C.6.a. GELACIÓN.
Polisacáridos.
La gelación comienza cuando hay un decremento en el movimiento browniano de las
partículas coloidales, este decremento es causado por la existencia de las
fuerzas de enlace entre las moléculas. La viscosidad comienza a incrementar
conforme la gelación va teniendo lugar y el líquido es absorbido en el sólido
hasta que gradualmente es inmovilizado. De esta manera se crea una red
tridimensional donde finalmente los fragmentos del polímero continúan
reaccionando hasta formar una estructura continua, en este punto puede aparecer
la rigidez.
Proteínas.
Un gel es una fase intermedia entre un sólido y un líquido, técnicamente, se
define como “un sistema substancialmente diluido el cual no muestra flujo en
estado estacionario”. Se logra al entrecruzar el polímero mediante uniones,
covalentes o no covalentes, para formar una red capaz de atrapar agua y
sustancias de bajo peso molecular.
La
gelación de proteínas se refiere a la transformación de una proteína en el
estado “sol” a un estado “gel”, que se facilita por calor, enzimas, o cationes
divalentes bajo condiciones apropiadas y que inducen la formación de una
estructura de red, cuyos mecanismos de formación pueden diferir
considerablemente.
C.6.b. AGENTES DE SUPERFICIE.
Dependen
en forma importante de la composición superficial de la proteína, puesto que de
acuerdo a la misma dependerá la capacidad de ligar grasas y sabores. La
emulsificación y el espumado son dos propiedades relacionadas más directamente
con los fenómenos de superficie.
En
realidad, estos grupos de propiedades están interrelacionados; por ejemplo, la
gelación involucra no solamente interacciones proteína-proteína sino también
proteína-agua, en tanto la viscosidad y la solubilidad dependen de las
relaciones entre proteína-agua y proteína-proteína.
C.6.c. ESTABILIZACIÓN DE EMULSIONES.
PROTEÍNAS.
Les emulsiones estabilizadas por proteínas a menudo son estables por días y no
se observa separación de la crema o de alguna fase aun si las emulsiones se
encuentran almacenadas en condiciones ambientales. Para evaluar la capacidad de
la proteína como estabilizadora de emulsiones se somete a la emulsión a
diferentes condiciones drásticas, como altas temperaturas o a una fuerza
centrífuga. Si se utiliza la centrifugación, la estabilidad se expresa como la
disminución del área interfasial de la emulsión, o como el porcentaje de crema
separada, o bien, por la cantidad de aceite coalescido.
POLISACÁRIDOS.
El fenómeno del decremento conlleva a la flotación o sedimentación de las
gotitas emulsionadas y dispersas y, finalmente, hay el peligro de que el
sistema se transforme en dos capas de emulsión. Una más rica y otra más pobre
en la fase dispersa que en la emulsión inicial.
La
floculación es la aglomeración de gotitas para formar grumos indefinidos e
irregulares, ya que al producir aquella aumenta el tamaño de la gotita con lo
que resulta favorable la velocidad de descremado.
La
coalescencia, unión irreversible de diminutas gotitas para dar otras mayores,
ocurre después de la floculación si se ha roto la película de interfase
estabilizadora de agente emulsionante. Esto produce la separación de los dos
gases en dos capas distintas.
Para
estabilizar las emulsiones frente al descremado, floculación y coalescencia se
introduce una película resistente de interfase alrededor de cada gotita se
añaden cargas eléctricas a la superficie de las mismas y se incrementa la
viscosidad de la fase continua.
C.6.d. ESTABILIZACIÓN DE ESPUMAS.
La
causa principal para que se desmorone una espuma es que el líquido de las
paredes de la burbuja disminuya hasta que una porción de la pared alcance el
grosor crítico, entre 5 y 15 nm, con lo cual se produce la coalescencia. Causan
la pérdida de líquido en las paredes la fuerza de la gravedad, el efecto de
succión en la periferia de la pared debida a la elevada curvatura, la
evaporación del disolvente y las fuerzas de deformación efectuadas por los
movimientos del gas (difusión) desde las burbujas pequeñas a otras mayores.
Para
elevar la estabilidad de la espuma se incrementa la elasticidad de la pared de
la burbuja, se aumenta la viscosidad de la solución y de la superficie de la
pared o se introduce materia en forma de partículas.
Las
gomas (polímeros fijadores de agua) y proteínas (como gelatina) son excelentes
estabilizadores que, a bajas concentraciones (alrededor del 0.5 al 2%),
aumentan fuertemente la viscosidad de una solución. Las espumas se estabilizan
mediante cristalización, desnaturalización o gelación de la fase continua.
Las
proteínas iniciales de la interfase agua-aire se desnaturalizan (desenrollan) y
se orientan por sí mismas, con sus grupos hidrófobos dirigidos hacia la fase
aérea y los hidrófilos, hacia la acuosa. La agrupación de moléculas protéicas
desnaturalizadas constituye una “piel”, que incrementa la viscosidad de la superficie
y estabilidad de la espuma. Una agrupación más amplia de moléculas
desnaturalizadas en la masa conduce a la formación de partículas grandes
denominadas coágulo. El coágulo protéico posee elevada capacidad de fijación de
agua y esto contribuye a disminuir la velocidad de desecación de la espuma.
