LABORATORIO DE VISCOSIDADI. INTRODUCCINLa reologa es el estudio del comportamiento de las substancias cuando experimentan un esfuerzo mecnico (deformacin) bajo diferentes condiciones externas. Se usa para describir la consistencia de diferentes productos y normalmente es definida por dos componentes: viscosidad y elasticidad (Steffe JF-1996).La viscosidad se mide determinando el esfuerzo tangencial requerido para desplazar las partculas en el material con una velocidad especfica de deformacin. La viscosidad se obtiene como resultado de la relacin entre el esfuerzo tangencial y la deformacin de corte. La viscosidad depende en gran parte de las condiciones ambientales tales como temperatura y presin. La medida de la viscosidad ha ido ms all del campo de la investigacin e incluso del laboratorio, entrando progresivamente en el campo del control industrial.El comportamiento reolgico de fluidos alimenticios es complejo y es influenciado por numerosos factores, como la viscosidad aparente, velocidad de cizalla, temperatura, contenido de humedad, historia trmica y esfuerzo de cizalla. El umbral de fluencia es definido como el esfuerzo de cizalla mnimo requerido para iniciar el flujo. La existencia del umbral de fluencia ha sido desafiado usando el argumento que todo fluye dado suficiente tiempo o un equipamiento de medicin muy sensible (Steffe, 1996).

II. MARCO TERICOEl viscosmetro rotacional es un equipo para la determinacin de la viscosidad por el principio rotacional; consiste en la rotacin de un husillo sumergido en la muestra y una velocidad constante. La resistencia generada por el producto sobre el husillo es directamente proporcional a la viscosidad. Se trata de un equipo muy verstil utilizado en laboratorio de control de calidad y lneas de produccin industriales.El viscosmetro rotacional funciona por el pio de rotacin de un cilindro o bien un disco sumergido en el material que se debe probar, midiendo la fuerza de torsin necesaria para superar la resistencia viscosa de la rotacin. El cilindro o disco (husillo) esta acoplado con un muelle a un motor que gira a una velocidad determinada. El ngulo de desviacin del eje se mide electrnicamente dando a la medida de fuerza de torsin.

A partir de las medidas de fuerza de torsin, da la velocidad del eje y de sus caractersticas, el viscosmetro nos da una lectura directa de la viscosidad en centipoises (mPa.s). El equipo dispone de varios husillos y de una gama amplia de velocidades, que permite medir viscosidades dentro de un intervalo grande. Para cualquier lquido de viscosidad determinada, la resistencia al avance crece proporcionalmente a la velocidad de rotacin de un husillo o del tamao del mismo. El viscosmetro est construido para tener en cuenta la velocidad seleccionada y el tipo de husillo seleccionado para dar los resultados en cP. Las combinacin de velocidades y husillo, permiten elegir una escala ptima para cualquier medicin, dentro de la gama del aparato.III. METODOLOGAPrimero se coloca el husillo, el cual vara de acuerdo a la viscosidad del material, para materiales muy viscosos se usa un husillo ms delgado el cual va dentro del contenedor.Luego la muestra, se coloca dentro del contenedor y se introduce dentro el husillo; el nivel del lquido tiene que llegar al punto de inmersin (marca) de cada husillo.Luego se selecciona la velocidad del motor (rpm) y se pulsa START y el aparato nos da una medida (inmediatamente o al cabo de unos segundos, el tiempo de estabilizacin). Si al hacer la lectura aparece ERROR, es una advertencia de que sobrepasa el % mximo de la escala y se debe cambiar el husillo elegido. Si aparece (1, 2, 3) % es porque el motor no registra bien el esfuerzo y si las lecturas son de 80, 90, 95 es porque se est sobre esforzando.As se realiz el clculo para cada una de las muestras empleadas, aunque en el caso del yogurt se trabaj a tres temperaturas diferentes.

IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES

ACEITE: T = 29.8CHusillo: LCP

CUADRO 1: Medida de los valores del husillo y contenedorLRiRi^2Re

0.0910.01260.000158760.0138

CUADRO 2: Datos de la muestra de aceite

N(rpm)(10-3 PaS)%feN(S-1)(PaS)dv/dt

251.681.60.209440000.051680003.71105E-050.408822477.91065157

2.548.641.90.261800000.048640004.36594E-050.480967629.88831446

347.642.20.314160000.047640005.13142E-050.5652951611.8659773

445.282.80.418880000.045280006.50296E-050.7163886115.8213031

545.123.50.523600000.045120008.09998E-050.892321519.7766289

644.644.10.628320000.044640009.61657E-051.0593944623.7319547

1043.686.81.047200000.043680000.0001568291.727686339.5532578

1243.368.11.256640000.043360000.0001868162.0580351147.4639094

2039.5222.22.094400000.039520000.0002837863.126289579.1065157

3042.6219.73.141600000.042620000.000459075.05727955118.659773

5042.433.25.236000000.042400000.0007611688.38529066197.766289

6041.4438.86.283200000.041440000.0008927219.83452203237.319547

10041.1264.210.472000000.041120000.00147637916.2642996395.532578

Figura 1. Velocidad de cizaa vs esfuerzo del Aceite a 29.8.1C.

Aulton,(2004) menciona que la definicin cuantitativa de viscosidad corresponde a Newton, que fue el primero que comprendi que la velocidad de flujo era directamente proporcional a la tensin aplicada, as se denomina fluidos newtonianos a los fluidos simples que cumplen la relacin y no newtonianos a los que no la cumplen.

Al analizar la figura 1 podemos notar que cumple el aceite con las caractersticas de un fluido newtoniano, esta muestra tambin la ecuacin de la tendencia lineal de la curva en donde el valor de la pendiente es el de la viscosidad es decir 0.9997Pa.s.

MAYONESA: T:31.7

Husillo: TR10 CUADRO 3: Medida de los valores del husillo y contenedorLRiRi^2Re

0.0280.00550.000030250.0095

CUADRO 4: Datos de la muestra de mayonesaN(S-1)(PaS)dv/dtraiz Traiz dv/dy

0.10472242.60.00127779240.1022390.989704215.49523280.99483878

0.157084700.00371328697.7414621.484556326.41479631.2184237

0.20944347.50.00366061687.844421.979408426.22678821.4069145

0.2618274.40.00361321678.9370832.4742605126.05642111.57297823

0.314162280.00360267676.9576742.9691126126.01841031.72311132

0.41888173.20.00364902685.6670713.9588168126.18524531.98967756

0.5236141.30.00372118699.2260194.9485210126.44288222.22452714

0.62832118.80.00375436705.4611555.9382252126.56051872.43684739

1.047275.80.00399244750.1957859.8970420227.38970223.14595646

1.2566464.10.00405143761.28047211.876450427.59131153.44622263

2.094441.40.00436113819.47507919.79408428.62647514.44905429

3.141629.70.00469296881.82644429.691126129.69556275.44895642

Figura 2. Velocidad de cizaa vs esfuerzo de la mayonesa 31.7C

La reologa de mayonesas ha sido investigada por varios autores debido a su importancia en la eleccin de la formulacin, condiciones de proceso, y control de calidad. La mayonesa presenta un umbral de fluencia, un comportamiento pseudoplstico y caractersticas tiempo dependientes (Liu et al., 2007).

MAYONESA: T:35.5Husillo: TR10 CUADRO 3: Medida de los valores del husillo y contenedorLRiRi^2Re

0.0280.00550.000030250.0095

CUADRO 4: Datos de la muestra de mayonesa

N(rpm)(10-3 PaS)%feN(rad/s)(PaS)dv/dt

160180060.10.10472601.80.003169719595.6037230.98970376

1.539900059.80.157083990.003152337592.3377011.48455564

229830059.60.20944298.30.00314233590.4572641.97940752

2.524210060.50.2618242.10.00318789599.0182012.4742594

320270060.80.31416202.70.003202901601.8388572.96911128

415580062.30.41888155.80.003282434616.7833843.95881504

512720063.60.5236127.20.003349852629.4515924.9485188

610780064.70.62832107.80.003406737640.1403925.93822256

106950069.51.047269.50.003660609687.8441149.89703761

1259100711.2566459.10.003735401701.89790711.8764451

203870077.52.094438.70.004076707766.03071119.7940752

302790083.73.141627.90.004408532828.38204829.6911128

501880094.25.23618.80.00495104930.32153549.485188

601630098.26.283216.30.005151188967.93027859.3822256

Figura 3. Velocidad de cizaa vs esfuerzo de la mayonesa 35.5CEl comportamiento reolgico de la mayonesa es muy complejo. Es un material que no cumple la ley de Newton de la viscosidad, pudiendo exhibir una variedad de efectos tales como umbral de fluencia y dependencia del tiempo y de la velocidad de cizalla. Adems, sus propiedades pueden depender de la historia previa tanto trmica como de cizalla a la que ha sido sometida. Para caracterizarla no es suficiente con definir su comportamiento frente a la velocidad de cizalla, sino que es necesario determinar su dependencia con el tiempo de cizalla y el grado de componente elstica, responsable de la memoria que posee de deformaciones pasadas (Garca et al., 1988).

