Aplicação de modelo matemático às propriedades reológicas de géis mistos de agarose e de goma guar

Abstract

APPLICATION OF A MATHEMATICAL MODEL TO THE RHEOLOGICAL PROPERTIES OF AGAROSE-GUAR GUM MIXED GELS.Certain biopolymers are capable of forming physically crosslinked gels in aqueous medium, stabilized by forces such as Coulombic, charge transfer, hydrogen bonding, dipole-dipole, van der Waals, and hydrophobic interactions. The mathematical description of these physical networks are difficult, but should contribute to a better understanding of the gelling process. The Clark and Ross-Murphy model was applied to experimental data for agarose-guar gum mixed systems, in which only agarose is the gelling polysaccharide. A computational routine based on the statistical maximum likehood principle was employed to estimate the f, K and a characteristic parameters. Statistical t-test and F-test were used to analyse the set of parameters.Keywords: agarose-guar gum mixed gels; Clark and Ross Murphy model. ARTIGO INTRODUÇÃONa área de polímeros, a pesquisa de sistemas gelificados desperta interesse, devido às suas aplicações em diversos segmentos industriais. Algumas definições para o processo de gelificação foram propostas 1,2 . Qualitativamente, os sistemas gelificados apresentam como característica comum uma estrutura macromolecular tridimensional contínua, preenchida ou não com excesso de solvente, mas capaz de imprimir propriedades elásticas ao sistema 1 . Os géis poliméricos podem ser subdivididos em três classes principais. A primeira engloba os géis químicos, assim denominados devido à natureza covalente das ligações cruzadas, que dão origem à rede tridimensional. Essas redes são sintetizadas através de diversas rotas e constituem-se em macromoléculas de peso molecular infinito, caracterizadas por um tempo de relaxamento infinito e por um módulo de equilíbrio 3 . Uma segunda classe de gel, na verdade pseudo-gel, é formada a partir de interações topológicas ou entrelaçamentos de cadeias poliméricas fundidas ou em solução concentrada 4 . A adição de excesso de solvente permite a diferenciação visual entre os tipos citados de rede. Enquanto os géis químicos apenas sofrem inchamento, os pseudo-géis transformam-se em soluções mais diluídas.Alguns biopolímeros e polímeros sintéticos são capazes de fornecer géis físicos, com características especiais, que os situam numa classe intermediária. Nesses géis, a rede tridimensional é formada por ligações cruzadas não-covalentes, estabilizadas por forças tão variadas como as eletrostáticas, pontes de hidrogênio, ligações hidrofóbicas, interações dipolodipolo, etc. Além disso, o número e a posição dessas ligações cruzadas flutuam com o tempo e a temperatura 5 .No caso de certos biopolímeros, como a agarose e a κ-carragenana, géis físicos são obtidos a partir de soluções aquosas de concentrações relativamente baixas. A diminuição da temperatura ou a adição de contra-íons induzem à formação da rede e à imobilização de volume considerável de água. Inicialmente, a macromolécula passa da conformação desordenada para uma conformação mais ordenada. Devido a fatores estruturais 6 , regiões da c...