A fraturabilidade é a tendência de um material a fraturar, esfarelar, rachar, quebrar ou colapsar quando submetido à aplicação de uma quantidade relativamente baixa de força ou impacto, sendo um parâmetro fundamental em testes de fraturabilidade dentro da análise de textura.
Essa propriedade é geralmente observada em produtos com alto grau de dureza e baixa coesividade, sendo uma característica típica na análise de textura de alimentos, especialmente em produtos de panificação, snacks e, de forma geral, produtos considerados “secos”. Por isso, a avaliação da fraturabilidade é amplamente utilizada em controle de qualidade e pesquisa e desenvolvimento (P&D).
A fraturabilidade engloba atributos como esfarelamento, crocância leve (crispiness), crocância intensa (crunchiness) e fragilidade. Um material é considerado frágil quando apresenta alta propensão à fratura sob tensão. Ou seja, possui baixa capacidade de deformação antes de se romper — um comportamento típico avaliado em testes instrumentais de análise de textura — e, normalmente, produz um som característico de estalo no momento da quebra.
Avaliação da fratura em ponto único
Em muitos casos, o objetivo em testes de fraturabilidade é medir, de forma direta, a força necessária para quebrar um material em um ponto específico. Diversos produtos são apresentados no formato de barra sólida e, nesses casos, a chamada resistência à quebra — ou força de ruptura — torna-se um parâmetro essencial dentro da análise de textura.
O ensaio com Three Point Bend Rig (teste de flexão em três pontos) é amplamente utilizado na análise instrumental de textura para simular a quebra de um produto ao meio. Nesse método, a amostra é apoiada em dois suportes posicionados a uma distância adequada, enquanto uma lâmina curva aplica força no centro, promovendo a fratura.
Uma baixa força de ruptura indica um produto que exige pouco esforço do consumidor para ser quebrado, característica desejável em diversas aplicações, como snacks e produtos de panificação. Já a distância no ponto de quebra fornece informações importantes sobre o grau de flexibilidade — ou, de forma oposta, a fragilidade — do material, sendo um indicador relevante nos testes de fraturabilidade e no controle de qualidade.
Outro dispositivo utilizado em testes de fraturabilidade em ponto único é o Crisp Fracture Support Rig, amplamente aplicado na análise de textura de alimentos, especialmente para medir a fraturabilidade de snacks e batatas fritas (crisps). Esse método utiliza um ensaio de penetração, permitindo o posicionamento rápido e preciso da amostra sobre um suporte circular, garantindo repetibilidade nos testes de fraturabilidade.
Durante o ensaio, uma sonda esférica é movimentada em direção à amostra até o ponto de fratura. Esse tipo de teste instrumental de análise de textura permite avaliar com precisão a força necessária para romper o produto, simulando condições reais de consumo.
Normalmente, um lote de 12 amostras é analisado individualmente, sendo calculadas as médias dos valores máximos de força de ruptura e da distância no ponto de quebra. Esses parâmetros fornecem uma medida confiável da fraturabilidade, sendo amplamente utilizados em controle de qualidade e pesquisa e desenvolvimento (P&D) na indústria de alimentos.
O Spaghetti Flexure Rig utiliza uma abordagem alternativa para medir a força necessária para a fratura de um produto, sendo uma solução específica dentro dos testes de fraturabilidade na análise de textura. Nesse método, a amostra é posicionada entre suportes superior e inferior, encaixados em orifícios centralizados, garantindo alinhamento e repetibilidade no ensaio.
O suporte superior está diretamente conectado à célula de carga (load cell), enquanto o suporte inferior é fixado à base do analisador de textura. Esse tipo de teste instrumental de análise de textura permite investigar possíveis fragilidades estruturais do espaguete seco, que podem estar associadas a fatores como danos no grão de trigo duro (durum wheat) durante a germinação ou a processos inadequados de secagem.
As medições obtidas fornecem uma indicação confiável da resistência mecânica do produto, sendo essenciais para avaliar sua adequação às etapas de embalagem e transporte. Dessa forma, os testes de fraturabilidade desempenham um papel estratégico no controle de qualidade e na otimização de processos produtivos na indústria de alimentos.
O método mais amplamente utilizado para caracterizar propriedades de comprimidos é o teste de esmagamento diametral, no qual se mede a força necessária para provocar a ruptura do comprimido ao ser comprimido lateralmente. Esse tipo de ensaio é uma aplicação clássica dentro dos testes de fraturabilidade e da análise de textura, sendo amplamente utilizado tanto no monitoramento em processo quanto em testes de garantia da qualidade ao final da produção.
Medição da fratura em partículas múltiplas (bulk)
A fratura — da qual a crocância é uma consequência direta — representa uma característica complexa de medir na análise de textura de alimentos, principalmente porque o evento de fratura não ocorre de forma idêntica duas vezes, o que dificulta a reprodutibilidade dos testes de fraturabilidade.
Uma abordagem prática e amplamente utilizada consiste em comprimir uma população de partículas ou produtos multiparticulados confinados em um recipiente, como a célula Ottawa (Ottawa Cell). Nesse tipo de teste instrumental de análise de textura, obtém-se uma curva irregular com múltiplos picos, resultante da fratura sequencial de diferentes partículas ou flocos. Cada pico observado corresponde à ruptura de um elemento individual, diferindo significativamente dos ensaios realizados com uma única amostra.
