23/12/2014 às 17h57min - Atualizada em 23/12/2014 às 17h57min

Viscosidade em Leite

Definição: Viscosidade de uma substância pode ser definida como a resistência encontrada no fluido no atrito entre as moléculas em contato umas com as outras. A unidade para viscosidade é a poise, nome vindo de Poiseuille, um dos pioneiros na linha de investigação. Reologia é o estudo do comportamento das substâncias quando submetidas a esforços mecânicos sob diversas condições externas. 

Um desses itens é justamente a viscosidade, que é obtida através de modernos viscosímetros e reômetros, uma vez que os mesmos registram os valores obtidos, podendo ser comparados com padrões ou mesmo analisados em controle interno periodicamente.   Segundo a mecânica dos fluidos as substâncias apresentam comportamentos particulares diante da aplicação de uma força de deformação chamada tensão de cisalhamento. Estes comportamentos podem ainda variar com as condições de análise que veremos a seguir. 

No estudo reológico, os materiais são classificados como Newtonianos e não Newtonianos. Os fluidos Newtonianos possuem viscosidade constante, independendo da tensão de cisalhamento aplicada. 

Infelizmente poucos materiais são classificados como Newtonianos, como por exemplo, óleos minerais, soluções de açúcares, glicerina, água, solventes, todos os líquidos com baixa viscosidade, além dos gases. A maioria dos fluidos industriais possui características não Newtonianas, dependendo a que o fluido está submetido. 

A viscosidade de tais materiais, portanto, não é constante, sendo esta a razão pela qual se usa o termo viscosidade aparente. Há uma variação muito grande da viscosidade quando se aumenta ou diminui a velocidade de agitação, chamada de índice de cisalhamento (a tensão de cisalhamento é diretamente proporcional ao índice de cisalhamento). Na maioria dos líquidos e pastas a viscosidade aumenta à medida que se diminui o índice de cisalhamento. 

A menor unidade é o centipoise, sendo a unidade dividida por cem. A viscosidade da água a 20ºC é inferior a um centipoise mas é usualmente considerada como um centipoise. Comparando-se a viscosidade do leite com a da água temos os seguintes dados: 










































 

 

Temperatura (ºC)

 

Leite (centipoises)

 

Água (centipoises)

 

0

 

4,28

 

1,792

 

5

 

3,52

 

1,519

 

10

 

2,80

 

1,308

 

15

 

2,41

 

1,140

 

20

 

2,12

 

1,005

 

25

 

1,85

 

0,894

 

30

 

1,64

 

-


O leite, portanto, é aproximadamente, duas vezes e mais viscoso do que a água. Se bem que a gordura exerça certa influência, é a caseína que contribui em maior proporção do que qualquer outro componente para a viscosidade do leite, através do maior ou menor estado de hidratação da caseína, além da solução parcial das albuminas e globulinas, e de sais e carboidratos. O leite de vaca integral, com um teor médio de gordura de 4,32 % apresenta, em média, uma viscosidade de 1.6314 centipoises e do leite desnatado é de 1.404 centipoises. Já o leite de cabra varia entre 2,1 e 2,5 centipoises e do de ovelha entre 2,4 e 2,7 centipoises. 

A viscosidade do leite pode ser quantificada de várias formas. O método mais comum é o uso de uma pipeta com uma perfuração uniforme e a comparação entre a razão do fluido analisado e um fluido de viscosidade conhecida  (como a água). Uma objeção é feita quanto ao efeito de uma turbulência durante a análise, o que poderia facilitar o escoamento do líquido e um conseqüente resultado errado. Os líquidos podem escorrer muito rápido e  em forma de redemoinho, e conseqüentemente, o líquido na parte central pode mover mais rápido, alterando o resultado. 

O método mais adequado a ser empregado é o que utiliza o viscosímetro.  Ele é um instrumento que mensura a viscosidade através da análise da resistência do líquido contra um sólido, suspenso no líquido, em rotação conhecida em um espaço de tempo. Existem no mercado os viscosímetros digitais que possuem, acoplados a eles, sistemas que fazem o sensoriamento do cisalhamento e do torque resultante da resistência ao movimento rotacional pelo fluido, passando essas informações a um computador para a comparação dos resultados a outras análises. 

