Caracterização do processo e das diferentes formulações

As metodologias utilizadas para caracterizar o efeito dos emulsificantes nas propriedades de fusão, de textura, reológicas do chocolate e no comportamento do fat bloom estão apresentadas a seguir. Nos ensaios envolvendo manteiga de cacau com emulsificantes foram realizadas apenas as análises de isoterma de cristalização por RMN a 15oC, perfil de sólidos por RMN e a determinação de perfil de cristalização e fusão por DSC.

a-) Isotermas de cristalização por RMN. O aumento do conteúdo de gordura sólida em função do tempo de cristalização foi monitorado por Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) BRUKER pc120 Minispec (EUA). As amostras foram derretidas e mantidas a 60°C por um tempo superior a 60 min. Após este procedimento, as amostras foram rapidamente introduzidas no compartimento de leitura do RMN com temperatura estabilizada a 15°C. A aquisição de dados foi registrada automaticamente a cada minuto, durante 110 min para amostras contendo manteiga de cacau com emulsificantes, 120 min para amostra de chocolate e 40 min para os emulsificantes puros. A análise foi encerrada quando em intervalo de 10 min a variação no teor de

sólidos for inferior a 1,0%. As análises foram realizadas em triplicata e os resultados apresentados como média mais desvio padrão.

Para o chocolate, a determinação das isotermas de cristalização foi realizada pelo método direto, eliminando o efeito de sólidos não gordurosos, conforme estudos na literatura (ROUSSEAU, SONWAI, 2008; PADAR et al., 2008; SONWAI, ROUSSEAU, 2008; ZIEGLEDER, MOSER, GEIER-GREGUSKA, 1996; CEBULA, ZIEGLEDER, 1993).

Para os emulsificantes, a determinação das curvas de cristalização foi realizada também pelo método direto, porém sem eliminar os sólidos inicialmente presentes.

As curvas foram ajustadas à equação de Avrami (Equação 2.1) (NARINE, HUMPHREY, BOUZIDI, 2006; TORO-VAZQUEZ et al., 2005) por regressão não-linear (MARANGONI, 1998). Através dos ajustes foram obtidos os parâmetros e de Avrami para avaliação da cinética de cristalização.

Os dados experimentais também permitiram obter outros parâmetros: a-) o tempo de indução ( ) é um parâmetro obtido graficamente e reflete o tempo necessário para que um núcleo estável de tamanho crítico seja formado na fase líquida (HIMAWAN, STAROV, STAPLEY, 2006; METIN, HARTEL, 2005). b-) O tempo de meia cristalização ( )(Equação 3.1), que é definido como o momento em que o grau de cristalização é completada em 50%. Quanto menor o valor de , maior é a taxa de

cristalização. Esse parâmetro pode ser determinado utilizando os parâmetros de Avrami, conforme a Equação 3.1; c-) Conteúdo máximo de sólidos ( ) refere-se

ao máximo conteúdo de gordura sólida atingido em um determinado tempo.

(

) (3.1)

Para efeito de comparação, também foram realizadas as determinações de amostras sem nenhum emulsificante (massa base de chocolate) e do liquor de cacau.

b-) Conteúdo de gordura sólida (CGS). Foi determinado utilizando Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) Bruker pc120 Minispec (Alemanha), com auxílio

de banhos secos de alta precisão (0 – 70°C) Tcon 2000 (EUA). Nos ensaios com manteiga de cacau, o perfil de sólidos foi determinado por meio do método AOCS Cd 16b-93 (AOCS, 2004) para gorduras especiais. Antes das leituras dos dados, as gorduras foram totalmente cristalizadas de acordo com o seguinte procedimento térmico-temporal: 100°C por 15min, 60°C por 5min, 0°C por 90min, 26°C por 40h e, novamente, a 0°C por 90min. Após esse acondicionamento as amostras foram mantidas nas temperaturas de cada leitura (10, 15, 20, 25, 30, 35 e 40°C) por um período de uma hora antes de registrar a medida. O método direto foi utilizado como correlação para o cálculo do conteúdo de gordura sólida em cada temperatura (AOCS, 2004). As leituras foram realizadas em triplicata e os resultados apresentados como média mais desvio padrão. Esta determinação não foi realizada para o chocolate.

