Dureza

Dentre as propriedades mecânicas que podem ser avaliadas em um organogel, a medida da firmeza ou dureza do gel pode ser definida como a força, expressa em Newtons (N), que é necessária para causar certa deformação no material através de sua compressão (Jang et al., 2015). Na Figura 16 estão representados os resultados obtidos pela avaliação da dureza dos organogéis formulados para este estudo.

A1 – 6%CC; A2 – 6%MAG; A3 – 6%HS; A4 – 3%CC/3%MAG; A5 – 3%CC/3%HS; A6 – 3%MAG/3%HS; A7 – 2%CC+2%MAG+2%HS; A8 – 4%CC/1%MAG/1%HS; A9 – 1%CC/4%MAG/1%HS; A10 – 1%CC/1%MAG/4%HS.

Figura 16. Avaliação da dureza dos organogéis a 25°C, representado pela força (N) necessária para a compressão do material.

Através dos resultados obtidos fica evidente que a CC desempenha papel fundamental na estruturação dos organogéis, sendo as amostras com maior concentração deste estruturante as que apresentaram os maiores valores de dureza (amostras A1 e A8). A microestrutura característica destas amostras evidenciou o desempenho efetivo da CC como estruturante, através da formação de pequenos cristais e em grande quantidade na rede cristalina. Isso demonstra que as fortes interações intermoleculares entre os componentes da CC, além da alta solubilidade desta em óleo de soja, conforme observado pelos resultados de teor de sólidos, influenciaram diretamente na obtenção de organogéis mais firmes (Rocha et al., 2013).

Outros estudos com CC também identificaram sua propriedade estruturante, e definiram outras condições diretamente relacionadas ao aumento na firmeza de organogéis estruturados pela CC. Jang et al. (2015), indicam que a

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 F orç a (N)

concentração de estruturante utilizada impacta no aumento significativo da dureza dos organogéis, sendo este fato confirmado no presente estudo em que a amostra A1 com totalidade de CC (6%), dentre os organogéis. Além disso, Hwang et al. (2012), relaciona que a taxa de resfriamento tem grande influência sobre as propriedades mecânicas dos organogéis, sobretudo, em relação à firmeza e a microestrutura, uma vez que menores taxas de resfriamento, impactam na maior formação de pequenos cristais, que aumentam a resistência à deformação por estresse mecânico externo.

Em relação à contribuição dos demais estruturantes, verificou-se que o MAG isoladamente (amostra A2), não desempenhou adequado efeito estruturante, de forma que este organogel apresentou força à compressão do material inferior a < 1N. Em estudo realizado por Ogutcu e Yilmaz (2014), foi comparado ao poder estruturante de organogéis em que se utilizou diferentes concentrações de MAG e de cera de carnaúba adicionados em azeite de oliva. Neste caso, também foi observado que os organogéis estruturados com MAG apresentaram baixos valores de dureza, sendo influenciados pela temperatura de estocagem. Os autores relacionam que devido ao fato do MAG ser um estruturante à base de ácidos graxos saturados, é possível que a temperatura de estocagem impacte no comportamento de amolecimento e incida de maneira negativa na força que este material resiste à compressão.

No caso do HS, não foi possível realizar a análise da dureza, uma vez, que não houve formação de gel após as 48 horas entre a obtenção e estabilização dos organogéis formulados para o estudo. Verificou-se no caso desta amostra (A3), que durante as 24 horas em que se realizou a cristalização estática à 5°C, foi possível observar a estruturação do sistema, contudo, quando o mesmo foi transferido para a estabilização por mais 24 horas à 25°C, visualizou-se a perda da estrutura formada, onde nitidamente observou-se a separação de fases entre o óleo de soja e o HS, impossibilitando assim a realização da análise.

Avaliando-se as amostras de interações binárias, verificou-se na amostra A4, que o MAG impactou negativamente no efeito estruturante da CC, sendo que esta amostra apresentou 0,3N de força resistente à compressão. Tal fato reforça, novamente, a baixa interação entre estes dois componentes, sendo que o MAG apresenta característica de desestruturar o sistema formado.

