COMPORTAMENTO REOLÓGICO DA POLPA DE CUPUAÇU (Theobroma grandiflorum Schum.) PENEIRADA 1

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1 37 COMPORTAMENTO REOLÓGICO DA POLPA DE CUPUAÇU (Theobroma grandiflorum Schum.) PENEIRADA 1 Maria Fábia Pereira Cabral 2, Alexandre José de Melo Queiroz 3, Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo 3 RESUMO Neste trabalho foi determinado o comportamento reológico da polpa de cupuaçu peneirada, nas temperaturas de 10, 15, 20, 25 e 30ºC. As aferições reométricas foram obtidas com um viscosímetro rotativo da marca Brookfield, modelo RVT. Os dados experimentais foram ajustados através dos modelos reológicos de Ostwald-de-Waelle, Casson e Herschel-Bulkley sendo obtido o melhor ajuste por meio do modelo de Herschel-Bulkley. As amostras apresentaram comportamento não-newtoniano e caráter pseudoplástico. Os valores do índice de consistência ( H ), segundo o melhor ajuste, variaram entre 7,8 x 10 3 (Pa.s n ) e 37,7 x 10 3 (Pa.s n ), decrescendo com o aumento da temperatura, enquanto os valores do índice de comportamento de fluxo (n H ) variaram entre 0,29 x 10-3 e 1,16 x 10-3 e aumentaram com o aumento da temperatura. Palavras-chave: cupuaçu, polpa, reologia. RHEOLOGICAL BEHAVIOR OF SIEVED CUPUAÇU PULP (Theobroma grandiflorum Schum.) ABSTRACT In this work, the rheological behavior of the sieved cupuaçu pulp was determined at the temperatures of 10, 15, 20, 25 and 30ºC. The rheometric data were measured by a Brookfield viscometer RVT model. Ostwald-of-Waelle, Casson and Herschel-Bulkley models of rheological behavior fit the experimental data. Herschel-Bulkley s model was the best one to fit to the shear stress versus shear rate data for sieved cupuaçu pulp samples. The samples presented non-newtonian behavior and pseudoplastic character. The values from Herschel-Bulkley s model consistency index ( H ) varied between 7.8 x 10 3 (Pa.s n ) and 37.7 x 10 3 (Pa.s n ). They decreased according the increase of the temperature, while the flow behavior index values (n H ) varied between 0.29 x 10-3 and 1.16 x 10-3 and they increased according to the increase of the temperature. eywords: cupuaçu, pulp, rheology. INTRODUÇÃO As frutas tropicais originárias do Norte brasileiro tem sido objeto de pouco ou nenhum estudo inclusive com respeito a determinação de suas propriedades físicas e, em particular, do comportamento reológico de seus derivados. Dentre as frutas tropicais brasileiras tem destaque o cupuaçu, o qual, apesar das possibilidades promissoras, inclusive para a exportação, tem como um dos principais problemas a falta de indústrias de processamento dentro dos padrões de qualidade exigidos pelo mercado exterior (Venturieri, 1993). A inexistência dessas estruturas constitui-se em dificuldades para adaptação de tais produtos às estruturas processadoras existentes, uma vez que a maioria dos projetos de equipamentos utilizados no processamento de frutas são baseados em estimativas dos parâmetros reológicos determinados no exterior (Bezerra, 1997). 1 Parte da Dissertação de Mestrado do primeiro autor apresentada à UFPB, Campina Grande, PB. 2 Prof. a, MsC, Escola Agrotécnica Federal de Belo Jardim 3 Prof., Dr., UFPB, Av. Aprígio Veloso, 882 CEP , Campina Grande, PB.