c-) Distribuição de tamanho de partícula. Os diâmetros médios e as distribuições de tamanho das partículas do chocolate nas diferentes formulações foram determinados em um analisador de distribuição de tamanho de partículas Horiba modelo PARTICA LA-950-V2, PN LA950AD2-120 (Japão) que usa um sistema de difração de raios laser. As amostras foram inicialmente fundidas em aparelho de micro-ondas e depois dispersas em óleo mineral para a realização das leituras. Como diâmetro médio foi considerado o valor de D[4,3] e a polidispersidade foi avaliada pelo índice span, calculado por (D90 – D10)/D50, correspondentes aos diâmetros de 10, 50 e 90% da distribuição (OLIVEIRA, SANTANA, RÉ, 2005). As leituras foram realizadas em sextuplicata e os resultados apresentados como média mais desvio padrão.

d-) Viscosidade e limite de escoamento de Casson. Os parâmetros viscosidade plástica ( ) e o limite de escoamento ( ) de Casson foram medidos em um reômetro digital

marca Brookfield, modelo RVDIII (EUA), com adaptador para pequenas amostras para acondicionar o chocolate. A temperatura do sistema foi controlada por meio de um banho termostático marca Brookfield, modelo TC500. O spindle utilizado era do tipo cilíndrico S15 (torque máximo de 90%) com relação de raios dos cilindros interno e externo de 0,75. As rotações do spindle foram estabelecidas conforme a programação desenvolvida por Vissotto et al. (1999) e apresentada na Tabela 3.3. Foram construídas

curvas, ajustadas à Equação de Casson (Equação 2.2.), correlacionando a taxa de cisalhamento (shear rate) com a tensão de cisalhamento (shear stress), e os parâmetros de Casson foram calculados através de regressão linear. As determinações foram realizadas na temperatura de 40oC e de 50oC. Para efeito de comparação também foram determinados os parâmetros reológicos de uma amostra sem nenhum emulsificante (massa de chocolate). As determinações foram realizadas em triplicata e os resultados apresentados como média mais desvio padrão.

Tabela 3.3. Programação da rotação do Reômetro Brookfield modelo RVDVIII para

determinação de viscosidade plástica e limite de escoamento de Casson (VISSOTTO et al. 1999).

Tempo (s) Rotação (rpm) Shear rate (s-1)

120 5 2,4 120 50 24,0 3 100 48,0 6 50 24,0 15 20 9,6 30 10 4,8 60 5 2,4 30 10 4,8 15 20 9,6 6 50 24,0 3 100 48,0

e-) Tensão de ruptura (snap test). As barras de chocolate, após armazenamento por 1, 6, 21, 42 e 62 dias a 25±1°C foram submetidas ao ensaio de esforço mecânico. A tensão de ruptura das barras de chocolate foi determinada em um texturômetro Universal TA-XT2i, da Stable Systems (Inglaterra), com probe HDP/3PB – three point bend rig. O parâmetro avaliado foi a força máxima aplicada ao centro da barra registrada antes da ruptura, dividida pela área transversal da amostra (LUCCAS, 2001). O afastamento entre os apoios do probe era de 6cm e a velocidade de descida da célula de carga foi de 1,7mm/s. As determinações foram realizadas em sextuplicata e os resultados foram expressos por média mais desvio padrão.

f-) Identificação de fat bloom durante o armazenamento do chocolate. A identificação do fat bloom nas superfícies de chocolate, nos tempos de armazenamento escolhidos para essa determinação, foi realizada através de avaliação visual das micrografias da superfície das barras de chocolates. Essa visualização da superfície das barras foi feita através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), em microscópio do tipo de mesa, Hitachi High Technologies America Inc., modelo TM-3000 (EUA), conforme metodologia descrita por Afoakwa et al. (2009). As amostras foram seccionadas nas dimensões de 20 X 20mm antes do registro das micrografias. A rede cristalina foi observada a 15 kV, com aumentos de 1000 vezes. Foram registradas pelo menos 10 micrografias por amostra.

g-) Difração de Raios-X. As formas polimórficas dos cristais de lipídios foram determinadas por difração de Raios-X em pó (X-Ray Powder Diffraction, XRPD) de acordo com o método Cj 2-95 (AOCS, 2009) e comparada com os padrões de difração das formas polimórficas da manteiga de cacau apresentadas na literatura (SHENK, PESCHAR, 2004; WILLE, LUTTON, 1966). As medidas de difração de Raios-X foram efetuadas em um difratômetro de pó, Philips (PW1710, Almelo, Holanda), com geometria de Bragg-Brentano, usando um monocromador de grafite para o feixe difratado e tamanhos de passos de 0,03 graus (2) e tempo de aquisição de 2 segundos por ponto medido. A radiação escolhida foi CuK (=1.5418 Å) e a faixa de dados de difração em 2, foi de 15 a 27 graus, representando equivalentemente, através da lei de Bragg  (assumindo =1), os valores de (d-spacing) de aproximadamente 3 a 6 Å. As medidas foram realizadas na temperatura de 25ºC, assistidos por uma câmara de temperatura Anton Paar TTK 450 (EUA).

