CLASIFICACION DE REOLOGIA DE FLUIDOS ALIMENTARIOS
Se puede hacer una primera distinción entre alimentos con comportamiento
newtoniano y no newtoniano, según obedezcan a la ley de Newton de la viscosidad o no. Para
los fluidos newtonianos la función viscosidad es constante, siendo precisamente su valor el de
la viscosidad newtoniana. En los fluidos no newtonianos ya no se puede hablar de la
viscosidad ya que la relación entre el esfuerzo y la velocidad de deformación no es constante
en este caso se define la viscosidad aparente la cual es función de la velocidad de
deformación.
Una segunda clasificación distingue los fluidos dependientes e independientes del
tiempo. Los fluidos cuyo comportamiento solo depende del esfuerzo cortante se denominan

independientes del tiempo y su viscosidad a una determinada temperatura sólo depende de la
velocidad de deformación. Los fluidos dependientes del tiempo son aquellos cuya viscosidad
depende ademas del gradiente velocidad del tiempo que actúa dicho gradiente. 22
Ademas, hay un tipo de alimentos que tienen un comportamiento intermedio entre
fluido viscoso y sólido elastico, son los denominados fluidos viscoelasticos.
Se puede realizar una clasificación de los fluidos alimentarios según el siguiente
esquema:
A) - Comportamiento independiente del tiempo
1) - Fluidos newtonianos
2) - Fluidos no newtonianos
a) - Plasticos
b) - Pseudoplasticos
c) - Dilatantes
B) - Comportamientodependiente del tiempo
1) - Fluidos tixotrópicos
2) - Fluidos antitixotrópicos o reopécticos
C) - Comportamiento viscoelastico
Figura 1-10
A) - COMPORTAMIENTO INDEPENDIENTE DEL TIEMPO
A.1) COMPORTAMIENTO NEWTONIANO
Es el comportamiento de aquellos fluidos que cumplen la ley de Newton de la
viscosidad la cual indica que cuando un fluido es sometido a un esfuerzo cortante dicho
esfuerzo es directamente proporcional al gradiente de velocidad de deformación, siendo la
viscosidad la constante de proporcionalidad. La viscosidad de fluidos newtonianos es
únicamente función de la temperatura y composición siendo independiente del tiempo, la
velocidad de formación y la historia de ésta. Ejemplos de fluidos newtonianos son: soluciones
azucaradas, zumos de frutas clarificados y despectinizados, leche, etc. (Rao, 1977).
A.2) COMPORTAMIENTO NO NEWTONIANO
El comportamiento reológico de este tipo de fluidos queda completamente
caracterizado por una simple relación entre el esfuerzo aplicado y la velocidad
de deformación a una determinada temperatura. Esto es debido a que la viscosidad sólo
depende del gradiente velocidad.
Este grupo de fluidos engloba tres comportamientos diferenciados: Plastico,
Pseudoplastico y Dilatante.
A.2.1) FLUIDOS CON COMPORTAMIENTO PLASTICO
Estos fluidos tienen un umbral mínimo de fluencia ('yield stress') que se debe superar
para que empiecen a fluir.
Dichos fluidos en reposo presentan una estructura tridimensional conuna rigidez
suficiente para soportar cualquier esfuerzo aplicado que sea inferior al umbral de fluencia. Si 23
el esfuerzo aplicado es mayor, esta estructura se rompe y el fluido comienza a fluir. Si dicha
fuerza deja de actuar o toma un valor por debajo del umbral de fluencia, la estructura se
reconstituye. Es muy importante el calculo de este umbral de fluencia para conocer cual es el
esfuerzo mínimo que se debe aplicar para que empiecen a fluir este tipo de fluidos.
A.2.2) FLUIDOS PSEUDOPLASTICOS ('Shear thinning')
En este tipo de fluidos la viscosidad aparente disminuye al aumentar la velocidad de
deformación.
Los alimentos que presentan este tipo de comportamiento se caracterizan por tener
partículas de forma irregular dispersas en la fase líquida. En reposo estas partículas se
encuentran desordenadas, lo cual origina una gran resistencia interna al flujo. A medida que
aumenta la velocidad de deformación, las partículas se orientan en la dirección del flujo
disminuyendo así la resistencia al deslizamiento y por lo tanto también disminuye la
viscosidad.
Este tipo de comportamiento es muy usual en los fluidos alimentarios, siendo quizas
el comportamiento no newtoniano el mas común. Ejemplos de fluidos pseudoplasticos son:
zumos de frutas concentrados clarificados, purés de frutas y vegetales, concentrados de
proteínas, yema de huevo con sal, etc. (Rao, 1977).
A.2.3) FLUIDOS DILATANTES ('Shear thickening')
En este tipo de fluidossu viscosidad aparente aumenta al hacerlo la velocidad de
deformación.
