INFLUÊNCIA DOS SÓLIDOS INSOLÚVEIS NO COMPORTAMENTO REOLÓGICO DO SUCO DE MANGA RESUMO

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1 27 ISSN INFLUÊNCIA DOS SÓLIDOS INSOLÚVEIS NO COMPORTAMENTO REOLÓGICO DO SUCO DE MANGA Alexandre José de Melo Queiroz 1, José Raniere Mazile Vidal Bezerra 2, Carlos Alberto Gasparetto 3 RESUMO Neste trabalho, estuda-se a influência das diferentes frações de sólidos insolúveis suspensos presentes no suco de manga (Mangifera indica) sobre o comportamento reológico destes sucos. As propriedades reológicas foram determinadas em triplicata com um reômetro Haake rotovisco equipado com sistema de medição ZA-30 de cilindros concêntricos à temperatura de 30 0 C. O ajuste das curvas de tensão ( ) versus taxa de deformação ( ) foi feito utilizando o modelo de Mizrahi-Berk. O fracionamento dos materiais foi obtido pela passagem do material integral por peneiras com malhas entre 1,18 mm e 0,149 mm. Todas as amostras apresentaram comportamento pseudoplástico. Observou-se que a eliminação das partículas com dimensões superiores a 0,149 mm influenciou aleatoriamente a posição das curvas de tensão versus taxa de deformação, enquanto que a eliminação total dos sólidos insolúveis suspensos provocou redução nos valores de viscosidade aparente na faixa de taxa de deformação estudada. Palavras-chave: sólidos solúveis, reologia, suco de manga INFLUENCE OF INSOLUBLE SOLIDS IN RHEOLOGICAL BEHAVIOUR OF MANGO JUICE ABSTRACT In this work was studied the influence of insoluble solids contents in rheological characteristics of mango juice. Each type of juice was examined by six fractions divided into four sieved (mesh sizes between 1,18 mm and 0,149 mm), one centrifuged and another integral, representing six contents of insoluble suspended solids. The rheometric data were collected by means of Haake rotovisco rheometer equipped with measuring system ZA-30 and experimental data were adjusted by Mizrahi-Berk model. All materials showed pseudoplastic behaviour. The partial extraction of insoluble solids influenced randomly its rheological behaviour where s total elimination reduced the apparent viscosity. Keywords: insoluble solids, rheological, mango juice Trabalho Revisado pela Professora Sandra Maria Couto da Universidade Federal de Viçosa, Ph.D. pela Universidade de Purdue 1 Professor Doutor do Departamento de Engenharia Agrícolas da UFPB, Av. Aprígio Veloso No. 882, CEP , Campina Grande PB Fone (083) , alex@deag.ufpb.br 2 Doutorando em Engenharia de Alimentos da UNICAMP, C.P. 6121, Campinas SP 3 Professor Doutor do Departamento de Engenharia de Alimentos da UNIACMP, C.P. 6121, Campinas

2 28 Influência dos sólidos insolúveis no comportamento reológico do suco de manga Queiroz et al. INTRODUÇÃO Para o processamento de frutas in natura na forma de sucos, néctares, etc., exige-se uma série de conhecimentos a respeito das características destes produtos, com vistas à adaptação dos processos e das instalações industriais às suas exigências específicas. Dentre estas características, incluem-se as propriedades reológicas, importantes na otimização, no controle e nos cálculos de processos de bombeamento, transporte em tubulações, etc. As propriedades reológicas dos sucos de frutas apresenta, em maior ou menor grau, relação direta com o teor de sólidos suspensos, conforme relatado por diversos autores trabalhando com sucos de diferentes frutos (tomate: Hand et al., 1955 e Whittemberger & Nutting, 1957; pêra, pêssego e maçã: Saravacos, 1970; damasco: Costell et al e Trifirò et al., 1987; maçã: Qiu & Rao, 1988 e Missaire et al. 