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Investigação reológica de alimentos

Muitas das propriedades de textura que percebemos ao consumir alimentos estão ligadas à reologia: a  cremosidade, suculência, suavidade, fragilidade, maciez e dureza dos alimentos são resultado de suas propriedades reológicas e comportamentos. A caracterização das propriedades reológicas dos alimentos tem uma importância cada vez maior para avaliar a qualidade das matérias-primas, prevendo o comportamento dos materiais durante o processamento e para atender às necessidades de armazenamento e estabilidade.

Comportamento reológico de alimentos

Força estrutural/comportamento como uma suspensão

Conhecer da força estrutural dos alimentos é importante para prever, por exemplo, seu comportamento de separação e tendência a sedimentação. Condimentos como molhos para salada e vinagre normalmente contêm vestígios de ervas e vegetais suspensos. Se bem suspensa, essa mistura alimentar permanecerá estável sem que o consumidor tenha que sacudir a embalagem para distribuir as partículas. Um condimento estável oferece a característica do sabor e a aparência desejadas. Propriedades estruturais também conferem a um produto alimentar as propriedades sensoriais exigidas pelo consumidor, como a característica de um sabor: uma bebida encorpada, um sorvete cremoso, um doce pegajoso ou a sensação deixada na boca quando o alimento é engolido. Para obter informações sobre todas essas propriedades, os componentes alimentares podem ser testados e analisados com a ajuda da reologia.

Comportamento do fluxo

Conhecer o comportamento do fluxo é essencial para prever a capacidade de processamento e o comportamento de enchimento dos componentes alimentares. O comportamento do fluxo representa um papel crucial em prever como a estrutura do componente mudará a maneira como o consumidor mastiga ou engole o alimento. O comportamento do fluxo também pode ser influenciado por alterações de temperatura, do armazenamento refrigerado ou em temperatura ambiente a altas temperaturas na boca.

Investigação de alimentos usando testes reológicos

Testes reológicos são úteis para:

  • Investigar as propriedades fluidas e estruturais de matérias-primas usados na produção de alimentos
  • Melhorar a textura, o sabor e a sensação dos alimentos na boca
  • Prever o desempenho do material durante o processamento
  • medir a qualidade do produto (controle de qualidade de alimentos)

Chocolate

O chocolate precisa de certas propriedades reológicas para atender às exigências dos fabricantes assim como dos consumidores. Enquanto a matéria-prima precisa fluir suavemente durante a produção, o produto acabado deve apenas derreter na boca, e não em temperatura ambiente. Além disso, a maneira como o chocolate cola na língua e no palato é de grande importância para a experiência sensorial do consumidor.

Testes reológicos em chocolate

Duas propriedades reológicas importantes do chocolate líquido são sua viscosidade e limite de elasticidade.A viscosidade é a medida da resistência ao fluxo do chocolate. Isto deve ser considerado quando o chocolate líquido é escoado em um molde (para barras, figuras etc.). O  limite de elasticidade  é a  tensão de cisalhamento  que deve ser aplicada para iniciar o fluxo. Isso também é relevante quando se trata de escoar ou decorar, mas também influencia como o chocolate derrete na boca e nas mãos. Ambos os valores dependem da temperatura.

O chocolate deve derreter na boca entre 29 °C e 33 °C. Caso contrário, ele pode ganhar uma textura cerosa ou ficar mole demais em temperatura ambiente.

Medições reológicas podem ser usadas para controlar a qualidade do derretimento do chocolate. Uma solução perfeita para isso é uma curva de fluxo a 40 °C. O comportamento do fluxo do chocolate é influenciado por diversos ingredientes. Ao verificar os parâmetros como o limite de elasticidade e a viscosidade, é possível garantir uma qualidade consistente.

Esse teste exige um reômetro equipado com um sistema de controle de temperatura Peltier.

Creme para café

O creme para café é um substituto extremamente conveniente para leite, porque não precisa ser refrigerado, possui longa vida útil e é facilmente transportado. No entanto, o creme precisa ser produzido como um pó fluido e homogêneo para garantir que retenha essas boas propriedades. Tais qualidades não podem ser facilmente medidas pela inspeção visual do creme, mas podem ser medidas usando a reologia de pós.

