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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2011.tde-11092012-080037
Document
Author
Full name
Bruno Peruchi Trevisan
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2011
Supervisor
Committee
Fontes, Sergio Rodrigues (President)
Ditchfield, Cynthia
Viotto, Luiz Antonio
Title in Portuguese
Avaliação da tensão superficial, parâmetros reológicos e atenuação acústica de suspensões de açaí
Keywords in Portuguese
Açai
Atenuação acústica
Microfiltração
Reologia
Suspensões
Tensão superficial
Abstract in Portuguese
Nesta pesquisa teve-se como objetivo estudar as propriedades físicas de polpas de açaí disponíveis comercialmente, tais como: pH, condutividade, viscosidade, tensão superficial e atenuação acústica, em função da temperatura e de particulados presentes na suspensão de açaí. Foram selecionadas quatro marcas comerciais de polpa de açaí originárias da região norte do Brasil. As amostras foram estudadas na forma pura (sem diluição) e diluídas. As análises de tensão superficial foram conduzidas utilizando o tensiômetro da Sensadyne (modelo QC6000) na faixa de temperatura de 15ºC a 60ºC. Observou-se uma variação da tensão superficial entre as marcas estudadas e em todos os casos a polpa de açaí diluída apresentou tensão superficial superior à polpa pura. Para valores de temperatura maiores que 45ºC, a tensão superficial aumentou com a temperatura para duas marcas estudadas. A verificação da atenuação e do tamanho de partículas foi realizada utilizando a técnica de espectroscopia de atenuação acústica com o equipamento APS-100 (Matec Applied Science, Northborough, USA). A polpa diluída apresentou uma menor atenuação com relação à polpa pura. As polpas de açaí, pura e diluída, apresentaram partículas com tamanho inferior a 0,6 µm de diâmetro, sendo que a polpa pura apresentou partículas com diâmetros maiores. Na investigação reológica foram utilizados reômetros rotacionais (Modelo DVIII+) da marca Brookfield com geometrias de cone-placa e cilindros concêntricos na faixa de temperatura de 15ºC a 60ºC. Os reogramas obtidos foram ajustados aos modelos de Ostwald-de-Waale (Lei da Potência) e Herschel-Bulkley, sendo que o melhor ajuste foi obtido com o modelo de Lei da Potência. Todas as amostras estudadas apresentaram comportamento reológico não-Newtoniano, com características de fluidos tixotrópicos. Foi investigado também o comportamento reológico de polpas de açaí tratadas enzimaticamente para posterior processamento por microfiltração tangencial. As enzimas comerciais Pectinex Ultra SP-L, Biopectinase KK Plus e Ultrazym AFPL foram avaliadas separadamente e a respectiva eficiência foi analisada pela redução da viscosidade no reômetro rotacional com a geometria de cone-plana. A enzima comercial Ultrazym foi mais eficiente na redução da viscosidade aparente da polpa de açaí, sendo que as enzimas Pectinex e Biopectinase não apresentaram alteração significativa da viscosidade. A análise da viscosidade aparente dos produtos (permeado e retentado) da microfiltração utilizando membranas cerâmicas comerciais de 0,8 e 0,2 'mü'm foi feita utilizando o reômetro rotacional com a geometria de cone-placa, na temperatura de 25ºC. Para o processamento por microfiltração sem tratamento enzimático, o retentado apresentou valores de viscosidade aparente superior ao permeado e à polpa diluída, enquanto que a polpa diluída apresentou viscosidade aparente superior ao permeado. Na microfiltração com tratamento enzimático a polpa diluída apresentou viscosidade aparente inferior ao permeado, comportamento observado para as duas membranas estudadas (0,8 e 0,2 'mü'm). Com os resultados obtidos foi possível verificar a grande variação nas propriedades físicas de polpas comerciais de açaí e com isso, a importância de se realizar tais medidas para a otimização de processos como a microfiltração tangencial.
Title in English
Analysis of surface tension, ultrasound attenuation and rheological parameters of açai' suspensions
Keywords in English
Açai pulp
Acoustic attenuation
Microfiltration
Rheology
Surface tension
Suspensions
Abstract in English
The main objective of this research was the study of physical properties of commercial types of açaí pulp; including pH, electric conductivity, viscosity, surface tension and acoustic attenuation as a function of temperature and particulates of açaí suspension. Four types of açaí pulp from north region of Brazil were selected. The samples were analyzed in pure (undiluted) and diluted form. Surface tension was measured with Sensadyne tensiometer (model QC6000) in the temperature range: 15º to 60º Celsius. In all types of pulp studied the surface tension of diluted sample was higher than pure sample. For temperatures above 45º Celsius surface tension increased for two types of açai pulp studied. Acoustic attenuation and particle size of samples were analyzed with the equipment APS-100 from Matec Applied Science, Northborough, USA. Acoustic attenuation of diluted samples is smaller for pure samples; the açaí pulp (pure and diluted) has particle sizes below 0,6 µm and the particle sizes of the pure samples were larger than the diluted samples. Brookfield/USA rotational rheometers (Model DVIII+) was employed for rheological analysis with two geometries: cone-plate and concentric cylinders in the temperature range: 15º to 60º Celsius. The rheological behavior was adjusted by Ostwald-de-Waale model (or Power-law model) and Herschel-Bulkley model; the Ostwald-de-Waale model showed a better fit. All brands of pulp studied presented non-Newtonian behavior with tixotropic characteristics. It also investigated the rheological behavior of açaí pulp treated enzymatically for later processing by tangential microfiltration. The commercial enzymes: Pectinex Ultra SP-L (Novozymes - Bagsvaerd, Dinamarca), Biopectinase KK Plus (Kerry Bio-Science) and Ultrazym AFPL (Novozymes - Bagsvaerd, Dinamarca), were utilized to reduce viscosity and the effect was evaluated with the cone-plate geometry of the Brookfield/USA rheometer (Model DVIII+). The data shows that the Ultrazym enzyme was the best option for viscosity reduction of açaí pulp, and the other presented no changes in the viscosity. The viscosity of the retentate and permeate from the microfiltration process (membranes with cut-off 0,8 and 0,2 µm) was determined with the cone-plate geometry of the Brookfield/USA rheometer (Model DVIII+) at 25º Celsius. In microfiltration process without enzymatic action, the apparent viscosity of retentate was always higher than the retentate from diluted pulp. With the results we observed the large variation in physical properties of commercial açaí pulp and thus, the importance of carrying out such measures for the optimization of processes such as tangential microfiltration.
 
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Publishing Date
2012-09-25
 
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