Caracterização das gelanas

A maioria das caracterizações foi feita com a gelana HA, polissacarídeo que apresentou a capacidade de estabilizar as emulsões nas condições estudadas. Porém, algumas determinações também foram conduzidas utilizando-se a gelana LA para efeito de comparação. Primeiramente, as gelanas HA e LA foram caracterizadas quanto a sua viscosidade aparente a 100 s-1 (seção 4.4.3), potencial zeta (seção 4.4.1) e teor de nitrogênio (seção 4.4.9). A viscosidade foi determinada utilizando dispersões contendo 0,1% de polissacarídeo preparadas através de agitação magnética a temperatura ambiente. Para as medidas no potencial zeta, essas dispersões foram diluídas em água Milli-Q (1:10) e analisadas em seu pH natural.

4.2.1 Efeito da concentração de gelana HA nas propriedades reológicas das dispersões

Dispersões de gelana HA nas concentrações de 0,07, 0,10, 0,14 ou 0,21% m/m foram preparadas através da adição do polissacarídeo em água Milli-Q e posterior homogeneização em agitador magnético. Essas dispersões tiveram suas propriedades reológicas determinadas conforme descrito na seção 4.4.3. Curvas de escoamento e ensaios oscilatórios foram realizados.

4.2.2 Efeito do processo de homogeneização nas dispersões de gelana

O efeito do processo usado para preparar as emulsões (passagem em rotor-estator e tratamento em sonda de ultrassom) sobre as propriedades das dispersões de gelana foi determinado. Gelana HA ou LA (0,14% m/m) foram dispersas em água Milli-Q através de agitação magnética. Uma parte das dispersões foi submetida a uma passagem em rotor-estator (14.000 rpm/4 min) e foi

posteriormente caracterizada quanto às suas propriedades reológicas (seção 4.4.3). A outra parte das dispersões foi submetida a um tratamento em sonda de ultrassom, e teve suas propriedades avaliadas antes e após esse tratamento. O tratamento ultrassônico foi realizado em processador ultrassônico modelo QR750 (Ultronique, Campinas, Brazil) operando a 20 kHz de frequência com potência nominal de 750 W com sonda de área superficial de 1,32 x 10-4 m². O tratamento ultrassônico foi feito com o auxílio de béquer encamisado conectado a um banho térmico com temperatura fixa de 24ºC, e 100 g de cada dispersão foi processada por 15 min. O pH e potencial zeta (seção 4.4.1) e as propriedades reológicas (seção 4.4.3) das dispersões foram determinados antes e após o tratamento ultrassônico.

4.2.3 Efeito do tratamento térmico nas suspensões de gelana

A influência do tratamento térmico nas propriedades das suspensões de gelana acilada (HA) ou desacilada (LA) em meio aquoso foi determinada. Para tal, suspensões contendo 0,1% (m/m) de gelana HA ou LA foram analisadas antes e após o tratamento térmico de 90ºC/30 min. Todas as análises foram realizadas a 25ºC após 24 h do preparo das suspensões. As propriedades avaliadas foram o comportamento reológico (seção 4.4.3) e o potencial zeta (seção 4.4.1).

4.2.4 Efeito da força iônica nas suspensões de gelana

A influência da força iônica nas propriedades das suspensões de gelana acilada em meio aquoso foi determinada. Para tal suspensões de gelana em soluções salinas de KCl foram preparadas. As concentrações de polissacarídeo foram as mesmas utilizadas para preparar a fase aquosa das emulsões. Assim, duas concentrações de gelana foram avaliadas: 0,035% m/m (que corresponde à emulsão com 0,025% de gelana HA em relação ao total) e 0,14% m/m (correspondente à emulsão com 0,1% de gelana HA). A adição de KCl foi analisada em diferentes valores de força iônica (0, 3, 12, 30 ou 300 mM). Todas as dispersões foram preparadas através da agitação magnética, porém a influência do tratamento ultrassônico nessas dispersões também foi avaliada. O tratamento ultrassônico foi realizado conforme descrito anteriormente (seção 4.2.2). As propriedades avaliadas foram: distribuição de tamanho de partículas (seção 4.4.2), propriedades reológicas (seção 4.4.3) e potencial zeta (seção 4.4.1).

4.2.5 Determinação da tensão interfacial das suspensões de gelana

Dispersões contendo gelana LA ou gelana HA (0,025% m/m) foram preparadas através da adição do polissacarídeo em água Milli-Q e posterior homogeneização em agitador magnético para

determinação da tensão interfacial entre essas dispersões e óleo de girassol (seção 4.4.6). O efeito da adição de KCl na densidade (seção 4.4.7) e na tensão interfacial das dispersões de gelana HA também foi avaliado. Concentrações de KCl de 0,03 mM e 0,75 mM (ou 6,3 e 156,3 mg de KCl/g de gelana) foram utilizadas.