Apesar dessa variabilidade, o método oferece um efeito de média, permitindo a análise de uma porção mais representativa da amostra. Isso resulta em maior repetibilidade e confiabilidade nos dados obtidos, sendo altamente relevante para aplicações em controle de qualidade e pesquisa e desenvolvimento (P&D).
As curvas multipico geradas podem ser analisadas por meio de cálculos específicos no software Exponent Connect, permitindo uma interpretação mais aprofundada dos resultados dos testes de fraturabilidade e contribuindo para a otimização de formulações e processos produtivos.
Revestimentos alimentícios e métodos de coextrusão resultam em uma ampla variedade de produtos com duas ou múltiplas fases. Exemplos típicos incluem gomas de mascar em formato de comprimidos, wafers e biscoitos recheados, que combinam uma camada externa crocante ou crocante-intensa com um interior macio e viscoso, de textura distinta. Essas diferenças estruturais tornam esses produtos especialmente relevantes para estudos de análise de textura de alimentos e testes de fraturabilidade, pois proporcionam experiências sensoriais variadas ao consumidor.
Devido às diferenças nas propriedades físicas e na composição de cada fase, a avaliação instrumental dessas estruturas requer métodos específicos. Utilizando sondas como cilindros de 2 mm, agulhas ou lâminas do tipo craft knife, é possível realizar testes de fraturabilidade capazes de identificar e diferenciar revestimentos frequentemente fraturáveis de seus interiores mais macios. Isso ocorre porque a pequena área de contato e a alta precisão dessas ferramentas permitem a penetração na amostra sem promover compressão significativa, garantindo maior sensibilidade na análise de textura.
Avaliação da fraturabilidade em produtos multicamadas
De forma semelhante, a lâmina craft knife é altamente indicada para a medição de produtos multicamadas na análise instrumental de textura. Sua alta capacidade de corte permite mensurar com precisão a força necessária para fraturar cada uma das camadas do produto — algo que seria difícil ou até impossível com lâminas convencionais, que tendem a comprimir amostras frágeis em vez de promover uma fratura limpa.
Essa abordagem é especialmente útil em testes de fraturabilidade, contribuindo para o controle de qualidade e para a pesquisa e desenvolvimento (P&D) de produtos com estruturas complexas, onde a definição clara das propriedades texturais de cada camada é essencial para garantir consistência e desempenho do produto final.
Dispositivos desenvolvidos para aplicações específicas
Dispositivos projetados para produtos específicos desempenham um papel importante nos testes de fraturabilidade e na análise de textura, especialmente quando há necessidade de simular condições reais de uso, transporte e consumo.
Fabricantes de casquinhas de sorvete, por exemplo, precisam considerar a resistência estrutural do produto para garantir segurança durante o manuseio, envio e distribuição. O Ice Cream Cone Support Rig permite realizar um teste de resistência da casquinha, medindo a força necessária para causar a quebra ao simular a pressão exercida durante o preenchimento com sorvete — um parâmetro essencial dentro da análise de textura de alimentos.
O gráfico resultante desse teste de fraturabilidade evidencia possíveis pontos de fragilidade, indicando a necessidade de ajustes em proporções de ingredientes, formulação ou até mesmo no design e nas dimensões da casquinha. Esse tipo de análise é amplamente utilizado em controle de qualidade e pesquisa e desenvolvimento (P&D).
Medição do “som” da fratura – Acoustic Envelope Detector
O Acoustic Envelope Detector adiciona uma nova dimensão aos testes de fraturabilidade, permitindo a medição do som gerado durante a fratura do material. Essa abordagem amplia a capacidade da análise instrumental de textura, incorporando dados acústicos como uma característica mensurável do produto.
Esse método é especialmente aplicado a materiais frágeis, nos quais o sinal acústico é gerado por eventos como rachaduras, quebras ou estalos. A análise desse comportamento sonoro, em conjunto com os dados mecânicos obtidos nos testes de fraturabilidade, oferece uma avaliação mais completa das propriedades texturais, sendo altamente relevante para o desenvolvimento de produtos com atributos sensoriais bem definidos.
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Entre nossas soluções, destacamos o texturômetro TA.XT/Plus 100C, carro-chefe da Stable Micro Systems, marca que representamos oficialmente e exclusivamente no Brasil. Este equipamento de coluna única, compacto e robusto, é ideal para laboratórios e linhas de produção que buscam medição extremamente precisa das propriedades mecânicas e texturais de uma ampla gama de produtos.
O TA.XT/Plus 100C possui a capacidade de aplicar forças de até 100 kg, tornando o equipamento ainda mais versátil para diferentes tipos de testes e aplicações industriais. Além disso, conta com uma resolução de distância superior, dobrada para 0,0005 mm, podendo atingir até 0,0001 mm no Modo Suave, o que proporciona medições detalhadas e confiáveis, mesmo em amostras delicadas.
O equipamento é perfeito para testes como compressão, ruptura, adesão, elasticidade, entre outros, e garante consistência e precisão em cada análise, atendendo às exigências de controle de qualidade, P&D e desenvolvimento de novos produtos.
Além da comercialização, oferecemos suporte técnico especializado, com assistência completa, incluindo instalação, manutenção preventiva e corretiva, calibração e treinamentos técnicos para garantir o melhor desempenho dos equipamentos na sua operaçao.
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