1991; abacaxi: Queiroz et al., 1997; manga: Bezerra, 1997). Neste trabalho, estuda-se o comportamento reológico de sucos de manga à temperatura de 30 o C, sob a influência de seis teores de sólidos insolúveis suspensos cujas dimensões de partículas se situam entre zero e 1,6 mm. Os dados de tensão de cisalhamento versus taxa de deformação foram ajustados pelos modelos de Mizrahi-Berk. MATERIAIS E MÉTODOS Foram utilizadas mangas da variedade keith, colhidas em janeiro de 1996, provenientes da região sul de Minas Gerais e adquiridas na CEASA de Campinas, SP. Após a aquisição, as mangas inteiras foram lavadas, descascadas e tiveram separadas a polpa do caroço. As polpas foram processadas em despolpadeira com tela de 1.6mm de abertura de malha até a passagem completa de todo o material, dando origem ao produto básico que foi denominado de suco integral com 16,7 o Brix. Três tipos de amostra foram usados nos ensaios experimentais. O primeiro tipo correspondeu a amostras do suco integral básico. As amostras de suco do segundo tipo continham sólidos insolúveis suspensos de diferentes dimensões e quantidades. Para a obtenção destas amostras, o suco integral básico foi submetido a peneiramentos em peneiras de aço inoxidável com malhas de quatro tamanhos (1,18mm, 0,84mm, 0,59mm e 0,149mm). O processo de peneiramento, foi realizado por um tempo de 60 minutos para cada amostra com o auxílio de um agitador mecânico, marca Produtest, ajustado para seu nível máximo de agitação. O material resultante da passagem do suco integral em cada malha foi dado como produto de cada uma delas. O terceiro tipo de amostra foi obtido da amostra de suco integral básico, pela sua centrifugação a rpm por 40 minutos com o objetivo de reduzir, teoricamente, os sólidos insolúveis a zero. O total de amostras de material para as medidas reológicas foi obtido tomando o material integral, quatro peneirados e um centrifugado, em três repetições, perfazendo 18 amostras. As propriedades reológicas foram determinadas em triplicata com as amostras à temperatura de 30 o C, utilizando-se um reômetro Haake rotovisco equipado com sistema de medição ZA-30 de cilindros concêntricos. Após os ensaios reológicos, eram determinados os teores de sólidos insolúveis. Esta determinação foi realizada pelo método Adolfo Lutz, n (Lara et al., 1976). O ajuste das curvas de tensão ( ) versus taxa de deformação ( ) foi feito na faixa de taxa de deformação compreendida entre 110 e 300 s -1, utilizando o modelo de Mizrahi-Berk, obtido pela modificação da equação de Casson e proposto (MIZRAHI & BERK, 1972) para ser utilizado no estudo do escoamento de suco de laranja concentrado e suspensões de partículas interagindo entre si em um meio pseudoplástico: 1 / 2 K 0M KM n M (01) em que K 0 M = raíz quadrada da tensão inicial K M = fator de consistência n M = índice de comportamento de fluxo RESULTADOS E DISCUSSÃO Comportamento reológico No Quadro 1 apresentam-se os valores dos coeficientes das equações de ajuste segundo o modelo de Mizrahi-Berk que descreve o comportamento reológico dos sucos de manga. São também apresentados os índices de ajuste qui-quadrado ( 2 ), soma dos quadrados dos desvios (SSR) e coeficiente de regressão (R 2 ). Pela aplicação dos coeficientes obtém-se que todas as frações de suco de manga, inclusive a fração centrifugada, apresentaram comportamento pseudoplástico. Este comportamento condiz com os resultados obtidos por autores diversos para sucos contendo sólidos suspensos (Vitali & Rao, 1984, Trifirò et al., 1987) e sucos contendo pectina (Holdsworth, 1971, Manohar et al., 1990).

