Reologia

A reologia é a análise comportamental de como os materiais respondem à aplicação de uma força ou à deformação. Todos os materiais se deformam e respondem de maneira diferenciada às forças externas a que são submetidos (Steffe, 1996). Por definição é a ciência que estuda a deformação e o escoamento dos materiais. Esta definição é aceite desde 1929 quando foi fundada a Sociedade Americana de Reologia (Kavanagh e Ross-

Murphy, 1998).

Neste contexto, todos os materiais apresentam propriedades reológicas de modo que esta ciência é aplicada nas mais diferentes áreas (Toneli et al., 2005). Na ciência alimentar o estudo da reologia está correlacionado com o desenvolvimento e melhoramento de produtos e pode orientar a produção industrial, com efeito direto sobre os consumidores no que respeita, por exemplo, à perceção oral (Fischer e Windhab, 2011). Cada vez mais os consumidores desejam alimentos que tragam benefício à saúde sem abrir mão da qualidade sensorial. A qualidade do alimento, a perceção de diferentes texturas e a reologia estão intimamente ligadas, podendo-se dizer que esta avaliação é indispensável (Toneli et al., 2005).

De acordo com Steffe (1996) o conhecimento dos dados reológicos é essencial para a indústria de alimentos no que diz respeito aos cálculos em engenharias de processos (abrangendo equipamentos como bombas, tubulações, extrusores, misturadores, trocadores de calor), determinação da funcionalidade de ingredientes no desenvolvimento de produtos, controlo da qualidade, testes de tempo de prateleira e também na avaliação da textura e relação com testes sensoriais dos alimentos.

De uma maneira geral, na teoria reológica, os materiais são divididos em sólidos ideais e líquidos ideais (no primeiro caso a energia de deformação é recuperada ao remover a tensão aplicada e no segundo a energia é dissipada). Pode-se dizer que uma das diferenças básicas entre sólidos e líquidos, sob tensão de deformação, é que os materiais sólidos são elasticamente deformados ao passo que os líquidos escoam. Nos materiais sólidos a propriedade de maior interesse é a elasticidade e nos líquidos a viscosidade. No entanto, nenhum material possui o comportamento reológico de ser idealmente elástico ou idealmente viscoso. Para exemplificar pode-se citar o aço, um sólido típico, que pode ser forçado a fluir quando pressionado em um molde, bastando a aplicação de uma força com magnitude suficiente para esta ação (Schramm, 2006). Materiais reais comportam-se como sólidos e líquidos e este comportamento mediano é designado como viscoelástico (Lopes da Silva et al., 2004; Schramm, 2006). Assim, para um material viscoelástico uma parte da tensão aplicada pode ser parcialmente recuperada devido às propriedades elásticas,

enquanto parte desta é dissipada devido às propriedades viscosas.

As propriedades viscoelásticas de sólidos, semisólidos e líquidos são medidas em equipamentos denominados reómetros (Karim et al., 2000). Os viscosímetros são equipamentos também conhecidos nesta área, porém, limitam-se apenas à medida de viscosidade. A análise das propriedades viscoelásticas auxilia a compreensão da estrutura molecular, fornece parâmetros para modificá-la e adequá-la às exigências de utilização (Schramm, 2006).

As medidas reológicas podem envolver forças de grande ou pequena deformação (ensaios estacionários ou dinâmicos). As altas tensões de deformação causam desorientação das moléculas e alteração da estrutura. Ensaios deste tipo são realizados, por exemplo, na indústria de panificação, onde são utilizados equipamentos como o farinógrafo, mixógrafo e extensiógrafo (Watanabe et al., 1998). Os ensaios a baixa amplitude de deformação realizados em reómetro adequado não causam alteração da estrutura da amostra desde que realizados na zona de comportamento viscoelástico linear, ou seja, são testes que consistem em analisar a amostra de maneira não destrutiva, muito utilizados para o estudo do comportamento de géis.

Os ensaios dinâmicos relacionam a frequência escolhida com a deformação ou tensão resultante (Schramm, 2006). São realizados dentro da faixa de viscoelasticidade linear, ou seja, no intervalo onde a resposta do material a uma tensão ou deformação aplicada ocorre de forma linear sendo, portanto, realizados geralmente a baixas taxas de deformação o que permite o estudo dos efeitos das variáveis de composição e de processamento para uma maior compreensão das propriedades dos alimentos (Burey et al., 2009). Num teste dinâmico ou oscilatório é aplicada uma tensão (σ) ou deformação (γ), sinusoidalmente a determinada frequência (ω), medindo-se a resultante deformação ou tensão e consequente desfasamento entre as duas variáveis.

Os parâmetros viscoelásticos de um material geralmente são representados pelo módulo elástico ou de conservação de energia (G´) e pelo módulo viscoso ou de perda de energia (G´´). Outro parâmetro também muito utilizado na análise do comportamento

viscoelástico é a tangente de dissipação ou tangente do ângulo de perda (tan δ), definido pela razão entre o módulo de perda e o de conservação (G´´/G´). O G´ é a medida do caráter sólido ou das características elásticas do material e está relacionado com a energia que é armazenada durante o teste e com o desenvolvimento da estrutura da amostra e formação de ligações. O G´´ é a medida do caráter líquido ou das características viscosas e está relacionado com a energia dissipada ou perdida. A tan δ indica a contribuição quer das características elásticas quer das características viscosas da amostra em análise, ou seja, mede a energia dissipada relativamente à energia armazenada (Kavanagh e Ross-Murphy, 1998; Singh et al., 2003; Lopes da Silva et al., 2004; Burey et al., 2009).

Nos ensaios dinâmicos realizados para avaliar a variação da estruturação do material são amplamente utilizados três tipos de testes para caracterizar o comportamento viscoelástico, por exemplo durante variações de temperatura a que o material seja sujeito ou durante processos de maturação: Varrimento em temperatura a baixa amplitude de deformação e a determinada frequência de oscilação, testes de varrimento em frequência (deformação e temperatura constantes) e testes de varrimento em tempo a determinada frequência, deformação e temperatura constante. Todos estes ensaios foram aplicados no presente trabalho.

Cabe ressaltar que para determinar as características viscoelásticas, através de taxas de pequena deformação, o primeiro passo é submeter as amostras a testes para determinar as condições não destrutivas apropriadas (varrimento de tensão aplicada) (Burey et al., 2009). A região viscoelástica linear (LVR) pode ser definida como a região onde a tensão aplicada é diretamente proporcional à deformação resultante, assumindo-se então que os módulos viscoelásticos medidos são independentes da amplitude de deformação imposta (Steffe, 1996). Para a determinação do valor desta região em modo oscilatório, são normalmente aplicadas tensões crescentes a determinada frequência e temperatura, definindo-se o limite da região LVR como a deformação até à qual o módulo permanece constante (Karim et al., 2000).

No caso das propriedades reológicas de sistemas de amido, quer de dispersões aquosas, pastas ou géis, estas variam de acordo com vários fatores como: fonte,

concentração, temperatura, pH, adição e ou presença de outros componentes (lípidos, proteínas, açúcares, sal, polissacarídeos, entre outros), capacidade de inchamento, teor de danificação, distribuição do tamanho, forma e estrutura granular (Singh et al., 2003; Eliasson e Gudmundsson, 2006).