2 38 O comportamento reológico dos fluidos alimentícios, como polpas e sucos de frutas, é um fator da maior importância no dimensionamento dos equipamentos da indústria processadora, além de se constituir em um dos fatores de avaliação da qualidade do produto. O comportamento reológico destes materiais, cuja composição é constituída basicamente de água, além da presença de variados sólidos, solúveis e insolúveis, resulta da interação entre estes elementos que contribuem de forma isolada ou potencializada, quando combinados (Queiroz, 1998). Os sólidos insolúveis, por sua vez, tem influência importante sobre as propriedades reológicas de sucos e polpas (Amstalden, 1996; Bezerra, 1997; Queiroz, 1998) e a sua eliminação, total ou parcial, tem lugar na elaboração de processados com diferentes graus de turbidez. O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento reológico da polpa de cupuaçu em cinco temperaturas e com teor de sólidos insolúveis reduzido através de peneiramento. MATERIAL E MÉTODOS Matéria-prima A polpa do cupuaçu, utilizada no experimento foi produzida na cidade de Manaus- AM, sob supervisão de funcionários do Ministério da Agricultura e do Abastecimento da mesma cidade, e posteriormente, transportada para o LAPPA - DEAg. Onde foi peneirada em malha de 0,59 mm em agitador mecânico, marca Pavitest, no nível de agitação máximo durante 20 minutos. Estudo reológico As leituras para determinação das medidas reológicas foram realizadas em um viscosímetro rotativo marca Brookfield, modelo RVT, fabricado por Brookfield Engineering Laboratories, Inc., E.U.A.. As medidas foram efetuadas, utilizando-se o spindle n 6 para todas as amostras, às temperaturas de 10, 15, 20, 25 e 30 C. As leituras do torque foram feitas logo após transcorridos os primeiros 30 segundos de cisalhamento. Os valores experimentais de tensão de cisalhamento e da taxa de deformação foram ajustados pelos modelos reológicos de Ostwald-de- Waelle (Lei da Potência), Casson e Herschel- Bulkley (Silva, 2000) abaixo relacionados. Ostwald-de-Waelle ( Lei da Potência ) n (1) Onde: = Tensão de cisalhamento (Pa) = Taxa de deformação (s -1 ) = Índice de consistência (Pa.s n ) n = Índice de comportamento de fluxo (adimensional) Casson em que, 0,5 0,5 0C C (2) 0C 2 = 0C =Tensão de cisalhamento inicial (Pa) C = Viscosidade plástica de Casson (Pa.s) 0,5 Herschel-Bulkley em que, n H 0H H (3) 0H = Tensão de cisalhamento inicial (Pa) H = Índice de consistência (Pa.s n ) n H = Índice de comportamento de fluxo (adimensional). Os dados experimentais foram processados utilizando o software Statistica 5.0. Para todos os modelos foram determinados os parâmetros estatísticos qui-quadrado ( ²) e o coeficiente de determinação (R²). RESULTADOS E DISCUSSÃO Nas Tabelas de 1 a 3, têm-se os parâmetros dos três modelos utilizados para os ajustes dos dados experimentais e os respectivos índices de ajuste. Tabela 1. Parâmetros do modelo de Ostwald-de-Waelle (Lei da Potência) para a polpa de cupuaçu peneirada T ( C) (Pa.s n ) n ² R² 10 34,2030 0, , , ,6900 0, , , ,5972 0, , , ,9822 0, , , ,0389 0, , ,92652

3 39 Tabela 2. Parâmetros do modelo Casson para a polpa de cupuaçu peneirada T ( C) 0c (Pa) 0,5 c (Pa.s) 0,5 2 R² 10 5, , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,82999 Tabela 3. Parâmetros do modelo de Herschel-Bulkley para a polpa de cupuaçu peneirada T ( C) H (Pa.s n ) n H OH (Pa) ² R² ,98 0, ,8 0, , ,65 0, ,5 0, , ,69 0, ,8 0, , ,24 0, ,8 0, , ,56 0, ,0 0, ,95377 Comparando-se os parâmetros estatísticos dos ajustes para os três modelos (Tabelas 1, 2 e 3), observa-se que o modelo de Herschel-Bulkley proporcionou os melhores ajustes em toda faixa de temperatura estudada, apresentando os maiores valores para o coeficiente de determinação (R²) e valores próximos a zero para o qui-quadrado ( ²). Em seguida, o modelo da Lei da Potência apresentou os maiores R² e por último o modelo de Casson, com valores de R² menores. O parâmetro 0C do modelo de Casson (Tabela 2) sofreu efeito da temperatura, diminuindo com o aumento desta. Conceição (2000) e Bezerra (2000) descreveram comportamento similar para este parâmetro, 80 quando trabalharam, o primeiro com polpa de goiaba e o segundo com polpa de manga, ambas despectinizadas. Os índices de consistência, C e H dos três modelos decresceram com o aumento de temperatura, chegando, no caso do H a diminuir em cerca de 79% entre as temperatura de 10 o C e de 30 o C. Este comportamento, também, foi relatado por Ibarz et al. (1994) estudando suco de laranja clarificado. Vitali et al. (1974) relataram comportamento semelhante para o suco de maracujá nas concentrações de 15,6 a 33,4 Brix e temperaturas de 20 a 50 C. 70 Tensão de Cisalhamento (Pa) C 15 C 20 C 25 C 30 C Taxa de Deformação (1/s) Figura 1. Relação entre tensão de cisalhamento e taxa de deformação com ajuste pelo modelo de Herschel- Bulkley. Os valores de n e n H (índice de comportamento de fluxo) para os modelos de Ostwald-de-Waelle e Herschel-Bulkley, vistos nas Tabelas 1 e 3, foram todos menores que a unidade, indicando o comportamento pseudoplástico do fluido. De maneira geral os valores de n aumentaram com o aumento da temperatura, resultados semelhantes aos obtidos por Silva (2000) trabalhando com suco de acerola.

