Espesantes o gelificantes ( soluciones coloidales de alta viscosidad)

Transcripción

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2 Macromoléculas (polisacáridos y proteínas) que tienen la propiedad de absorber agua fácilmente, modifican su reología, aumentando la viscosidad del líquido Espesantes o gelificantes ( soluciones coloidales de alta viscosidad) Estabilizantes (baja concentración) Retardar: Cristalización de azucares Cristalización del agua Sedimentación gravitacional de partículas en suspensión Floculación, coagulación o coalescencia de fracciones dispersas Desagregación de agregados Descremado Pérdida de pequeñas moléculas o iones (liberación controlada de colorantes, saborizantes) Sinéresis en geles Formación de películas 2

3 Según las características de las cadenas, su longitud, sus ramificaciones, la forma en que se agrupan las ramificaciones y si tienen cargas eléctricas o no, los hidrocoloides pueden ser: Hidrocoloides solubles en frío: Alginato, Goma Guar, Goma Arábiga, Goma Xantana, Konjac... Hidrocoloides solubles en caliente: Agar, Carragenato, Goma Garrofín, Pectinas.. 3

4 Almidón Gelatina Carragenina Pectina Xantana Alginato CMC Guar otros Agar Gelatina Carragenina Pectina Xantana Alginato CMC Guar Arabiga Distribución sin considerar al almidón

5 Naturales Semi sintéticos Origen microbiano 5

6 6

7 s/main.php?magid=22&magno=213 7

8 Primarias se generan en solución Viscosidad/espesante Gelificación Secundarias Retener humedad (Aw) Reducción de sinéresis Estabilizante de emulsiones y espumas Adhesión Inhibidor de la cristalización Dispersión de partículas Clarificación Reducción de absorción de aceite Encapsulados Fibra dietética Sustitutos de grasa 8

9 Composición química Tamaño de partícula Solubilidad Funcionalidad Y aplicaciones 9

10 Solubilidad FUNCIONALIDAD Viscosidad Capacidad gelificante, emulsionante o estabilizante 10

11 Hidrocoloide Agar Alginato Arabiga Carragenina CM celulosa HP celulosa Metil celulosa Celulosa microcristalina Gelatina Guar Karaya algarrobo Pectina almidón Xantano Principal función gelificante gelificante emulsificante gelificante espesante espesante y emulsificante espesante, gelificante,emulsificante espesante y gelificante gelificante espesante espesante espesante gelificante espesante y gelificante espesante

12 Desarrollo de textura Agente ligante Gelificante Forma películas Películas hidrofóbicas Espesante Plastificante Emulsificante Encapsulante Estabilizante turbidez Aereante Control de cristalización Arábiga Tragacanto Karaya Ghatti Guar Algarrobo Carragenina Kappa Carragenina lamba Carragenina iota Agar Xantana 12

13 Técnicas de dispersión Adición Directa: En el vórtex de agitación Pre-mezclado en Seco: Azucares Sales Dispersión en polialcoholes: en alcohol, glicerina, sorbitol. Aplicación de calor/ agitación vigorosa 13

14 Solución verdadera Homogéneas forman una sola fase moléculas de bajo peso molecular <1nm Solución coloidal Homogénea: fase dispersa y fase dispersante Polímeros y proteínas, nm Soles, espumas, emulsiones Dispersión gruesa Partículas > 100 nm, tienden a la sedimentación 14

15 Los iones de las sales son atraídos por los dipolos del agua, quedando "recubiertos o solvatados.

16 Partículas de soluto son de tamaño molecular (iones, moléculas pequeñas) indistinguibles Soluciones transparentes/translucidas Pasan a través de los filtros No se separan ni depositan en el fondo 16

17 Partículas o micelas suspendidas visibles a simple vista constituidas por agrupación de átomos o moléculas de elevado peso No pasan a través de filtros Sol: suspensión coloidal líquida o sólida Gel: estado semisólido por la interacción de partículas dispersas Tienden a separarse del disolvente Espuma: coloide constituido por burbujas de gas suspendidas en el seno del líquido Aerosol: partículas suspendidas en el aire u otro gas Emulsión : dos líquidos inmiscibles dispersos 17

18 18

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20 Fase dispersante Fase dispersa 20

21 En estado líquido forman un sol. Sólido elástico aunque el medio dispérsame sea líquido constituyen un gel. Fase dispersa Fase dispersante Ejemplo Sólido Sólido Aleaciones, piedras preciosas coloreadas Sólido Líquido Suspensiones de almidón Sólido Gas Humo Líquido Sólido Jaleas, queso Líquido Líquido Emulsiones, mayonesa Líquido Gas Nubes, niebla Gas Sólido Lava, piedra pómez Gas Líquido Espumas, crema batida 21

22 22

23 Contra-ion positivo Superficie del coloide (negativa) Capa Stern Ion-analogo negativo Micela carga negativa Capa difusa Potencial Z Potencial superficial

24 La densidad de carga es mayor cerca del hidrocoloide El espesor de la doble capa depende del tipo y concentración de iones en la solución Índice de la magnitud de interacción entre partículas coloidales, permite predecir la estabilidad de la dispersión coloidal

25 Potencial Z +30 mv 0 mv - 30 mv Estable Inestable Estable 25

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28 Conjunto de propiedades Reológicas y de estructura (geométricas y de superficie) de un producto perceptibles por los mecano-receptores, los receptores táctiles y en ciertos casos, por los visuales y los auditivos". Líquidos viscosidad Geles deformación / ruptura 28

29 Reología: estudio del flujo y deformación de los materiales bajo la acción de una fuerza. Fuerza: agente capaz de deformar un cuerpo (F) Esfuerzo: fuerza/area (t) Tensión: fuerza que se requiere para mantener todas las moléculas unidas Deformación: consecuencia de la aplicación de una fuerza (alargamiento y compresión) 29