Testes reológicos em creme para café

Como um pó flui tem um enorme impacto sobre a facilidade de processamento e embalo, além da estabilidade de longo prazo do pó. Dessa forma, entender como um pó flui é crucial para produção eficiente e controle de qualidade. Informações quantitativas sobre os fatores que controlam o fluxo do pó podem ser obtidas através da reologia de pós. Por exemplo, com que intensidade as partículas se unem é determinado pela sua força de coesão; um reômetro de ponta com uma célula de pó pode fornecer medições da força de coesão, que pode então atuar como uma medição direta de controle de qualidade.

Esse teste exige um reômetro que possa processar reologia de pós.

Geleias de fruta/marmelada

Para obter um bom comportamento de bombeamento e enchimento da geleia ou marmelada, sua viscosidade  deve ser baixa a altas  taxas de cisalhamento. Por outro lado, se a viscosidade  de uma geleia for muito baixa, ela escorrerá do pão. A estrutura do espalhamento do doce influencia seu sabor doce e frutado quando derrete na boca. O fator mais importante para a  viscosidade  das geleias de fruta é o tipo e a quantidade de pectina adicionada (em combinação com a concentração de íons de cálcio). 

Testes reológicos em geleia de frutas

Uma grande dificuldade ao medir a  viscosidade  de uma geleia de frutas é ela conter muitas partículas grandes de fruta. Removê-las seria demorado e forjaria os resultados ao determinar o comportamento do fluxo. Nesses casos, é necessário um reômetro  rotacional  com um  sistema de medição por esfera . Devido ao fato da esfera apenas encontrar matérias frescas e não cisalhadas durante a primeira rotação, toda a medição precisa ser concluída em uma única operação do sistema de medição. Isso pede um reômetro que seja capaz de controlar a velocidade rotacional muito rapidamente para cada um dos pontos de medição.

Esse teste exige um reômetro equipado com um sistema de medição de esfera.

Ketchup

O Ketchup é basicamente uma combinação de tomates e ervas. Os consumidores esperam encontrar no ketchup não apenas um determinado sabor, como também um certo comportamento de fluxo. Durante o processo de fabricação, é importante que o ketchup seja facilmente misturado e enchido em garrafas. Por outro lado, os consumidores querem que o ketchup flua facilmente para fora da garrafa mas que não escorra quando está sobre as batatas fritas.

Testes reológicos em ketchup

Os principais fatores responsáveis pelo fluxo do ketchup para fora da garrafa quando ela é apertada são a  tensão de elasticidade ou o ponto de elasticidade. Assume-se que o ketchup esta em estado sólido até atingir o  ponto de elasticidade  e tensões acima deste ponto faz com que comece e fluir. Após a tensão ser liberada, o ketchup retorna ao seu estado anterior.

Para simular o comportamento de fluxo e nivelamento após o escoamento, um teste composto de três intervalos é realizado. O primeiro intervalo descreve o comportamento da amostra em repouso. O segundo intervalo (escoamento) mostra a  decomposição estrutural  e o terceiro apresenta a regeneração estrutural. Usando testes oscilatórios, as configurações no primeiro e terceiro intervalos são uma frequência angular constante e um valor de deformação constante dentro da faixa viscoelástica linear. O segundo intervalo é realizado através da rotação em uma taxa de cisalhamento constante que simula o processo de cisalhamento quando o material de amostra é despejado para fora de recipientes ou colocado dentro deles.

Esse teste exige um reômetro equipado com um sistema de controle de temperatura Peltier.

Leite em pó

O leite em pó é normalmente usado como item de suprimento alimentar básico em situações nas quais não há leite fresco, de forma que qualidade confiável e consistente é essencial para a viabilidade do produto. Ainda assim, sua qualidade pode variar bastante dependendo da matéria-prima (o leite fresco) e do processo de fabricação. Até se tornar um pó estável, o leite precisa passar por diversas etapas de processamento que apresentam diferentes desafios tecnológicos. O último desses é descarregar o pó da torre de secagem de pulverização. Essa etapa de descarga muitas vezes causa problemas porque o leite em pó é, no geral, bastante coeso e, ainda mais importante, as paredes da tremonha podem ser uma fonte de fricção, causando interrupções no fluxo.

Teste reológico em leite em pó

Uma maneira de monitorar o comportamento de fluxo é usar um reômetro com uma célula de pó para medição da fricção de parede. As medições de fricção de parede possibilitam que um ângulo de fricção de parede seja calculado, o qual indica se um pó pode ser descarregado de uma tremonha de forma homogênea. Um ângulo menor de fricção de parede indica que um pó se prenderá menos às paredes e será descarregado com maior facilidade.

Esse teste exige um reômetro que possa processar reologia de pós.