4 40 Na Figura 1, têm-se os pontos experimentais, representando as relações entre a tensão de cisalhamento e taxa de deformação para a polpa de cupuaçu peneirada, com as curvas de ajuste dos pontos pelo modelo de Herschel- Bulkley. Verifica-se pela posição relativa das curvas, a redução nas viscosidades aparentes com o aumento da temperatura, confirmando a pseudoplasticidade da polpa. Este tipo de comportamento tem sido descrito por diversos autores que trabalharam com polpas de frutas, entre eles, Giner et al. (1996) que descrevem esse mesmo comportamento para suco de cereja clarificado, Rao & Palomino (1974) e Garcia et al. (1974), que, analisando o comportamento de polpas de frutas tropicais (goiaba, manga, banana e mamão), observaram que todas as amostras apresentaram este padrão de comportamento. CONCLUSÕES Os modelos de Ostwald-de-Waelle e Casson proporcionaram um bom ajuste aos dados experimentais, porém, os melhores parâmetros estatísticos de ajuste foram obtidos com o modelo de Herschel-Bulkley. Os índices de comportamento de fluxo determinados através dos modelos reológicos de Ostwald-de-Walle e Herschel-Bulkley, apresentaram valores menores que a unidade, caracterizando a polpa de cupuaçu estudada como um fluido não-newtoniano, com características pseudoplásticas. Os valores dos índices de consistência decresceram com o aumento de temperatura, e os índices de comportamento de fluxo aumentaram com o aquecimento. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Amstalden, L.C. Estudo da deposição de hesperidina em evaporadores da indústria de citrus f. Tese (Doutorado em Engenharia de Alimentos) Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual de Bezerra, J.R.M.V. Estudo reológico do suco de manga: efeito dos sólidos insolúveis f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Bezerra, J.R.M.V. Comportamento reológico da polpa de manga (Mangífera indica L-eitt) f. Tese (Doutorado em Engenharia de Conceição, R. S. Comportamento reológico da polpa de goiaba f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal da Paraíba, Campina Grande. Garcia, R.; Rivera, J.; Rolz, C. Rheological properties of some tropical fruit products and their enzymic clarification. In: INT. CONG. FOOD SCI & TECH., 4., Proceedings... v.2, p Giner, J.; Ibarz, A.; Xhian-Quan, S. Rheology of clarified cherry juices. Journal of Food Engineering, v. 30, p Ibarz, A.; Gonçalves, C.; Esplugas, S. Rheology of clarified fruit juice: orange juices. Journal of Food Engineering, Lleida, v. 2, n. 4, p Queiroz, A. J. M. Estudo do comportamento reológico dos sucos de abacaxi e manga f. Tese (Doutorado em Engenharia de Rao, M. A.; PaLOMINO, N. O. Flow properties of tropical fruit purees. Journal of Food Science, v. 39, n. 1, p Silva, F. C. Reologia do suco de acerola: efeito da concentração e temperatura f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Venturieri, G. A. Cupuaçu: a espécie, sua cultura, usos e processamento. Belém: Clube do cupu, p. Vitali, A. A.; ROIG, S. M.; RAO, M. A. Viscosity behavior of concentrated passion fruit juice. Confruta, v. 19, n. 5, p

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