4.3 Emulsões

4.3.1 Preparação de emulsões com gelana HA e LA em rotor-estator

Emulsões contendo gelana acilada ou desacilada foram preparadas através da mistura da fase aquosa com a fase oleosa em um rotor-estator Ultra Turrax modelo T18 (IKA, Alemanha) a 14.000 rpm por 4 min. A fase aquosa (70% m/m) foi constituída pelas dispersões contendo goma gelana (HA ou LA) e a fase oleosa utilizada foi o óleo de girassol, na proporção de 30% (m/m) do total da emulsão. As concentrações de gelana nas emulsões finais foram de 0,01, 0,025, 0,05, 0,075, 0,1, 0,125, 0,15 ou 0,2% (m/m). As amostras foram caracterizadas após 24h quanto à reologia (seção 4.4.3), morfologia por microscopia óptica (seção 4.4.5), distribuição de tamanho das gotas (seção 4.4.2) e perfil de separação de fases (seção 4.4.4). A distribuição de tamanho das gotas foi determinada após 24h e também após 7 dias para verificar a estabilidade das gotas à coalescência. Em algumas amostras selecionadas também foi determinada a distribuição de tamanho das gotas após armazenamento (em provetas seladas armazenadas em temperatura ambiente) por períodos prolongados (30 e 60 dias).

4.3.2 Preparo de emulsões com gelana HA em homogeneizador a alta pressão

As emulsões contendo gelana HA preparadas conforme descrito anteriormente (seção 4.4.1) foram processadas em homogeneizador a alta pressão após a passagem em rotor-estator (14.000 rpm/4 min). Foi utilizado um homogeneizador de dois estágios Panda 2K NS1001L (Niro Soavi, Itália) a uma pressão de 300 bar no primeiro estágio e de 50 bar no segundo estágio. As amostras foram caracterizadas após 24h quanto à reologia (seção 4.4.3), morfologia por microscopia óptica (seção 4.4.5), distribuição de tamanho das gotas (seção 4.4.2), perfil de separação de fases (seção 4.4.4) e potencial zeta (seção 4.4.1). A distribuição de tamanho das gotas foi determinada após 24h e também após 7 dias para verificar a estabilidade das gotas à coalescência.

4.3.3 Efeito do tratamento ultrassônico nas emulsões de gelana HA

Foram preparadas quatro emulsões com a mesma composição, mas diferentes combinações de etapas de preparo, de modo a determinar o efeito do tratamento ultrassônico nas dispersões de gelana HA nas emulsões formadas. A Figura 4 apresenta de forma esquemática as etapas utilizadas para o preparo de cada emulsão. Uma dispersão aquosa de gelana HA preparada através de agitação magnética (concentração fixa de 0,14% m/m) foi utilizada no preparo de emulsões contendo 0,1% (m/m) de polissacarídeo e 30% (m/m) de óleo de girassol. A ‘Emulsão 1’ (controle) foi preparada através da mistura da dispersão aquosa de gelana HA e do óleo utilizando apenas um passo em rotor- estator Ultra Turrax modelo T18 (IKA, Alemanha) a 14.000 rpm por 4 min. A ‘Emulsão 2’ foi preparada da mesma forma, porém a dispersão de gelana foi submetida a um passo adicional em rotor-estator antes do preparo da emulsão. Na ‘Emulsão 3’ a dispersão de gelana foi submetida ao tratamento ultrassônico (condições de processo descritas anteriormente na seção 4.2.2) antes da mistura com óleo no rotor-estator. Já a ‘Emulsão 4’ foi preparada utilizando o tratamento ultrassônico após uma pré-mistura em rotor-estator. A mesma quantidade de amostra foi processada em cada etapa para manter constante a energia aplicada/massa. As emulsões foram caracterizadas após 24h quanto à reologia (seção 4.4.3), morfologia por microscopia óptica (seção 4.4.5), distribuição de tamanho das gotas (seção 4.4.2) e perfil de separação de fases (seção 4.4.4).

Figura 4. Ilustração esquemática das etapas utilizadas no preparo das Emulsões 1, 2, 3 e 4. Todas as emulsões finais apresentam a mesma concentração de gelana HA e óleo, 0,1% m/m e 30% m/m, respectivamente.