O controle da viscosidade é de grande importância nos leites industrializados. No leite condensado e evaporado, por exemplo, determinado grau de viscosidade é necessário para garantir a estabilidade da emulsão(evitando a separação de gordura) e da suspensão (evitando a separação no leite condensado dos cristais de lactose). Uma viscosidade, porém tornando o produto grosso demais, é desagradável, além de apresentar inconvenientes, devendo, portanto, ser evitada. Para isso pré-aquece-se o leite a determinadas temperaturas antes da evaporação ou condensação. Trata-se do fenômeno complexo para o qual foram procuradas várias explicações, entre outras a de que a caseína fica inibida pelo tratamento térmico e aumentando seu estado de hidratação impedindo a formação do gel. Aliás, nos leites evaporados que foram aquecidos a viscosidade diminui à princípio par depois aumentar. 

A viscosidade está, porém, relacionada igualmente com o grau de concentração, composição do leite, etc.(E. F. Deysher, B. H. Webb e G. E. Holm – 1944). 

Sendo a fluidez o recíproco da viscosidade segue um quadro comparativo entre a fluidez do leite e a fluidez da água:

 












































 

 

Temperatura (ºC)

 

Leite

 

Água

 

0

 

0,233

 

0,558

 

5

 

0,284

 

0,658

 

10

 

0,357

 

0,768

 

15

 

0,415

 

0,877

 

20

 

0,473

 

1,000

 

25

 

0,541

 

1,12

 

30

 

0,609

 

1,25

 

 Fatores que afetam a viscosidade do leite: Muitos fatores afetam a viscosidade dos líquidos, onde se pode incluir o leite. Um fator que induz ao aumento da viscosidade é o acúmulo de glóbulos de gordura no produto. A baixa temperatura e o tempo de armazenamento tem também esse efeito, sendo que numa conservação a 4ºC por 24 horas, aumenta em 4% a viscosidade do leite. A agitação mecânica do leite diminui sua viscosidade pela aglomeração dos glóbulos de gordura que se separam no leite em blocos, embora no caso do leite desnatado este efeito não seja significativo pela ausência da gordura. Assim por exemplo, aquecendo o leite até 60ºC diminui, mas aquecendo até 80ºC aumenta a viscosidade do leite após o resfriamento.

A homogeneização do leite aumenta a viscosidade do mesmo, pela melhor distribuição dos glóbulos de gordura no leite (após terem sido quebrados), mas no caso do leite desnatado, ela é diminuída pela quebra da cadeia protéica em  partículas menores, ou peptídeos.

O processo de quebra dos glóbulos de gordura em glóbulos menores aumenta a superfície de contato entre a membrana do glóbulo e a água do leite. Um filme de proteína é absorvido próximo à superfície do glóbulo, que reconstitui a membrana do glóbulo, aumentando a interação deste à água, comparado a um leite não homogeneizado, o que proporciona o aumento da viscosidade.

A temperatura de pasteurização do leite tem pequena influência no abaixamento de sua viscosidade, porém a quebra dos glóbulos de gordura, causada durante a pasteurização, aglomerando-se em seguida, pode altera-la. Mas, quando submetido a alta pressão, há o aumento da temperatura e poderá ocorrer a quebra das cadeias protéicas e afetar a viscosidade.

A diluição do leite com água diminuirá sua viscosidade pela redução do teor de sólidos do produto. Mas será acrescida com o desenvolvimento da acidez no leite ou com o incremento de gordura no mesmo.

O colostro apresenta viscosidade elevada. A alimentação animal exerce importante influência na viscosidade do leite, sendo que no inverno ela se torna mais elevada. Aumenta também durante as 12 horas que se seguem à ordenha e é diretamente proporcional à densidade do leite.

A viscosidade em leite é de pouca importância, sendo mais utilizada para creme, sorvete e outros produtos similares, podendo ser muito importante. O calor transferido durante o resfriamento do produto pode trazer problemas caso ele seja muito viscoso, especialmente quando este é feito em sistema contínuo. Quanto mais viscoso o produto, mais difícil a remoção de resíduos da superfície durante a limpeza, podendo haver acúmulo (caso não seja bem realizada), o que torna-se um foco de contaminação.

Várias publicações de pesquisas realizadas revelam um “age-thickening”, ou um aumento da viscosidade com o tempo de armazenamento, observado em produtos açucarados concentrados onde as proteínas do soro não interferem significativamente, porém diretamente associado com a caseína, no processo do aumento da viscosidade. Estudos também observaram um aumento da viscosidade nesses produtos pelo desenvolvimento de acidez por microrganismos ou pelas respectivas suas enzimas.

