Interpretación de propiedades texturales de geles de gelatina a partir de la mecánica de materiales blandos

L. A. FASCE; M. CZERNER

Mar del Plata

Congreso; XVI Congreso de Argentino de Ciencia y Tecnología de Alimentos (XVI Cytal); 2017

Los geles de gelatina encuentran aplicaciones de tipo estructural en diversas áreas, como alimentos, farmacia y biomedicina, entre otras. Por su simplicidad, estos geles pueden ser considerados materiales modelo para el estudio de su comportamiento mecánico y su relación con las propiedades texturales. El objetivo de este trabajo fue interpretar las diferencias observadas en el Análisis de Perfil de Textura en función de la velocidad de ensayo y nivel de deformación, a partir de la determinación de parámetros mecánicos intrínsecos que se relacionan con la estructura del material. Se trabajó con geles de gelatina bovina 20% p/p, obtenidos mediante disolución de la gelatina Liofilizada en buffer pH 7 a 50 ºC durante 15 min y almacenamiento a 4 ± 1 ºC durante 48h. Se llevó a cabo la caracterización del comportamiento tensión-deformación a grandes deformaciones mediante ensayos de compresión uniaxial a distintas velocidades de deformación (5 a 100 mm/seg), observando un efecto de esta variable sobre los valores de tensión y deformación de ruptura (σB, εB) del material. El aumento en la velocidad de ensayo llevó a un desplazamiento de σB y εB hacia mayores valores. El comportamiento tensión deformación es de tipo plástico no lineal, presentando endurecimiento por deformación. Se utilizó el modelo constitutivo de Ogden de primer orden para obtener los parámetrosmecánicos intrínsecos, módulo de corte (μ) -relacionado con el módulo elástico (E≈3μ)- y capacidad de endurecimiento por deformación (α). Estos parámetros fueron independientes de la velocidad de ensayo, siendo μ=23.06 kPa y α=4.03. Se realizaron ensayos de macroindentación con punta flat de 10 mm de diámetro, hasta una penetración de 4mm sobre la superficie del material. En esta configuración de ensayo, los valores de μ fueron similares a los obtenidos a partir de compresión uniaxial mientras que se determinaron menores valores para α. Esto se debe al menor nivel de deformación alcanzado en este ensayo, que no permite la manifestación del endurecimiento por deformación. Por otra parte, se estudió el comportamiento a fractura mediante ensayos de wire cutting a distinta velocidad (5 a 100mm/min), a partir de los cuales se obtuvo la tenacidad del gel (Gc). El aumento de la velocidad llevó a un cambio en el modo de propagación de la fractura, modificando la superficie de fractura desde un patrón estriado a un patrón liso, así como a un aumento de los valores de Gc medidos de 5.7 a 12.8 /m. Finalmente, se realizó el Análisis del Perfil de Textura utilizando velocidades de ensayo entre 5 y 100 mm/min y niveles de deformación entre 30 y 80%. Se observó a niveles de deformación por debajo de la ruptura del material, una disipación de energía del primer al segundo ciclo que puede asociarse al reordenamiento de la estructura debido a la movilidad de las cadenas. Este fenómeno se relaciona con la capacidad de endurecimiento, que se encuentra a su vez ligada al nivel de deformación alcanzado. El empleo de distintas velocidades de ensayo impactó principalmente en el parámetro fracturabilidad. Los resultados obtenidos demuestran que los ensayos instrumentales no convencionales brindan información que permite entender y predecir efectos de variables de ensayo empleados en test de textura convencionales. Se espera que el análisis integrador de los mismos contribuya al conocimiento de la relación estructura-textura.