4.3.4 Efeito da adição de KCl, CaCl2 ou FeCl3 nas emulsões com gelana HA

Foi determinado o efeito da adição de diferentes sais sob mesma força iônica nas emulsões com gelana HA. Para tal, suspensões de gelana HA em soluções salinas (KCl, CaCl2 ou FeCl3) foram

utilizadas como fase aquosa para o preparo de emulsões óleo/água contendo 30% m/m de óleo de girassol. A concentração de gelana nas emulsões foi de 0,025% ou 0,1% m/m. Quatro diferentes forças iônicas foram avaliadas: 0,03, 0,3, 3 e 30 mM. As razões entre massa de sal e gelana correspondente a cada força iônica estão apresentadas na Tabela 2. As emulsões foram preparadas por mistura da fase aquosa com a fase oleosa em um rotor-estator Ultra Turrax modelo T18 (IKA, Alemanha) a 14.000 rpm por 4 min. As amostras foram caracterizadas após 24h quanto à reologia (seção 4.4.3), morfologia por microscopia óptica (seção 4.4.5) e por microscopia confocal (seção 4.4.8), distribuição de tamanho das gotas (seção 4.4.2) e perfil de separação de fases (seção 4.4.4). A distribuição de tamanho das gotas foi determinada após 24h e também após 7 dias para verificar a estabilidade das gotas à coalescência.

Tabela 2. Razões mássicas de KCl, CaCl2 e FeCl3 utilizadas e suas correspondentes forças iônicas.

KCl CaCl2 FeCl3

Força iônica Gelana mg de sal/ Força iônica Gelana mg de sal/ Força iônica Gelana mg de sal/ (mM) (% m/m) g gelana (mM) (% m/m) g gelana (mM) (% m/m) g gelana

0,03 0,025 6,3 0,03 0,025 3,1 0,03 0,025 2,3 0,3 0,025 62,6 0,3 0,025 31,1 0,3 0,025 22,7 3 0,025 626,0 3 0,025 310,6 3 0,025 227,0 30 0,025 6260,1 30 0,025 3106,3 30 0,025 2270,0 0,03 0,1 1,6 0,03 0,1 0,8 0,03 0,1 0,6 0,3 0,1 15,6 0,3 0,1 7,8 0,3 0,1 5,7 3 0,1 156,3 3 0,1 77,6 3 0,1 56,7 30 0,1 1563,3 30 0,1 775,8 30 0,1 566,9

4.3.5 Efeito da adição de KCl nas emulsões de gelana HA

O efeito da adição de KCl nas emulsões com gelana HA foi estudado de forma mais detalhada, ampliando a faixa de concentrações de KCl estudada. A concentração de gelana nas emulsões foi de 0,025% ou 0,1% m/m. Foram adicionadas quantidades de KCl variando entre 1,6 a

15633 mg de KCl/g de gelana. A força iônica (FI) das soluções utilizadas considerando a razão entre a concentração de sal e gelana estão apresentadas na Tabela 3. As emulsões foram preparadas através da mistura da fase aquosa (água, gelana e KCl) com a fase oleosa (30% m/m de óleo de girassol) em um rotor-estator Ultra Turrax modelo T18 (IKA, Alemanha) a 14.000 rpm por 4 min. As amostras foram caracterizadas após 24 h quanto à reologia (seção 4.4.3), morfologia por microscopia óptica (seção 4.4.5), distribuição de tamanho das gotas (seção 4.4.2) e perfil de separação de fases (seção 4.4.4). A distribuição de tamanho das gotas foi determinada após 24h e também após 7 dias para verificar a estabilidade das gotas à coalescência. Em algumas amostras selecionadas também foi determinada a distribuição de tamanho das gotas após armazenamento por períodos mais prolongados (30 e 60 dias).

Tabela 3. Concentração de KCl utilizada nas emulsões com gelana HA. 0,025 % m/m de gelana 0,1 % m/m de gelana

Amostra FI (mM) mg de KCl/g de gelana Amostra FI (mM) mg de KCl/g de gelana

0 sem KCl 0,0 0 sem KCl 0,0 1 0,007 1,6 1 0,03 1,6 2 0,03 6,3 2 0,12 6,3 3 0,07 15,6 3 0,30 15,6 4 0,30 62,6 4 1,20 62,6 5 0,75 156,3 5 3,00 156,3 6 3,00 626,0 6 12,01 626,0 7 7,49 1563,3 7 30,00 1563,3 8 30,00 6260,1 8 120,13 6260,1 9 74,92 15633,4 9 300,00 15633,4