3 Influência dos sólidos insolúveis no comportamento reológico do suco de manga Queiroz et al. 29 Quadro 1 - Parâmetros do modelo de Mizrahi-Berk para as frações de manga Integral 1,18mm 0,84mm 0,59mm 0,149mm Centrifugado K om 3, , , , , ,60562 K M 0, , , , , ,6288 n M 0, , , , , , ,0004 0,0003 0,0002 0,0002 0,0001 1,6x10-6 SSR 0,0004 0, , ,0003 0,001 0,00002 R 2 0, , , , , ,99999 Na Figura 1 tem-se as relações entre tensão de cisalhamento e taxa de deformação para sucos de manga ajustadas pelo modelo de Mizrahi-Berk. Analisando as curvas da Figura 1 e considerando, por hipótese, que à redução global da quantidade de sólidos insolúveis corresponderia uma diminuição nas viscosidades aparentes para as taxas de deformação estudadas, esta hipótese só seria confirmada pela curva que representa a fração centrifugada. O comportamento das curvas representando os peneirados e a fração integral não apresenta qualquer tendência que faça supor que a maior ou menor quantidade de sólidos insolúveis, extraída por cada uma das malhas, tenha sido causa de reduções das tensões de cisalhamento para taxas de deformação idênticas. Exemplo disto é a curva referente a fração 0,149 mm que, apesar de representar à fração passada na menor das aberturas de malha, está posicionada na região de maiores tensões de cisalhamento. Não se encontrou referências na literatura reportando tal comportamento reológico de sucos de frutas quando da eliminação parcial (partículas de tamanho intermediário) de seus sólidos insolúveis. A curva representando o comportamento do material integral encontra-se mais abaixo, sendo superada também pela curva das frações da peneira 1,18 mm e superando, além do centrifugado, apenas as frações das peneiras 1,18 mm e 0,84 mm. Nota-se ainda que nos materiais das peneiras 0,84 mm e 0,59 mm foram medidos praticamente os mesmos teores de sólidos insolúveis (Quadro 2) mas as suas curvas não coincidem, o que reforça o indício de que o teor destes sólidos, dentro da faixa obtida com as malhas de 1,6 mm até 0,149 mm, teve um efeito aleatório na faixa de tensões de cisalhamento e taxas de deformação estudadas. Viscosidade aparente As viscosidades aparentes a 300s -1 obtidas para as seis frações estão apresentadas no Quadro 2. Pode-se observar a não diminuição pontual destas viscosidades com a redução gradual nos teores de sólidos. Ao contrário, as reduções foram acompanhadas por variações aparentemente aleatórias nos valores de viscosidade. Os números referentes a esta propriedade nos peneirados variaram em valores superiores e inferiores ao medido na fração integral. No mesmo quadro foi feita uma análise da viscosidade aparente de cada fração relacionando-a à viscosidade aparente da fração obtida na malha da despolpadeira.

4 Tensão de cisalhamento (Pa) 30 Influência dos sólidos insolúveis no comportamento reológico do suco de manga Queiroz et al. 12 0, centrifugado 0,59mm 1,18mm 0,149mm 0,84mm integral Taxa de deformacão (1/s) Figura 1 - Pontos experimentais representando as relações entre tensão de cisalhamento e taxa de deformação para manga, com as respectivas curvas de ajuste pelo modelo de Mizrahi-Berk. Quadro 2 - Variação da viscosidade aparente de cada fração de suco de manga em relação à viscosidade aparente da fração integral. Relações entre esta variação de viscosidade e a variação do teor de SIS(**) de cada fração em relação à fração integral. Relação entre viscosidade aparente e teor de SIS de cada fração. PENEIRADOS INTEGRAL (#1,60m) (#1,18 mm) (#0,84 mm) (#0,59 mm) (#0,149 mm) CENTRIFUGA- DO SÓLIDOS INSOLÚVEIS (g/100g) VISCOSIDADE APA- RENTE A 300 S -1 (mpa.s) 1,02 0,94 0,77 0,79 0,59 0,00(*) 302,4 226,0 335,1 212,6 412,5 70,4 REDUÇÃO (%) DE SÓLIDOS INSOLÚVEIS VARIAÇÃO (%) DE VISCOSIDADE EM RELAÇÃO A FRAÇÃO INTEGRAL RELAÇÃO ENTRE VISCOSIDADE E TEOR DE SIS 296,5 240,4 435,2 269,1 699,1 - (mpa.s.100g/g) #: malha (*) : valor teórico (-): redução (+): acréscimo (**): Sólidos insolúveis suspensos

