Universidade Federal de São João del Rei

Prática II:Prática II:ReologiaReologia

Bianca Augusta Pereira de PaulaJuliana Alves dos Santos Silva

Raiany Thaimeny NerySarah Ribeiro Furtado Pereira

Thaiane Pinto Moreira

DivinópolisAbril/2014

Introdução

A reologia é o estudo da deformação e do escoamento da matéria. A deformação ocorre no caso da matéria estar no estado sólido, e o escoamento, quando a matéria está no estado líquido. A propriedade reológica de interesse no caso dos sólidos é a elasticidade e no caso dos líquidos é a sua viscosidade. No entanto, os materiais não podem ser diferenciados em sólidos ou líquidos com clareza, de modo que a propriedade reológica de interesse nestes casos é a viscoelasticidade. Esta, por sua vez, foi idealizada por Bingham (1922) e constitui um fenômeno caracterizado pela existência de um valor residual para a tensão de cisalhamento, o qual deve ser excedido para que o material apresente um comportamento viscoso.

Se um material é um sólido hookeano (ideal), uma dada tensão aplicada corresponde à uma deformação, independente do tempo, e a energia aplicada é recuperada com o corpo voltando à sua forma original. Para um fluido perfeitamente viscoso, não há recuperação de energia, sendo esta dissipada com a deformação permanente do material. Sistemas reais comportam-se como sólidos e líquidos, logo, para um material viscoelástico, uma parcela da tensão aplicada poderá ser parcialmente recuperada, devido às propriedades elásticas, enquanto parte dela poderá ser dissipada devido às propriedades viscosas.

Este comportamento está associado a composições que possuem interações partícula-partícula acentuadas, que são considerados fluidos como lamas e polpas de frutas com concentração de sólidos elevada, acima de um valor crítico. Estes fluidos, antes de escoarem como um fluido newtoniano, comportam-se como um sólido plástico, possuem tensão residual, e são chamados de fluidos viscoplásticos ideais. A viscoplasticidade é um fenômeno dependente do tempo que só ocorre em sistemas poliméricos. Os fluidos poliméricos apresentam comportamento não-newtoniano em soluções diluídas, sendo possível verificar que, em repouso, as moléculas do polímero podem assumir uma posição equilibrada de formas (conformação) e, aleatória de orientações (configurações). Sob cisalhamento, estas moléculas mudam de forma e se afastam da posição de equilíbrio. As várias moléculas se alinham com as suas vizinhas, reduzindo a aleatoriedade do sistema molecular, tomando uma orientação global típica de sólidos, originando o comportamento viscoelástico.

Ainda se deve considerar as interações intermoleculares ou pontos de junção que se movem ao longo da molécula sob deformação. A possibilidade da formação de uma rede temporária torna possível estabelecer uma deformação permanente, reduzindo a “memória” elástica do material. O cisalhamento irá aumentar a velocidade de redução de junções já existentes e diminuir a formação de novas junções. Assim, o comportamento é dependente do tempo devido ao tempo necessário para que o equilíbrio dos pontos de junção seja novamente alcançado.

A pseudoplasticidade é caracterizada pela diminuição da viscosidade, fenômeno que ocorre à medida que aumenta a taxa de deformação aplicada no sistema, já a tixotropia é caracterizada pelo decréscimo da viscosidade aparente do líquido com o tempo de aplicação de uma dada taxa de deformação.

A viscosidade de um líquido está relacionada com a resistência interna oferecida ao movimento relativo das diferentes partes desse líquido. Assim, o conhecimento do comportamento reológico das soluções é essencial para o seu processamento, avaliação, controle de qualidade e aceitabilidade do consumidor. Além de ser medida direta da qualidade do fluido, a viscosidade pode fornecer importantes informações a respeito das mudanças fundamentais na estrutura do fluido durante um determinado processo, como polimerização, emulsificação e homogeneização. Para se avaliar as características de

uma solução ou mesmo realizar o controle de qualidade de um produto alimentício, deve-se fazer testes reológicos a baixa tensão de cisalhamento. As altas tensões de cisalhamento são utilizadas para realizar estudos reológicos das condições do processamento de determinadas soluções ou produtos.

Objetivos

Avaliar a viscosidade de diferentes substâncias; Construir um perfil adequado para cada uma delas, de acordo com os resultados

de viscosidade obtidos.

Metodologia

Materiais:

Amostra de Creme Redutor; Amostra de Creme Hostacerin SAF 5%; Amostra de Pasta d’água; Spindle número 4; Viscosímetro rotativo.

Procedimentos:

No estudo de viscosidade das amostras semissólidas utilizou-se o viscosímetro rotativo e o Spindle número 4 em todos os testes. A primeira amostra analisada foi o creme redutor; preparou-se a amostra e mergulhou-se o spindle verticalmente na mesma, selecionou-se a velocidade de 6 RPM e anotou-se a viscosidade e torque apresentadas no painel do viscosímetro. Em seguida mudou-se a velocidade para 12, 30 e 60 RPM anotando os dados encontrados.