A transição polimórfica do chocolate foi verificada através de determinações realizadas nos seguintes dias durante o período de armazenamento a 25°C: t1 = 1º dia,

t2 = 6º dia, t3 = 21º dia, t4 = 42º dia, t5 = 62º dia.

Para a difração de Raios-X das amostras de chocolate foi necessário extrair o açúcar da matriz, para que seu padrão difractivo não dificultasse a interpretação do padrão de difração da fase gordurosa do chocolate, seguindo um procedimento

estavam armazenadas a 25 C, foram submetidas à redução de tamanho de partículas para dimensões de aproximadamente 1 mm, utilizando facas. Após esta etapa as partículas de chocolate foram transferidas para um béquer contendo 500mL de água gelada e submetidas a agitação de 400 rpm. Após 1h sob agitação a suspensão era filtrada e a massa retida no filtro retornava ao béquer. O processo era repetido mais 3 vezes com novo volume de água. A quinta lavagem foi efetuada no próprio filtro. No total, foram realizadas 5 lavagens em um intervalo de 4 h. A torta composta de manteiga e liquor de cacau foi submetida a uma filtração à vácuo por 10min para a retirada da água remanescente, usando filtros de papel (maioria dos poros com 14 μm) e um funil de Buchner conectado a um kitassato e uma bomba de vácuo VACUUBRAND GMBH+CO, modelo ME-3C (Alemanha). A torta seca foi colocada em copos de vidro (~20mL) dentro de recipientes de plástico contendo cloreto de cálcio anidro (Marca Ecibra) como dessecante. Os recipientes de plástico foram tampados e armazenados dentro de caixas de isopor, com temperatura interna inferior a 20oC (mantida por gelo artificial), antes da realização das determinações de difração de Raios-X a 25oC.

h-) Calorimetria diferencial de varredura (DSC). Os termogramas de cristalização e fusão foram levantados por calorimetria diferencial de varredura (Differencial Scanning Calorimetry – DSC) usando o modelo Q2000 TA-TX plus (EUA), ajustado com um auto- amostrador (auto sampler) e nitrogênio liquido para resfriamento. Como referência foi utilizada uma panela de alumínio hermeticamente selada e sem amostra. Os resultados são apresentados como fluxo de calor (W/g) normalizado por grama de amostra.

Os eventos de cristalização e de fusão de amostras contendo manteiga de cacau e 0,2% de emulsificante foram avaliadas de acordo com o método AOCS cj 1-94 (2009) com adaptações. Amostras com aproximadamente 10mg foram pesadas e hermeticamente seladas. Para a determinação do evento de cristalização, a taxa usada para resfriar a amostra de 80°C até -40°C foi de 2°C/min. Em seguida, as amostras foram estabilizadas por 30min a -40°C e posteriormente aquecidas a 10°C/min até 80°C. Os parâmetros temperatura inicial ou onset (Tinicial) e temperatura de pico máximo

de cristalização, em J/g, e a intensidade de pico, em W/g, foram fornecidas pelas curvas obtidas.

Nas amostras de chocolate foi levantado apenas o termograma de fusão. Os parâmetros obtidos foram temperatura inicial ou onset (Tinicial), temperatura de pico

máximo de fusão, entalpia de fusão - Hf (J/g) e intensidade de pico (W/g). Amostras

com aproximadamente 10mg foram pesadas em panelas de alumínio e hermeticamente seladas. As panelas foram aquecidas a uma taxa de 5oC/min de 15 a 55oC, seguindo a metodologia proposta por Afoakwa et al. (2008d).

Todos os parâmetros foram calculados usando o software TA Universal analysis. Nas determinações com as amostras de chocolate, a temperatura ambiente da sala de pesagem e determinações efetuadas no DSC foi mantida em 17oC. As determinações foram realizadas em triplicata e os resultados foram expressos por média mais desvio padrão.

i-) Teor de umidade: 0,05 a 0,1 grama de chocolate foi dissolvido em uma solução de clorofórmio:metanol, na proporção de (1:1) e determinado pelo equipamento Karl Fischer (Metrohm, modelo 901 titrando com dosador automático 800 Dosino), segundo a metodologia ASTM E 203-96 (BRUTTEL; SCHLINK, 2003). As determinações foram realizadas em triplicata e os resultados foram expressos como média mais desvio padrão.