AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO REOLÓGICO DE MÉIS (Apis mellifera)

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1 AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO REOLÓGICO DE MÉIS (Apis mellifera) T.G.B. Paes. 1. K.A.M.Oliveira 2. M.C.T.R.Vidigal 3. G.V. Oliveira 4 1-Departamento de Engenharia de Alimentos Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra CEP: Barra do Garças MT Brasil, Fone: (55-66) Fax: (55-66) (thaisgabrielly94@gmail.com) 2- Departamento de Engenharia de Alimentos Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra CEP: Barra do Garças MT Brasil, Fone: (55-66) Fax: (55-66) (keilyam@yahoo.com.br). 3- Departamento de Engenharia de Alimentos Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra CEP: Barra do Garças MT Brasil, Fone: (55-66) Fax: (55-66) (mctribeiro@gmail.com). 4- Departamento de Agronomia Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra CEP: Barra do Garças MT Brasil, Fone: (55-66) Fax: (55-66) (glaucovo@gmail.com). RESUMO O estudo das propriedades reológicas é importante na definição da qualidade dos alimentos e para o dimensionamento de equipamentos e projetos na indústria. O objetivo deste trabalho foi determinar o comportamento reológico do mel coletado no apiário da Universidade Federal do Mato Grosso - Campus Araguaia, além do mel comercial produzido no município de Iporá - Goiás e da amostra de xarope de glicose vendida no comércio local. As propriedades reológicas foram determinadas entre 10 C e 60 C. Os méis apresentaram comportamento reológico influenciado pela temperatura. À temperatura de 10 C e 20 C, os méis comercial e coletado na UFMT apresentaram comportamento de um fluido não-newtoniano sem tensão inicial, sendo caracterizados pelo modelo de Lei da Potência. A partir da temperatura de 30 C, tanto os méis quanto o xarope de glicose apresentaram comportamento de um fluido Newtoniano. O mel produzido no apiário da UFMT apresentou maior viscosidade absoluta diferindo das demais amostras. ABSTRACT The study of the rheological properties is important in determining the quality of food and for the design of equipment and projects in the industry. The objective of this study was to determine the rheological behavior of honey collected in the apiary of the Federal University of Mato Grosso Araguaia Campus, besides the commercial honey produced in the municipality of Iporá Goiás and glucose syrup sample sold in the local market. The rheological properties were measured between 10º C and 60º C. Honeys presented rheological behavior influenced by temperature. At a temperature of 10º C and 20º C, the commercial honeys and collected in UFMT presented behavior of a non-newtonian fluid without initial tension, being characterized by the Potency of Law model. From the temperature 30º C, both honeys as glucose syrup presented behavior of a Newtonian fluid. The honey produced in the apiary UFMT presented higher absolute viscosity differing from the other samples. PALAVRAS-CHAVE: propriedades reológicas, viscosidade, temperatura, mel. KEYWORDS: rheological properties, viscosity, temperature, honey. 1. INTRODUÇÃO

2 O mel é considerado um fluido viscoso, aromático e doce elaborado por abelhas a partir do néctar e/ou exsudatos sacarínicos de plantas, principalmente de origens florais, os quais, depois de levados para a colmeia pelas abelhas, são amadurecidos por elas e estocados no favo para sua alimentação. Segundo Silva et al. (2009), as características dos méis dependem de sua origem, sendo influenciadas pelas condições climáticas e pela matéria-prima utilizada pelas abelhas. Essa dependência se reflete na cor, no sabor, no odor, na viscosidade e nas características