5 Viscosidade aparente (mpa.s) Influência dos sólidos insolúveis no comportamento reológico do suco de manga Queiroz et al. 31 Para uma redução de sólidos de 8% a 42% corresponderam variações de viscosidade aparente entre -30% a +36% (212 a 412 mpa.s), sem que a valores decrescentes de sólidos correspondessem valores decrescentes de viscosidade. Em torno do valor da viscosidade aparente da fração integral (302,4 mpa.s) alternaram-se para mais e para menos os valores de viscosidade dos peneirados. Assim observa-se que à retirada de 8% nos sólidos insolúveis da fração integral pela peneira 1,18 mm corresponde uma redução de 25%, mas a viscosidade aparente aumenta em 11%. A peneira subsequente (0,59 mm) manteve os sólidos insolúveis em praticamente os mesmos níveis da anterior, porém, na viscosidade é medida uma redução de 30%. À maior redução de sólidos insolúveis (42%, peneira 0,149 mm) correspondeu a maior viscosidade entre todas as frações, superando a viscosidade da fração integral em 36%. Observa-se, entretanto, que quando o teor destes sólidos se aproxima de zero (fração centrifugada) a viscosidade cai quase 67% em relação a menor viscosidade medida nos peneirados (70,4 contra 212,6 mpa.s da peneira 0,59 mm). Estes dados levam à conclusão de que a retenção dos sólidos insolúveis desde a peneira 1,18 mm até a peneira 0,149 mm não apresentaram qualquer efeito de redução sobre viscosidade. Por outro lado observa-se o contrário dos cerca de 58% eliminados em centrífuga com tamanho de partícula passadas em malha de 0,149 mm. Esta conclusão coincide com o resultado relatado por QIU & RAO (1988) que, trabalhando com compota de maçã, verificaram que o aumento na viscosidade estava relacionado com o decréscimo no tamanho das partículas. A discrepância em relação a outros trabalhos (Jinescu, 1974, Missaire, 1991) estaria relacionada ao caráter estruturado da compota. A fim de averiguar a proporção em que os sólidos insolúveis influenciaram as viscosidades aparentes das frações a 300 s -1, dividiu-se a viscosidade calculada para cada fração pelo teor de sólidos insolúveis (Quadro 2). Os valores das relações viscosidade / sólidos insolúveis variaram entre o mínimo de 240,4 mpa.s.100g/g na malha 1,18 mm e o máximo de 699,1 mpa.s.100g/g na malha 0,149 mm correspondendo a 191%, oscilando entre estes extremos em cada um dos peneiramentos inclusive a fração integral. Pela ordem, após a malha 1,18 mm com 240,4 mpa.s.100g/g vem a malha 0,59 mm, com 269,1 mpa.s.100g/g, fração integral com 296,5 mpa.s.100g/g, a malha 0,84 mm com 435,2 mpa.s.100g/g e finalmente a 0,149 mm com 699,1 mpa.s.100g/g. Apesar da variabilidade destes números, percebe-se pela Figura 2 que as viscosidades não apresentam tendência à redução com a retenção dos sólidos obtida nos peneiramentos. Pela Figura 2 é possível observar o comportamento aleatório da viscosidade aparente em toda a faixa de sólidos insolúveis de 1,02 a 0,59 g/100g. Na faixa de sólidos insolúveis entre 0,79 e 1,02 g/100g os valores de viscosidade aparente, para a taxa de deformação de 300 s -1, oscilaram em torno de 250 mpa.s. No teor de sólidos insolúveis igual a 0,59 g/100g, passado na peneira 0,149 mm, o valor da viscosidade aparente à mesma taxa de deformação superam os 400 mpa.s. Com o teor de sólidos insolúveis levado a zero pela centrifugação, verifica-se então, redução de viscosidade aparente ,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Teor de sólidos insolúveis (g/100g) Figura 2 - Viscosidade aparente a 300 s -1 das frações de suco de manga para seus respectivos teores de sólidos

