Reologia e Estrutura dos Alimentos

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Reologia e Estrutura dos Alimentos

Docente responsável: Anabela Raymundo

anabraymundo@isa.ulisboa.pt 1

Assistente: Patricia Fradinho pfradinho@isa.ulisboa.pt

INTRODUÇÃO REOLOGIA FUNDAMENTAL; Conceito de Reologia e casos de aplicação; Sólido de Hooke, Elasticidade e

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REOLOGIA?

https://www.youtube.com/watch?v=_RSNSGkSqSw

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• Reologia é a Ciência que estuda a deformação e o escoamento dos materiais.

• Tornou-se independente da Física por Bingham em 1929

• Caracterizam-se as propriedades reológicas analisando a relação entre uma

solicitação mecânica e a resposta do material. Esta resulta numa deformação,

se for sólido, ou num escoamento, se for líquido.

Reologia =Rheos + Logos

Grego Rheos = Fluir

Logos = Ciência

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O QUE É A REOLOGIA?

Ciência que estuda o

escoamento

e a

deformação

dos

materiais (quando solicitados por uma tensão)

.

Deformação

é uma alteração da forma (sólidos).

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• _Tensão

: F/A

Símbolo

:

τ

(tau)

Unidades

:

N/ m2 ou N m-2

Pascal:

Pa (SI)

• Deformação

:

(comprimento final-comprimento inicial) _{comprimento inicial}

Símbolo:

γ

(gama)

não tem unidades é adimensional

• Velocidade de deformação (escoamento)

: dγ/ dt

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A relação entre tensão e deformação (ou velocidade de deformação)

• _{é característica de cada material,}

• _{é uma propriedade desse material.}

O estabelecimento da equação que relaciona a tensão e a

deformação é o principal objetivo a atingir…

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Aplicações da Reologia

Obter parâmetros que apresentam uma relação com a estrutura

interna dos materais

Espumas Emulsões Suspensões Geles

Materiais

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Aplicações da Reologia (cont)

Processamento

Controlo de

_Qualidade

Desenvolvimento

de Produto

Estudos de

_consumidor

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A solicitação mecânica a que os materiais estão sujeitos representa-se

matematicamente por um tensor - o tensor das tensões

Tensor das tensões

Tensões normais ou perpendiculares - quando a força é perpendicular à superfície onde actua

σ₁₁, σ₂₂, σ₃₃ σ_x, σ_y, σ_z

Tensões tangenciais(shear stresses) - quando a força actua paralela à superfície

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3) Deformação tangencial

Para DD’ virá então logo

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A

Deformação

é então descrita pelo

tensor das deformações

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1) Comportamento elástico

Robert Hooke (1678) True theory of elasticity

“The power of any spring is in the same proportion with the tension thereof”

“Cientista sem rosto”

http://www.ucmp.berkeley.edu/history/hooke.html

Lei de Hooke τ = G . γ

A tensão é directamente proporcional à deformação

A constantete de proporcionalidade é o Módulo Elástico ou de rigidez G ou módulo

de Young

G é uma característica do material e é independente do tempo – Unidade: Pa

γ

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Conceito de Elasticidade

E Young’s modulus

No corpo elástico puro, em resposta a uma tensão há uma deformação que é:

1) proporcional à tensão exercida,

2) independente do tempo e que

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Sugestões:

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Diversos tipos de comportamentos de fluidos quanto à viscosidade

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Comportamento Viscoso

Taxa de Deformação do fluido

Provocada por uma tensão tangencial uniforme.

A tensão é agora directamente proporcional à taxa de deformação

.

ou em função da deslocação do fluido

A constante de proporcionalidade μ

é a viscosidade dinâmica ou Newtoniana e é uma característica do fluido

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• Princípia

“The resistance which arises from the lack of slipperiness of the parts of the liquid, other things being equal, is proportional to the velocity with which the parts of

the liquid are separated from one another”

A Viscosidade é: 1) “lack of slipperiness” 2) atrito interno 3) Resistência ao escoamento Unidades: τ = η dγ/dt Pa = η s-1 η = Pa.s (SI) ou Poise (de Poiseuille) P no cgs 1Pa.s = 10P

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• A lei de Newton descreve o seu escoamento

• São fluidos simples ou soluções verdadeiras • Água • Leite • Vinho • Óleos • Azeite

• Viscosidade dinâmica de um fluido simples - η

• traduz a resistência ao escoamento no seio do fluido

• constitui assim uma medida do seu atrito

interno.

unidade de área, entre dois planos no seio do fluido, que se deslocam com uma diferença de velocidade unitária e estão distanciados entre si de uma unidade.

• A sua equação de dimensões é: • [η] º ML-1_T-1

• Unidades do S.I. - N.s.m-2 _{ou Pa.s}

• No sistema C.G.S.( dine.s cm-2_{)- poise (P)}

• A viscosidade Newtoniana é independente do tempo, do estado inicial de deformação e da taxa de deformação, mas depende muito da temperatura.

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h = f(S, T, g

, t, P, V)

• S – Natureza do fluído (composição físico-química do fluido) - Influência primária sobre a viscosidade (água,

mel, óleo, solução polimérica ou tinta, emulsão, etc.)

• T – Temperatura: a viscosidade é altamente dependente da temperatura; variações de 1ºC podem implicar

alterações de 10% nos valores de viscosidade. Para a água, as variações são de 1 - 3,5% por ºC.

• γ

.

– Taxa de deformação: (s

-1

_{) é fortemente condicionante da viscosidade dos fluidos, nomeadamente dos}

fluidos com comportamento não-Newtoniano.

• t – Tempo: dispersões e suspensões, têm um comportamento altamente dependente do tempo e da história

de deformação a que o material foi sujeito (viscoelásticos).

• P – Pressão: depende do grau de compressibilidade dos fluidos; traduz-se por um aumento de viscosidade. É +

evidente nos gases. Nos líquidos – incompressibilidade: pequenas variações próximas da pressão atmosférica.

• V – Potencial eléctrico: propriedades eléctricas a que determinados materiais são sujeitos

.

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Informações complementares:

http://www.youtube.com/watch?v=9GGPZ1RGofE http://www.youtube.com/watch?v=3KU_skfdZVQ