Tabela com dados de viscosidade em leite a 20ºC.




























































 

 

AMOSTRA

 

Primeiro dia

 

Terceiro dia

 

Nono dia

 

Décimo segundo dia

 

1

 

16.5

 

17

 

17.5

 

15

 

2

 

16.5

 

17

 

17.5

 

15

 

3

 

16.5

 

17

 

17.5

 

16

 

4

 

16.5

 

17

 

17.5

 

16

 

5

 

16.5

 

17

 

17.5

 

17.5

 

6

 

16.5

 

16.5

 

-

 

-

 

7

 

16.5

 

16.5

 

-

 

-


Fonte: Análises realizadas no laboratório de pesquisa do ILCT. Foram utilizados: AGULHA NÚMERO 1, ROTAÇÃO 100 e FATOR 1. Valores expressos em cP

O aumento de ânions ou cátions no leite condensado tem mostrado quase o oposto do efeito, quando produzido e somado após condensação. O íon fosfatase tem se mostrado uma exceção no incremento da “age-thickening” em todos os casos.

Formas para determinação da Viscosidade:

- Pela pesagem dos volumes: Observa-se a vazão do leite e da água por tempos iguais, pelo viscosímetro de Rischuer, trabalhando com pressão e temperaturas iguais.   Viscosidade = D2 x P/P’

Onde D é a densidade do leite e P e P’ são as massas do leite e da água, respectivamente.

- Viscosímetro de Hoppler: O viscosímetro com esfera é baseado no sistema de medição de Hoppler. Mede o tempo que uma esfera metálica percorre uma distância referência em um tubo inclinado a 80º cheio com o fluido que está sendo analisado. Este processo verifica a viscosidade de substâncias Newtonianas e gases (utilizando uma esfera de vidro).

- Medição de tempos: O viscosímetro de Oswald analisa a viscosidade em relação ao tempo de escoamento do fluido através de um capilar, quando sujeito à força de sua própria massa. O uso deste viscosímetro requer um conhecimento elevado das propriedades reológicas, além das relações teóricas e empíricas para determinar precisamente a viscosidade de substâncias Newtonianas e não Newtonianas. 

Emprega-se o viscosímetro de Ostwald ou outro semelhante que se tenha e o aparato se coloca perfeitamente vertical em banho-maria a temperatura que se vai trabalhar. Mede-se com todo cuidado o tempo transcorrido desde que o nível do líquido (faz-se com leite e água) iguala-se a o outro. Viscosidade = d x t/t’ 

No viscosímetro Michaud, o tempo gasto para a água a 15ºC é de exatamente 100 segundos, o que facilita os cálculos. 

- Viscosímetro de Spindle: O viscosímetro rotacional é atualmente o equipamento mais utilizado na análise reológica de substâncias. Um Spindle é submerso no fluido a ser analisado a uma velocidade constante. A resistência gerada pelo produto no Spindle é diretamente proporcional ao valor de sua viscosidade. Uma grande vantagem deste equipamento é a possibilidade de se trabalhar com diversas combinações Spindle/velocidade de agitação, abrangendo uma faixa de viscosidade muito ampla. Os viscosímetros rotacionais da Fungilab possuem um microprocessador, que apresenta de forma segura e precisa a viscosidade digitalmente em centipoise (cP) num visor de cristal líquido

- Viscosímetro por interferometria óptica em plataforma giratória: Dispositivo para medir a viscosidade de líquidos, que conjuga as funções de um viscosímetro convencional somado ao presente desenvolvimento tecnológico, que permite medidas rápidas e precisas da viscosidade. Isto é feito através da medida interferométrica, usando um laser, da variação temporal da espessura de um filme da amostra sobre uma plataforma em rotação. Conjuga num só equipamento todas as funções e vantagens de um aparelho convencional, somado ao fato de nele ter-se uma medida rápida; onde a amostra não entra em contato com discos ou cones; não há o efeito da parede lateral que são fatores de erro em outros métodos; é aplicável a filmes finos, alcançando espessuras menores que 10 micrômetros; necessita, em geral, de um pequeno volume de amostra (alguns microlitros), que entra em contato com somente uma lâmina descartável; o resultado da medida é absoluto, não necessitando de aferição ou curvas de calibração e, por tratar-se de um método interferométrico, apresenta alta precisão nas medidas de viscosidade cinemática (sendo a viscosidade cinemática definida como o quociente da viscosidade absoluta pela densidade do líquido).

Relações entre a viscosidade e outros valores do leite:

 


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