30 Resistencia al movimiento relativo de las molécula. Medida indirecta de la fuerza de fricción entre las capas del fluido y entre la superficie y el fluido Poise (p) = 1g/cm-s (Cp centipoise) fuerza tangencial requerida para mantener una velocidad de 1 cm/s de un fluido dentro de dos planos paralelos con un área de 1 cm 2 y separados por una distancia de 1 cm. 30

31 La fuerza tangencial por unidad de área se define como esfuerzo cortante (t). Al aplicar un esfuerzo cortante se presentará un diferencial en la velocidad (dv) que será menor conforme a la distancia del plano (dy) de aplicación del esfuerzo, o velocidad de corte (dv/dy) t = h (dv/dy) Esfuerzo cortante es proporcional a la viscosidad y velocidad de corte n=coeficiente de viscosidad dinámica 31

32 Newtonianos viscosidad independiente del esfuerzo al corte No-Newtonianos Flujo independiente del tiempo o Pseudoplásticos, la viscosidad disminuye al aumentar la fuerza del corte o Dilatante: la viscosidad aumenta al aumentar la fuerza de corte o velocidad de deformación Flujo dependiente del tiempo o Tixotropico: la viscosidad disminuye con el tiempo y la velocidad de deformación, pero cuando la deformación cesa, la viscosidad aumenta hasta llegar a su estado original. o Reopexia: La viscosidad aumenta con el tiempo.

33 Newtoniano Dilatante Pseudoplástico 33

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35 viscosidad Moléculas con movimiento libre Fuerza de corte 35

36 LS- Meseta Newtoniana zona pseudoplástica HS- Meseta Newtoniana Fuerza de corte 36

37 t Distancia radial (dr) max min Velocidad de giro del líquido (dv) Velocidad de corte (dv/dr) t = h (dv/dr) Líquido newtoniano viscosidad absolut Líquido no newtoniano viscosidad aparent (solo reproducible bajo las mismas condicione 37

38 Peso molecular, volumen concentración interacción inter-molécular medio ambiente ph Temperatura presencia de iones divalentes Ca 2+

39 Viscosímetro rotacional Brookfield Reómetro Cono-plato Viscosímetro capilar 39

40 Absorben y retienen gran cantidad de agua incrementan la viscosidad de sus soluciones La viscosidad de polímeros aumenta con la concentración en el punto crítico C* las moléculas pueden interaccionar Xantano carboximetil celulosa Metil celulosa hidroxipropil celulosa Guar Algarrobo

41 Estado de dispersión formado por: una red ordenada de moléculas enlazadas en una red tridimensional. fase continua líquida atrapada dentro de la red la firmeza del gel depende de: tipo y concentración del hidrocoloide sales ph Temperatura Sinéresis: compactación y pérdida de agua Retrogradación: precipitación del gel.

42 Geles físicos formados por interacciones físicas (no covalentes): puentes de hidrógeno, hidrofóbicas, puentes con cationes divalentes Geles químicos estabilizados por interacciones covalentes: enlaces disulfuro. Geles reversibles y no reversibles

43 Gelatina agar carragenina pectina gelana MC y HPC xantano algarrobo Alginato

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46 A B1 C y D hélices simples hélices dobles agregado y formación de retículos 46

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49 Textura de geles producidos por varios hidrocoloides 49

50 Texturómetro (Fuerza de gel) 50

51 fuerza (N) tiempo % compresión 1 a compresión retorno espera 2 a compresión 51

52 fuerza (N) Cohesividad = A 2 A 1 Adhesividad = A 3 Elasticidad =L2 L fracturabilidad A 1 dureza A tiempo 30 A 2 1 a compresión retorno espera 2 a compresión 52

53 FACTORES A CONSIDERAR PARA LA FORMACIÓN DE GELES 53

54 Particulado (malla 40-80) Requieren mayor tiempo de hidratación no forman grumos Polvo fino (malla ) Hidratación rápida pero tienden a formar grumos recomendable empleo de homogenizador 15,000 rpm y dilución 54

55 Solubles a temperatura ambiente (alginato) Solubles solo al aplicar tratamiento térmico Alta temperatura en presencia de ácido puede ocasionar pérdida de funcionalidad Agar: disolución a 85 C y gelifica a 40 C Carragenina: disolución a 85 C y gelifica a baja temperatura (4 C/ 24h) 55

56 Calcio promueve la formación de geles Calidad del agua o adicionar secuestradores vigilar orden de adición, o sustituir CaCl2 por una sal menos soluble (tripolifosfatos) Alginato Carragenina Pectina Gelana Sodio puede inhibir la funcionalidad de CMC 56

57 Concentración Efecto en color, textura, apariencia y sabor Opacidad MCM, almidón nativo Transparencia/brillo Carragenina, alginatos, xantana 57

58 Mouthfeel Viscosidad Espesor Tersura Resistencia a la ruptura Mordida corta Mordida larga Gomosidad (deformable) Cohesión Pastoso Masticable Dureza 58

59 Combinación de hidrocoloides Costo Volumen Efecto aditivo en viscosidad o resistencia del gel Xantana con carragenina, guar y locus Konjac con carragenina y guar 59

60 Categoría hidrocoloide Otros ingredientes Pura (98-100%) Una ---- Mezcla funcional o premezcla o estandarizada Mezcla sinérgica Mezcla de aplicación mezclas para aplicaciones específicas Dos o tres 50/50 xantana/guar 75/25 guar/xantana 75/27 xantana/guar Una sales/ azucares (10-15%) - facilitar disolución - mejorar funcionalidad - Textura especifica Dos o más ---- Sales, azucares, mono y diacilglicéridos u otros 60