6 32 Influência dos sólidos insolúveis no comportamento reológico do suco de manga Queiroz et al. CONCLUSÕES 1. A diminuição gradual no teor de sólidos insolúveis suspensos pelos peneiramentos não implicou, como consequência, em redução de viscosidades aparentes; 2. Os sólidos insolúveis suspensos com dimensões superiores a 0,149 mm influenciaram aleatoriamente a posição das curvas de tensão versus taxa de deformação; 3. A eliminação total dos sólidos insolúveis suspensos, na centrifugação, resultou em decréscimo de viscosidade aparente o que, em conjunto com a conclusão anterior, indica que as dimensões dos sólidos insolúveis suspensos que mais afetaram a reologia dos sucos de manga situaram-se entre zero e 0,149 mm. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bezerra, J. R. M. V. Estudo reológico do suco de manga - efeito dos sólidos insolúveis. Campinas, p. Dissertação (Mestre em Engenharia de Alimentos) - Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual de Campinas. Costell, E.; Clemente, G.; Duran, L. Reologia físicoquímica del puré de albaricoque. II- Caracterización del flujo y relación entre los parámetros reológicos y las características químicas y físicas del producto. Revista de Agroquímica y Tecnología de Alimentos, v.22, n.4, p , Hand, D. B.; Moyer, J. C.; Ransford, J. R.; Hening, J. C.; Whittemberger, R. T. Effect of processing conditions on the viscosity of tomato juice. Food Technology, v.9, p , Holdsworth, S. D. Applicability of rheological models to the interpretation of flow and processing behaviour of fluid food products. Journal of Texture Studies, v.2, n.4, p , Jinescu, V. V. The rheology of suspensions. Int. Chem. Engineering, v.14, n.3, p , Lara, A. B. W.; Nazário, G.; Almeida, M. E. W.; Pregnolatto, W. Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz - Métodos Químicos e Físicos para análise de Alimentos. Instituto Adolfo Lutz, SP, v.1, 2 a ed., Manohar, B.; Ramakrishna, P.; Ramteke, R. S. Effect of pectin content on flow Properties of mango pulp concentrates. Journal of Texture Studies, v.21, p , Missaire, F.; Qiu, C. G.; Rao, M. A. Research Note - Yield stress of structured and unstructured food suspensions. Journal of Texture Studies, v.21, n.4, Mizrahi, S.; Berk, Z. low behaviour of concentrated orange juice: mathematical treatment. Journal of Texture Studies, v.3, p.69-79, Qiu, C.G.; Rao, M.A. Role of pulp content and particle size in yield stress of apple sauce. Journal of Food Science, v.54, n.4, p , Queiroz, A. J. M.; Vidal, J. R. M. ; Vidal, B. C.; Gasparetto, C. A. Influência dos sólidos suspensos na reologia do suco de abacaxi. Anais do XXIV Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados (ENEMP). Uberlândia, MG, v.i, p Saravacos, G. D. Effect of temperature on viscosity of fruits juice and purees. Journal of Food Science, v.35, p , Trifirò, A.; Saccani, G.; Gherardi, S.; Bigliardi, D. Effect of content and sizes of suspended particles on the rheological behaviour of apricot purees. Industrial Conserve, v.62, p , Vitali, A. A.; Rao, M. A. Flow properties of lowpulp concentrated orange juice: serum viscosity and effect of pulp content. Journal of Food Science, v.49, n.3, p , Whittemberger, R.T.; Nutting, G. C. Effect of tomato cell structures on consistency of tomato juice. Food Technology, v.13, p.19-22, 1957.