MAYONESA: T:40CHusillo: TR10 CUADRO 3: Medida de los valores del husillo y contenedorLRiRi^2Re

0.0280.00550.000030250.0095

CUADRO 4: Datos de la muestra de mayonesaN(rpm)(10-3 PaS)%feN(S-1)(PaS)dv/dt

154880054.80.10472548.80.00156725394.8325590.71944708

1.535170052.70.15708351.70.00275537694.1522881.97370568

226580053.10.20944265.80.00277652699.4812932.63160757

2.521550053.80.2618215.50.00281387708.889293.28950947

318080054.20.31416180.80.00283293713.6919743.94741136

413900055.60.418881390.00290396731.5869065.26321515

514420057.10.5236144.20.00376575948.6945316.57901894

69730058.30.6283297.30.00304916768.1662517.89482272

106320063.21.047263.20.00330091831.58799413.1580379

125400064.81.25664540.00338447852.64085415.7896454

203550071.12.094435.50.0037083934.22068926.3160757

302560076.83.141625.60.004011231010.5373139.4741136

501720086.55.23617.20.004491741131.5912665.7901894

601510090.66.283215.10.0047321192.1182378.9482272

Figura 4. Velocidad de cizaa vs esfuerzo de la mayonesa 35.5C

Las mayonesas son emulsiones o/w con un contenido mnimo en aceite del 65%.

El aumento del contenido en aceite eleva las caractersticas elsticas de la emulsin (Kiosseoglou, V. D. y Sherman-1983)

YOGURT: 31.4 C

CUADRO 5: Medida de los valores del husillo y contenedorLRiRi^2Re

0.0910.00550.000030250.0095

CUADRO 4: Datos de la muestra de yogurtN(rpm)(10-3 PaS)%feN(S-1)(PaS)dv/dt

116760033.50.10472000167.600000000.00067744147.03543520.87729973

1.511040033.10.15708000110.400000000.00066936145.28083571.3159496

28150032.60.2094400081.500000000.00065885142.99985641.75459947

2.56620033.10.2618000066.200000000.00066895145.19310572.19324933

35660033.90.3141600056.600000000.00068634148.96549462.6318992

44520036.10.4188800045.200000000.00073080158.61579163.50919893

537000370.5236000037.000000000.00074777162.30045054.38649866

63240038.80.6283200032.400000000.00078577170.5470685.2637984

1022500451.0472000022.500000000.00090945197.39243988.77299733

121910045.91.2566400019.100000000.00092643201.077098710.5275968

201350053.22.0944000013.500000000.00109135236.870927817.5459947

30960058.43.141600009.600000000.00116410252.66232326.318992

50650065.75.236000006.500000000.00131366285.122413143.8649866

60580064.76.283200005.800000000.00140662305.300306952.637984

100400081.210.472000004.000000000.00161681350.91989387.7299733

2007008920.944000000.700000000.00056588122.8219626175.459947

Figura 4. Velocidad de cizaa vs esfuerzo del yogurt

Segn Schelhaas y Morris (1985) en la caracterizacin reolgica de yogurt han demostrado que el yogurt es un fludo que exhibe un comportamiento no Newtoniano de tipo pseudopltstico con un esfuerzo de cedencia.

As tambin Ibarz y Barboza (2005), mencionan que en el caso de fluidos newtonianos, la expresin que correlaciona la viscosidad con la temperatura es una ecuacin tipo Arrhenius. Los alimentos fluidos durante todo el proceso de elaboracin, almacenamiento, transporte, venta y consumo, estn sujetos a variaciones continuas en su temperatura; es por ello, que resulta importante conocer las propiedades reolgicas de los productos en funcin de la temperatura.

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