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
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: nM = A2 + B2T.
rheology; temperature; mango; pulp
Efeito da temperatura no comportamento reológico da polpa de manga (mangífera indica LKeitt)
Effect of the rheological behavior of mango pulp (magífera indica LKeitt)
José Raniere Mazile Bezerra VidalI, * * A quem a correspondência deve ser enviada. ; Daniela Helena PelegrineII; Carlos Alberto GasparettoII
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IIDepartamento de Engenharia de Alimentos (UNICAMP), FEA UNICAMP Caixa Postal 6121 Campinas SP Brasil CEP 13.081970
RESUMO
Foi determinado o efeito da temperatura no comportamento reológico da polpa de manga variedade Keitt na faixa de temperatura de 100C 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 RV20 com geometria de cilindros concêntricos. O efeito da temperatura sobre o parâmetro reológico representado pelo índice de comportamento, nos casos dos modelos de MizrahiBerk (MB) e Lei da Potência, foi ajustado por uma função linear do tipo: nM = A1 + B1T. O índice de consistência foi ajustado usandose a equação de Arrhenius: ln(KM) = A2 + B2/T.
Palavraschave: reologia; temperatura; manga; polpa.
SUMMARY
The rheological behavior of mango pulp (Keitt) was measured in the temperature range 1060°C. Whole pulp was produced in pilot plant and finished with 1,6 mm mash sieve. Rheometry was conducted in a HaakeRotovisco RV20 rheometer with concentric cylinders. Temperature effect on rheological parameters of consistency was fitted to the Arrhenius model: ln(KM) = A1 + B1/T. The flow behavior index for both power law and MizrahiBerk were fitted as: nM = 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 utilizase 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 RV20. 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 utilizouse 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 MB 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), chiquadrado (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 MizrahiBerk (MB) 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 MizrahiBerk (MB) 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 MizrahiBerk (MB) e Lei da Potência, buscouse 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 descartase ponto relativo a temperatura de 40oC (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), buscouse 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 MizrahiBerk (MB) 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 k0M da Tabela 9 foram obtidos a partir de uma regressão linear, usandose os pontos experimentais e os novos valores de kM e nM 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 MizrahiBerk (MB), a partir dos dados obtidos no reômetro Haake Rotovisco, o parâmetro k0M 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 k0M mostrouse na faixa de 3,41 a 4,57 Pa1/2. 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 observouse 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 40oC e para temperaturas de 50oC e 60oC 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).
Datas de Publicação
-
Publicação nesta coleção
22 Jun 2004 -
Data do Fascículo
Mar 2004
Histórico
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Aceito
25 Set 2003 -
Recebido
16 Out 2002