Estos fluidos cuando se someten a gradientes bajos de velocidad, las partículas estan
suficientemente empaquetadas para que el líquido llene los huecos entre partículas actuando
como lubrificante y haciendo por lo tanto, que la viscosidad sea baja. Al aumentar la
velocidad aumentan también los huecos y no hay suficiente líquido para lubrificar el roce de
las partículas aumentando por lo tanto, la viscosidad aparente.
Este comportamiento se observa muy raramente, se ha observado en cierto tipo de
miel y también en suspensiones de almidón cocinadas (Bagley y Christianson, 1982).
A.3) MODELOS REOLÓGICOS PARA FLUIDOS NO NEWTONIANOS
Ley de la potencia de Ostwald. Esta ecuación relaciona el esfuerzo cortante con la
velocidad de deformación según la expresión: F = K (ý
n
siendo K el índice de consistencia y
n el índice de comportamiento al flujo.
Valores de n < 1 describen el comportamiento de fluidos pseudoplasticos, este
comportamiento se ha observado en diferentes suspensiones alimentarias (Rao et al., 1986;
Rao 1987), Zumos de naranja (Crandall et al., 1982), derivados de tomate (Rao y bourne,
1977); Ibarz et al., 1988), zumos de frambuesa (Ibarz y Pagan, 1987), soluciones de
carboximetilcelulosa (Elfak et al., 1979), yema de huevo (Ibarz y Sintes, 1989) entre otros
muchos productos. Cuando n es mayor que 1 la ley de Ostwald describe el comportamiento
de fluidosdilatantes, este caso se ha observado en el estudio de la reología de mieles de
eucaliptos (Pryce-Jones, 1953; Jimenez et al., 1987), suspensiones de almidón (Bagley y 24
Chirstianson, 1982), crema de cacahuete (Rha, 1978)
Ecuación de Bingham (1922). Este es un modelo utilizado para describir el
comportamiento plastico, en él aparece un umbral de fluencia que debe superarse para que el
alimento empiece a fluir. La expresión de Bingham es la siguiente: F = F0 + η´ (
donde F0 es el umbral de fluencia y η es la viscosidad plastica.
Este modelo se ha aplicado en el estudio del comportamiento de suero de puré de
albaricoque (Costell et al., 1982; Costell et al., 1985), zumos naturales de manzana (Ibarz y
Casero, 1987), geles de pectina (Fiszman et al., 1984).
Ecuacion de Herschel-Bulkley(1926). F = F0 + KH(ý)
n
Este modelo puede considerarse como una generalización de la ley de la potencia en la que se
incluye un nuevo parametro que es el umbral de fluencia (F0). KH, es el índice de consistencia
y n, es el índice de comportamiento al flujo. Esta ecuación se ha utilizado en el estudio
reológico de zumos de naranja (Crandall et al., 1982), purés de albaricoque (Costell et al.,
1982), clara de huevo (Tung et al., 1970), zumos de kiwi (Ibarz et al., 1995). Los parametros
reológicos de bastantes alimentos semilíquidos se ajustan a esta ecuación de HerschelBulkley (Barbosa y Peleg, 1983).
Modelo de Casson(1959). (F
0,5 = KOC + KC(ý)
0,5
Este modelose utiliza mucho para calcular los valores del umbral de fluencia. (KOC
2
ha sido
tomado como umbral de fluencia en numerosos trabajos (Charm, 1963; Tung et al., 1970;
Rao et al., 1981). Este modelo se ha utilizado en el estudio del comportamiento de chocolate
fundido (Chevalley, 1975), clara de huevo (Tung et al., 1970), derivados de tomate (Rao y
Bourne, 1977).
Muchos alimentos semilíquidos que se ajustan a la ecuación de Herschel-Bulkley, se
ajustan también a la ecuación de Casson modificada (Barbosa y Peleg, 1983)
Modelo de Mizrahi y Berk (1972) Este modelo se basa en el de Casson y fué
concebido para explicar el comportamiento reológico del concentrado de naranja. En este
modelo se considera la interacción de las partículas en suspensión dentro de un disolvente
pseudoplastico. Su expresión es la siguiente:
(F)
0,5 = KOM + KM(ý)
n
en la cual KOM es un término que incluye el umbral de fluencia, que depende de la
concentración de partículas suspendidas y de la concentración de pectinas solubles; por otro
lado KM y n se determinan principalmente por las propiedades del disolvente.
Esta ecuación se ha utilizado en el estudio de zumos de naranja por varios autores
(Mizrahi y Berk, 1972; Crandall et al., 1982; Costell y Duran, 1982).
EFECTO DE LA TEMPERATURA
Para los fluidos newtonianos se utiliza generalmente una ecuación del tipo Arrhenius
que relaciona la viscosidad con la temperatura, en el caso de fluidos no newtonianos se