melhores parâmetros de ajuste.

O efeito da temperatura sobre os índices consistência e de comportamento dos modelos de Mizrahi–Berk (M–B) e Lei da Potência, foram ajustados através do software ORIGIN. Como as polpas de manga integral e centrifugada foram melhores descritas, respectivamente, pelos modelos de Mizrahi–Berk (M–B) e Lei da Potência, buscou–se uma dependência do tipo linear para o índice de comportamento (n) em função da temperatura, como representada nas Figuras 3 e 4, podendo ser expressa na forma:

onde T é a Temperatura (K), sendo A₁ e B₁ as duas constantes obtidas da regressão linear do gráfico T versus n. Na Figura 3 descarta–se ponto relativo a temperatura de 40^oC (313K), pois esse não foi utilizado na obtenção da reta de ajuste.

Nas Tabelas 4 e 5 estão os parâmetros de índice de comportamento ajustados ao reograma e aqueles obtidos pelo ajuste de uma dependência linear com a temperatura, conforme ilustrados nas Figuras 3 e 4.

Para a descrição do índice de consistência (parâmetro k), buscou–se uma dependência do tipo de Arrhenius em função da temperatura, representada nas Figuras 5 e 6 e expressa na forma:

sendo T o valor da temperatura (k) e A₂ e B₂ as duas constantes obtidas da regressão linear do gráfico In(k) versus T^-1.

As Tabelas 6 e 7 apresentam os valores dos índices de consistência ajustados ao reograma e aqueles obtidos pelo ajuste de uma dependência tipo Arrhenius com a temperatura, conforme ilustrado nas Figuras 5 e 6.

Os valores das constantes A₁, B₁, A₂ e B₂ das Equações (3) e (4) estão apresentados na Tabela 8.

Nas Figuras 7 e 8 os pontos marcados representam os valores fornecidos diretamente do levantamento de dados do reograma. As linhas continuas representam os modelos de Mizrahi–Berk (M–B) e Lei da Potência com os novos parâmetros k e n ajustados pela dependência com a temperatura, valores esses dados nas Tabelas 4, 5, 6 e 7.

Os parâmetros k_0M da Tabela 9 foram obtidos a partir de uma regressão linear, usando–se os pontos experimentais e os novos valores de k_M e n_M fornecidos pela dependência com a temperatura.

Portanto, estes modelos descrevem o comportamento reológico da polpa de manga integral, levando em consideração a dependência dos parâmetros reológicos com a temperatura. A sua vantagem é que os parâmetros índice de consistência (k) e índice de comportamento (n) estão descritos de maneira mais coerente, pois todos podem ser representados diretamente em função da temperatura. Essa representação é muito mais conveniente, principalmente para uso de algoritmos de cálculos de processos e equipamentos.

4 — CONCLUSÕES

Para o modelo de Mizrahi–Berk (M–B), a partir dos dados obtidos no reômetro Haake Rotovisco, o parâmetro k_0M representa a raiz quadrada da tensão inicial para o produto iniciar escoamento. Com a variação da temperatura na faixa de 10 a 60°C o parâmetro k_0M mostrou–se na faixa de 3,41 a 4,57 Pa^1/2. Foi verificado o valor do índice de comportamento menor que 1 (um) mostrando que as polpas de manga integral e centrifugada apresentam comportamento pseudoplástico. Com o aumento da temperatura observou–se um aumento no índice de comportamento e uma diminuição no parâmetro índice de consistência, indicando que as polpas perdem pseudoplasticidade e ficam menos viscosas na medida em que a temperatura aumenta. Foi verificado que a viscosidade diminuiu com a temperatura até 40^oC e para temperaturas de 50^oC e 60^oC foi observado um aumento da viscosidade o que pode ser explicado por um possível aumento de mobilidade e portanto interação entre fibras suspensas, já que esse comportamento não é observado na polpa centrifugada.

5 — REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Recebido para publicação em 16/10/2002

Aceito para publicação em 25/09/2003 (000762)

• [1] BENDER, F.E.; DOUGLASS, L.W.; KRAMER, A. "Statistics in research", in Statistical methods for food and agriculture, Avi Publishing Company, Inc., 1982. Westport (USA).
• [2] CEREZAL, P.; BATISTA, A.R.; PIÑERA, R.M. "Evaluation de cultivares de mango para la elaboración de pulpas", Alimentaria, v. 260, p. 2931, 1995.
• [3] IBARZ, A.; GONÇALVES, C.A.; EXPLUGAS, S. "Rheology of clarified passion fruit juices", Fruit Processing, v. 6, p. 330333, 1996.
• [4] PELEGRINE, D.H. Comportamento reológico das polpas de manga e abacaxi 1999. 115p. Tese de Mestrado, FEA/UNICAMP. Campinas, (SP).
• [5] QUEIROZ, A.J.; VIDAL, J.R.M.B.; GASPARETTO, C.A. "Influência dos sólidos suspensos na reologia do suco de abacaxi", XIV Encontro Sobre Escoamento em Meios Porosos, Uberlândia, v. 1, p. 4953, 1996.
• [6] QUEIROZ, A.J.M. Análise do comportamento reológico dos sucos de abacaxi e manga 1998. 109 p. Tese de Doutorado, FEA/UNICAMP, Campinas (SP).
• [7] SIQUEIRA, D.L.; BOTREL, N.; CARVALHO, V.D.; RAMOS, V.H.V.; COUTO, F.A.D. "Características físicas e químicas de vinte cultivares de mangueira (mangífera indica L.)", Revista Brasileira de Fruticultura, v. 10, p. 4954, 1988.
• [8] VIDAL, J.R.M.B.; Estudo reológico do suco de manga efeito dos sólidos insolúveis 1997. 81p. Tese de Mestrado, FEA/UNICAMP. Campinas, (SP).
• [9] VIDAL, J.R.M.B.; Comportamento Reológico da Polpa de Manga (Mangífera indica LKeit). 2000. 120p. Tese de Doutorado, FEA/UNICAMP. Campinas, (SP).

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A quem a correspondência deve ser enviada.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  22 Jun 2004
• Data do Fascículo
  Mar 2004

Histórico

• Aceito
  25 Set 2003
• Recebido
  16 Out 2002