físico-químicas dos méis, cuja diversidade é tão ampla quanto às condições em que o mesmo é elaborado. Assim sendo, a caracterização de méis produzidos em determinadas condições locais definem a sua qualidade no mercado, estabelecendo as características peculiares inerentes à sua origem, possibilitando sua padronização, como também fornecendo informações para garantir o controle de qualidade do produto, indicando eventuais alterações. Vários fatores interferem na qualidade do mel, tais como condições climáticas, estágio de maturação, espécies de abelhas e tipo de florada (Pérez et al., 2007), como também o processamento e o armazenamento deste produto (Azeredo et al., 2003). Do ponto de vista comercial, a qualidade do mel é associada, pelo consumidor, ao comportamento reológico, que identifica o mel puro como um produto de viscosidade elevada. A investigação das propriedades reológicas é determinante para a indústria de alimentos no intuito de atender as exigências do consumidor. Além disso, o comportamento reológico ocupa posição de grande destaque, sendo útil não só como medida de qualidade, mas também na elaboração de projetos, avaliação e operação dos equipamentos e processos, tais como as bombas, sistemas de agitação e tubulações (Ibarz et al., 1996; Queiroz et al., 2007). Portanto, o objetivo deste trabalho foi determinar o comportamento reológico do mel (Apis mellifera) coletado no apiário experimental da UFMT, além de amostras de mel comercial produzido em Iporá -GO e de xarope de glicose comercial. 2. MATERIAS E MÉTODOS 2.1. Amostras Foram analisadas três amostras, uma amostra de mel (Apis mellifera) comercial produzida na cidade de Iporá GO, uma amostra de mel (Apis mellifera) coletada no apiário experimental do Campus Universitário do Araguaia UFMT, safra 2015 e uma amostra comercial de xarope de glicose adquirida no comércio local Análise reológica As análises reológicas foram realizadas em reômetro rotacional Thermo Haake MARS (Thermo Electron Corp., Alemanha), disponibilizado pelo Laboratório de Desenvolvimento e Simulação de Processos da Universidade Federal de Viçosa Minas Gerais. Ao reômetro é conectado um banho termostático (Phoenix 2C30P, Thermo Electron Corp., Alemanha), para garantir o controle de temperatura durante os testes. As medidas foram realizadas em sensor cilíndrico concêntrico (Z20 DIN, 20 mm de diâmetro) usando gap anular de 0,85 mm, em duas repetições, para as temperaturas de 10 C, 20 C, 30 C, 40 C, 50 C e 60 C. As curvas de escoamento foram obtidas pela determinação da tensão de cisalhamento em função da taxa de deformação. As amostras foram submetidas a uma rampa contínua de taxa de deformação ( ) (subida, descida e subida) na faixa de 0,1 a 100 s -1 durante 2,0 min para cada etapa, sendo coletados 100 pontos neste intervalo. A área entre a primeira e segunda curva foi utilizada para determinação da tixotropia (área de histerese). Os resultados foram ajustados aos modelos de Newton (Equação 1) e Ostwald-de-Waelle ou Lei da Potência (Power law) (Equação 2).. (1)

3 n K. Em que: é a tensão de cisalhamento (Pa); é a taxa de deformação (s -1 ); µ é a viscosidade absoluta (Pa.s); K é o índice de consistência (Pa.s n ) e n é o índice de comportamento ao escoamento (adimensional). O modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais, para cada temperatura, foi definido pelo coeficiente de determinação (R 2 ). Os valores dos parâmetros reológicos foram obtidos utilizando o software Haake RheoWin Data Manager. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1. Comportamento Reológico das Diferentes Amostras de Méis. As Figuras de 1 a 6 apresentam os reogramas da tensão de cisalhamento versus taxa de deformação, para as amostras de mel comercial produzido no município de Iporá - Goiás, amostra de xarope de glicose e o mel coletado no apiário da Universidade Federal do Mato Grosso - Campus Araguaia. A partir da Figura 1, pode-se observar que a variação da tensão de cisalhamento versus a taxa de deformação para as três amostras à 10 C apresentou um reograma típico de um fluido pseudoplástico, sem tensão inicial. À temperatura de 20 C, as amostras de mel comercial e o coletado no apiário da UFMT apresentaram comportamento de fluido não-newtoniano, enquanto que o xarope de glicose apresentou comportamento Newtoniano (Figura 2). (2) Figura 1 - Relação entre tensão de cisalhamento à temperatura de 10 C. Figura 2 - Relação entre tensão de cisalhamento à temperatura de 20 C. Verificou-se que o modelo de Ostwald-de-Waelle (Lei da Potência) apresentou melhor ajuste aos dados experimentais com maiores valores do coeficiente de determinação (R2). Os valores obtidos para o índice de comportamento ao escoamento (n) indicam a natureza pseudoplástica para a temperatura de 10 C em todas as amostras e na temperatura 20 C apenas para o mel comercial e mel coletado no apiário da UFMT. À temperatura de 10 C, o mel produzido na UFMT apresentou maior índice de consistência (k) diferindo do xarope de glicose (p <0,05) (Tabela 1). De acordo com Steffe (1996) quando o valor de K é maior que zero e o valor de n está entre 0 < n < 1, o fluido é considerado nãonewtoniano e pseudoplástico. À 20 C, o xarope de glicose se ajustou ao modelo Newtoniano (R2 =1), apresentando viscosidade absoluta de 13,75 Pa.s. Queiroz et al. (2007) relataram comportamento pseudoplástico nas temperaturas de 20 C a 40 C para mel elaborado com florada predominante silvestre.

4 Tabela 1 - Parâmetros reológicos das amostras as temperaturas de 10 C e 20 C, obtidos pelo modelo de Ostwald-de-Waelle (Lei da Potência) (τ = kγ ṇ ). Temperaturas Amostras k (Pa.s) n R 2 Xarope de Glicose 88,900 b 0,7622 a 0, C Mel Comercial 195,100ª, b 0,7228 a 0, C Mel UFMT 289,100 a 0,6410 a 0,9792 Xarope de Glicose Mel Comercial 20,670 a 0,9508 a 0,9991 Mel UFMT 30,135 a 0,9392 a 0,9980 a, b, c, Letras iguais para a mesma coluna, a uma dada temperatura, indicam que não há diferença significativa (p>0,05).k (índice de consistência), n (índice de comportamento do escoamento) e R 2 (coeficiente de determinação). Nas temperaturas de 30 C, 40 C, 50 C e 60 C, as amostras apresentaram comportamento linear em relação à tensão de cisalhamento versus taxa de deformação (Figuras de 3 a 6). Segundo Schramm (2006), quando esta relação é linear, o fluido é dito newtoniano e sua viscosidade é constante, independentemente da taxa de deformação ou tensão aplicadas. Figura 3 - Relação entre tensão de cisalhamento à temperatura de 30 C. Figura 4 - Relação entre tensão de cisalhamento à temperatura de 40 C. Figura 5 - Relação entre tensão de cisalhamento à temperatura de 50 C. Figura 6 - Relação entre tensão de cisalhamento à temperatura de 60 C. O modelo de Newton se ajustou adequadamente aos dados experimentais com valores do coeficiente de determinação (R2) superiores a 0,9976 (Tabela 2). Os resultados obtidos experimentalmente se enquadram no comportamento reológico dos méis reportado em literatura, como em Abu-Jdayil et al. (2002), que caracterizaram o mel como fluido newtoniano. Diversos trabalhos realizados com méis discutem a sua natureza reológica, embora a maioria afirme tratar-se de um fluido