A segunda amostra de pasta d’água foi analisada em relação ao tempo de movimentação do spindle. Na velocidade de 12 RPM a cada 5 segundos, anotou-se as viscosidades encontradas para essa amostra. Em segundo teste também foi realizado com a pasta d’água, forçamos a movimentação da amostra na velocidade de 60 RPM, onde não se pode observar a leitura da viscosidade, pois o aparelho não responde, e em seguida voltamos rapidamente para a velocidade de 12 RPM anotando as viscosidades encontradas a cada 5 segundos.

A terceira amostra de Creme Hostacerin SAF 5% foi analisada primeiramente com velocidade de 12 RPM a cada 5 segundos e, em seguida, a 30 RPM, a cada 5 segundo, anotou-se os valores de viscosidade encontrados.

Resultados

Creme redutor:

Com o spindle de número 4, realizou-se quatro leituras da viscosidade em função da velocidade de rotação do spindle. Foram obtidos os seguintes resultados:

Tabela 1: Leitura da viscosidade do creme redutor com spindle 4 em diferentes velocidades de rotação do spindle.

Velocidade de rotação do spindle Viscosidade (mPa/s)6 RPM 1410012 RPM 1070030 RPM 722060RPM 400

Com os resultados obtidos, construiu-se o gráfico da viscosidade em função da velocidade de rotação do spindle.

Gráfico 1: Viscosidade do creme redutor em diferentes velocidades de rotação do spindle.

Pasta d’água:

Primeiramente, utilizando o spindle número 4, foi realizada a leitura na velocidade de 12 RPM de 5 em 5 segundos. Os resultados obtidos estão apresentados na tabela 2.

Tabela 2: Leitura da viscosidade da pasta d’água com spindle 4 na velocidade de 12 RPM:

Tempo (s) Viscosidade (mPa/s)5 1780010 2015015 2200020 2370025 2535030 2690035 2835040 3125045 3390050 3630055 38450

60 4030065 4195070 43950

Em seguida, alterou-se a velocidade para 60 RPM, com a intenção de forçar o

motor do aparelho, e então colocou-se novamente na velocidade de 12 RPM, obtendo-se os seguintes resultados.

Tabela 3: Leitura da viscosidade da pasta d’água com spindle 4 na velocidade de 12 RPM, após o motor ser forçado:

Tempo (s) Viscosidade (mPa/s)5 2185010 2760015 3335020 3725025 4025030 4260035 4445040 4565045 48750

Com os resultados obtidos, construiu-se o gráfico da viscosidade em função do tempo, sendo a linha vermelha referente à primeira leitura e a linha azul referente à segunda leitura.

Gráfico 2: Viscosidade da Pasta d’água..

Creme base HOSTACERIN SAF 5%:

Com o spindle 4, primeiramente, foi realizada a leitura na velocidade de 12 RPM de 5 em 5 segundos. Os resultados observados estão relacionados na tabela 4.

Tabela 4: Leitura da viscosidade do Creme base HOSTACERIN SAF 5% com spindle 4 na velocidade de 12 RPM:

Tempo (s) Viscosidade (mPa/s)5 4495010 4530015 45600

Em seguida, alterou-se a velocidade de rotação do spindle para 6 RPM. Os resultados desta leitura estão dispostos na tabela 5.

Tabela 5: Leitura da viscosidade do Creme base HOSTACERIN SAF 5% com spindle 4 na velocidade de 6 RPM:

Tempo (s) Viscosidade (mPa/s)5 7900010 7920015 79400

Com estes resultados, foram então construídos os gráficos de viscosidade do creme base HOSTACERIN SAF 5% nas velocidades de 12 RPM e 6 RPM.

Gráfico 3: Viscosidade do creme base HOSTACERIN SAF 5% na velocidade de 12 RPM.

Gráfico 4: Viscosidade do creme base HOSTACERIN SAF 5% na velocidade de 6 RPM.

Discussão

O primeiro gráfico refere-se à viscosidade do creme redutor, o qual expressa um comportamento não-newtoniano, do tipo pseudoplástico. As substâncias pseudoplásticas começam a fluir quando se aplica uma tensão de cisalhamento; portanto, não apresentam valor de rendimento. Com o aumento da tensão de cisalhamento, a velocidade de cisalhamento aumenta; consequentemente, esses materiais também são chamados de sistemas “de afinamento por cisalhamento”. Acredita-se que isso ocorra quando as moléculas, sobretudo poliméricas, se alinhem longitudinalmente entre si e deslizem umas sobre as outras. Neste tipo de material ocorre uma queda da viscosidade à medida que há aplicação crescente da força de cisalhamento.

Já o segundo gráfico referente à pasta d’água e o terceiro gráfico referente à amostra de creme base HOSTACERIN SAF 5%, se comportam de forma newtoniana, caracterizando-se por ter viscosidades constantes, independentemente da velocidade de cisalhamento aplicada às amostras.

Conclusão

Bibliografia

ANSEL, Howard C; POPOUICH, Nicholas G; ALLEN JR., Loyd V. Farmacotécnica: formas farmacêuticas & sistemas de liberação de fármacos. 6.ed. São Paulo: Premier, 2000. 568 p.

AULTON, Michael E. Delineamento de formas farmacêuticas. 2.ed. Porto Alegre: Artmed, 2005. 677 p. Campus Divinópolis.