No caso da amostra A5, quando comparada à amostra anterior, avalia-se que ocorre uma melhoria na rede formada, de forma que está se torna mais rígida, com valor de dureza significativamente maior (1,6N). Embora seja verificado que este

organogel não é tão resistente quanto a um composto somente por CC, pode-se concluir que neste caso, o HS não influenciou tão negativamente a perda de estrutura, como é observado no caso da interação entre CC e MAG. Conforme os resultados para microestrutura, o HS não teve uma grande influência na rede cristalina formada, contudo, sua contribuição no aumento de sólidos pode auxiliar em maior resistência à estresse mecânico e térmico.

Na amostra A6, é possível observar que o MAG e o HS apresentaram um sinergismo intermediário, porém, ainda assim, melhor do que o observado entre a CC e o MAG. Possivelmente neste caso, a estruturação e a resistência sejam proporcionadas pelos ácidos graxos de cadeia longa e muito longa, que contribuem tanto em termos de aumento no teor de sólidos, quanto nas características microestruturais da rede formada.

Em relação às interações ternárias, é possível verificar pouca interação entre os estruturantes quando aplicados em proporções iguais (amostra A7), de modo que o organogel obtido apresentou pouca resistência à compressão. As amostras A9 e A10 também não mostraram interação positiva, indicando que o MAG e o HS não apresentam adequado potencial para estruturação de organogéis, sobretudo, em baixas concentrações. A amostra A8 evidenciou o potencial estruturante da CC, seu principal componente. Foi possível observar também que apesar da presença dos demais estruturantes, a CC não foi afetada negativamente pela presença dos mesmos, de forma que o sistema formado apresentou o segundo melhor resultado em termos de dureza e resistência à força mecânica.

5.3.6.1. Análise estatística da dureza à 25°C

Os resultados obtidos com a análise de dureza foram avaliados estatisticamente para validação dos resultados, sendo calculados neste caso os coeficientes de regressão múltipla, conforme demonstrados na Equação 5. Os coeficientes não significativos (p>0,05) foram eliminados.

Através da análise de regressão foi verificado que o ajuste que mais se adequou para os dados avaliados foi o modelo cúbico, que mostrou a interação ocorrida entre as variáveis. As respostas avaliadas confirmam a forte influência que a CC exerce sobre a dureza apresentada pelos organogéis, sendo esta um fator determinante nos resultados observados entre as interações binárias e ternárias entre os estruturantes avaliados.

y=β1x1+ β2x2- β3x3- β12x1x2- β13x1x3+ β23x2x3+ β123x1x2x3 Equação 5 (codificada) R² = 0,9833 y=10,68*x1+0,40*x2-0,07*x3-19,91*x1*x2- 15,70*x1*x3+2,20*x2*x3+19,29*x1*x2*x3 Equação 5 (com os coeficientes do modelo) Onde: y = Dureza à 25°C (N)

β = Coeficientes gerados por regressão múltipla x = Proporção de estruturantes (conforme Tabela 1)

Na Figura 17 está representado o modelo estatístico para a análise de dureza, através de um diagrama triangular, onde cada extremidade do diagrama representa um dos estruturantes avaliados.

As curvas de contorno representadas na imagem indicam a força que os organogéis resistem à compressão, de acordo com as quantidades de estruturantes adicionadas. Conforme discutido anteriormente, verifica-se que a CC é o estruturante que mais contribui para a força apresentada pelos organogéis. Contudo, na medida em que aumenta a proporção de MAG nas amostras verifica-se a desestruturação do sistema e consequentemente menor resistência dos mesmos à força de compressão. Efeito semelhante é verificado conforme o aumento da proporção de HS nas amostras.

Figura 17. Diagrama triangular da análise de dureza dos organogéis avaliados a 25°C.

A validação do modelo estatístico foi feita através da análise de variância (ANOVA), e teste F. Avaliando-se o valor de Fcalculado obtido e comparando com o valor de Ftabelado, foi obtido que Fcalculado>Ftabelado (29,46>4,76), demonstrando desta forma que o modelo utilizado foi estatisticamente significativo.