5 newtoniano, alguns outros obtiveram valores de n (índice de comportamento do fluido) inferiores ou mesmo superiores à unidade (Bath e Singh, 1999). Padilha (2006) observou que o mel de abelha Apis mellifera apresentou um comportamento newtoniano para as temperaturas de 20 C, 30 C e 40 C. Dada a grande diversidade da flora apícola e levando em consideração que o mel de abelha tem suas características dependentes da florada de origem, explicam-se os diferentes comportamentos reológicos descritos por tais autores (Silva, 2001). Exceto para a temperatura de 60 C, o mel produzido no apiário experimental da UFMT apresentou maior viscosidade absoluta em relação ao mel comercial e ao xarope de glicose (p <0,05). Assim, o mel coletado na UFMT apresentou maior resistência ao escoamento e viscosidade absoluta entre 6,590 Pa.s à 30 C e 0,324 Pa.s à 60 C. Tabela 2 - Parâmetros reológicos das amostras as temperaturas de 30 C, 40 C, 50 C e 60 C, obtidos pelo modelo de Newton (τ = μγ ). Temperaturas Amostras µ (Pa.s) R 2 Xarope de Glicose 4,418 b 0, C Mel Comercial 2,122 c 0,9998 Mel UFMT 6,590 a 0,9999 Xarope de Glicose 1,667 b 0, C Mel Comercial 1,565 b 0,9999 Mel UFMT 2,122 a 0,9998 Xarope de Glicose 0,725 b 0, C Mel Comercial 0,635 c 0, C Mel UFMT 0,789 a 1 Xarope de Glicose 0,344 a 0,9997 Mel Comercial 0,315 b 0,9995 Mel UFMT 0,324 a,b 0,9999 a, b, c, Letras iguais para a mesma coluna, a uma dada temperatura, indicam que não há diferença significativa (p>0,05). (viscosidade absoluta) e R 2 (coeficiente de determinação). 4. CONCLUSÃO As propriedades reológicas dos méis foram influenciadas pela temperatura. À temperatura de 10 C e 20 C, os méis (Apis mellifera) apresentaram comportamento pseudoplástico sem tensão inicial, sendo caracterizados pelo modelo de Lei da Potência. A partir da temperatura de 30 C, tanto os méis quanto o xarope de glicose apresentaram comportamento de um fluido Newtoniano. O mel produzido no apiário da UFMT apresentou maior viscosidade em relação às demais amostras. Desta forma, é interessante considerar a temperatura de processamento e armazenamento no estudo do comportamento reológicos dos méis. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Abu-Jdayil, B., Ghzawi, A. A., Al-Malah, K. I. M. (2002). Heat effect on rheology of light and darkcolored honey. Journal of Food Engineering, 51(1), Azeredo, L. C., Azeredo, M. A. A., Dutra, V. M. L. (2003). Protein contents and physicochemical properties in honey samples of Apis mellifera of different floral origins. Food Chemistry, 80, Bath, P. K., Singh, N. A. (1999). Comparison betweem Helianthus annus an Eucalyptus lanceolatus honey. Food Chemistry, 67(4), Ibarz, A., Gonçalves, C., Explugas, S. (1996). Rheology of clarified passion fruit juices. Fruit Processing, 6(8),

6 Padilha, A. C. (2006). Estudo do comportamento reológico do mel Apis mellifera da região de Rio do Oeste/SC (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis. Pérez, R. A., Iglesias, M. T., Pueyo, E., González, M., Lorenzo, C. (2007). Amino acid composition and antioxidant capacity of Spanish honeys. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(2), Queiroz, A. J. M., Figueirêdo, R. M. F., Silva, C. L., Mata, M. E. R. M. C. (2007). Comportamento reológico de méis de florada de silvestre. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 11(2), Schramm, G. (2006). Reologia e Reometria Fundamentos Teóricos e Práticos (1. ed.). São Paulo: Artliber Ltda. Silva, C. L. (2001). Caracterização reológica e físico-química de méis de abelha (Apis mellifera L.) do estado do Piauí (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande. Silva, K. F. N. L., Queiroz, A. J. M., Figueiredo, R. M. F., Silva, C. T. S., Melo, K. S. (2009). Características físico-químicas de mel produzido em limoeiro do norte durante o armazenamento. Revista Caatinga, 22(4), Steffe, J. F. (1996). Rheological Methods in Food Process Engineering (2. ed.) Freeman Press, East Lansing, MI, USA.