C.6.e. ESTABILIZACIÓN DE SUSPENSIONES.
Las
suspensiones son sistemas en los cuales las partículas sólidas están dispersas
en una fase continua líquida. Cuando el líquido es agua, la adición de
hidrocoloides incrementa la viscosidad y estabiliza el sistema de manera
física.
Mientras
más espesa y viscosa se encuentre la fase líquida, más lenta será la
sedimentación de las partículas sólidas. Cuando las partículas son de tamaño
coloidal (sol), no ocurre sedimentación.
Con
ciertas gomas se pueden obtener suspensiones permanentes. La importancia de
suspender sólidos en una fase líquida se ve claramente en productos sabor
chocolate como leche con chocolate y jarabes de chocolate.
Mientras
que muchos coloides se pueden utilizar para suspender sólidos de cocoa gracias
a sus efectos espesantes, el grupo de la carragenina de extractos de algas
tiene una ventaja única. Aparte de sus propiedades espesantes, la carragenina
tiene afinidad por proteínas reaccionando químicamente con pequeñas cantidades
de éstas y formando suspensiones coloidales que son estables por largos
periodos de tiempo.
Las
gomas, cuando se usan como coloides protectivos, ejercen una influencia
estabilizante actuando como un puente entre la fase continua y las partículas
que envuelven. Las partículas rodeadas por la goma pierden sus propiedades de
superficie y adquieren las del hidrocoloide; este coloide tiene afinidad por la
fase continua y de esta manera conecta ambas fases y estabiliza la suspensión.
En
muchos casos se obtiene un efecto de estabilización óptimo cuando los
hidrocoloides protectivos se usan en conjunción con surfactantes que reducen la
tensión superficial.
C.6.f. FORMACIÓN DE PELÍCULAS Y ENCAPSULACIÓN.
Las
películas de hidrocoloides son comestibles, no tóxicas y transparentes; se
utilizan con el fin de evitar la pérdida de humedad, retardar el crecimiento
bacteriano, eliminar la rancidez oxidativa y mejorar la apariencia y el manejo
de alimentos como vegetales, carne, comida para astronautas, etc.
Las
alginas, pectinas, almidón, CMC y otros pueden formar películas protectoras.
Estas
gomas se pueden aplicar fácilmente en dos pasos donde el alimento se introduce
primero en una solución de alginato y sodio y luego en una solución de una sal
de calcio. La reacción entre el alginato y la sal de calcio forma una película
insoluble de alginato y calcio que ofrece una buena protección.
Encapsulación:
en la encapsulación de sabores artificiales la goma arábiga es la más
utilizada. La función de la goma es encapsular las partículas del saborizante y
encerrarlas de tal manera que la fuerza del sabor no se vea debilitada por la
evaporación y la oxidación.
La
encapsulación no funciona como una barrera física impermeable; más bien es un
mecanismo en el cual se presenta un proceso de absorción molecular donde las
moléculas de líquido son fuertemente atraídas hacia las moléculas de goma. Así
las partículas porosas de goma absorben selectivamente los saborizantes
líquidos volátiles y los protegen de la exposición.
El
sabor se libera en la comida mediante presión física, cambios de pH,
temperatura, cocinado, etc.
C.6.g. INHIBICIÓN DE CRISTALIZACIÓN.
La
cristalización es el proceso de orientación de átomos o moléculas en arreglos
repetidos y rígidos denominados cristales.
Los
cristales de azúcares y de hielo se mantienen unidos mediante puentes de
hidrógeno.
Los
hidrocoloides afectan la cristalización de tres formas: compatibilidad,
competencia y combinación.
a)
Compatibilidad: el hidrocoloide debe ser compatible con el cristal y unirse a
la superficie crecente del mismo alterando el patrón normal de crecimiento del
cristal. La compatibilidad depende de la orientación de los posibles puntos de
enlace del hidrocoloide, que pueden ser grupos con carga negativa como el
carboxilo que tendrá que encontrar puntos de carga positiva del cristal.
b)
Competencia: el hidrocoloide y el cristal compiten por las unidades que van
constituyendo el cristal.
c)
Combinación: el hidrocoloide se combina con impurezas que podrían afectar ek
crecimiento del cristal.
C.6.h. ESPESANTE.
Todas
las gomas o hidrocoloides, por definición y uso, tienen un efecto espesante o
de producción de viscosidad cuando se dispersan en un medio acuoso.
Esta
producción es la base de su uso como estabilizantes, emulsificantes y dadores
de consistencia y cuerpo en muchos alimentos. Agar, alginato, carragenina,
gelatina, pectina y almidón también forman geles en condiciones específicas de
uso.
Con
las gomas la fase líquida se espesa. Los diez factores que ocasionan
variaciones en las viscosidades de sistemas hidrófilos son:
1)
Concentración
2)
Temperatura
3)
Grado de dispersión
4)
Solvatación
5)
Carga eléctrica
6)
Tratamiento térmico previo
7)
Tratamiento mecánico previo
8)
Presencia o ausencia de otros coloides
liofílicos
9)
Edad del sol liofílico
10)
Presencia de electrolitos y no electrolitos
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