Macromoléculas (polisacáridos y proteínas) que tienen lapropiedad 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..

Agar

Gelatina

Carragenina

Pectina

Xantana

Alginato

CMC

Guar

Arabiga

Almidón

Gelatina

Carragenina

Pectina

Xantana

Alginato

CMC

Guar

otros

Distribución sin considerar al almidón

Semi

sintéticos

Origen

microbiano

Naturales

5

6

http://www.alfaeditores.com/revistasvirtuales/Main.php?MagID=22&MagNo=213

7

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

Funcionalidad

Y aplicaciones

Tamaño de

partícula

Solubilidad

Composición

química

9

10

FUNCIONALIDAD

Solubilidad

Viscosidad

Capacidad gelificante, emulsionante o estabilizante

Hidrocoloide Principal funciónAgar gelificante

Alginato gelificante

Arabiga emulsificante

Carragenina gelificante

CM celulosa espesante

HP celulosa espesante y emulsificante

Metil celulosa espesante, gelificante,emulsificante

Celulosa microcristalina espesante y gelificante

Gelatina gelificante

Guar espesante

Karaya espesante

algarrobo espesante

Pectina gelificante

almidón espesante y gelificante

Xantano espesante

12

Desarr

ollo d

ete

xtu

ra

Agente

lig

ante

Gelifi

cante

Form

a

película

s

hid

rofí

licas

Película

s

hid

rofó

bic

as

Espesante

Pla

sti

ficante

Em

uls

ific

ante

Encapsula

nte

Esta

biliz

ante

tu

rbid

ez

Aere

ante

Contr

ol d

e

cri

sta

lizació

n

Arábiga √ √ √ √ √ √ √ √

Tragacanto √ √ √ √ √ √ √ √

Karaya √ √ √ √ √

Ghatti √ √

Guar √ √ √ √ √

Algarrobo √ √ √ √ √

CarrageninaKappa

√ √

Carrageninalamba

√√ √

√

Carrageninaiota

√ √

Agar √ √

Xantana√ √ √

√√ √

√ √

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

Solución verdadera

◦ Homogéneas forman una sola fase

◦ moléculas de bajo peso molecular <1nm

Solución coloidal

◦ Homogénea: fase dispersa y fase dispersante

◦ Polímeros y proteínas, 1-100 nm

◦ Soles, espumas, emulsiones

Dispersión gruesa

◦ Partículas > 100 nm, tienden a la sedimentación

14

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

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

Partículas o micelassuspendidas visibles a simple vista

constituidas por agrupación de átomos o moléculas de elevado peso

No pasan a través de filtros

Tienden a separarse del disolvente

Sol: suspensión coloidal líquida

o sólida

Gel: estado semisólido por la

interacción de partículas

dispersas

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

19

20

Fase dispersante

Fase dispersa

En estado líquido forman un sol.

Sólido elástico aunque el medio dispérsame sea líquido constituyen un gel.

21

Fase dispersa Fase dispersante EjemploSólido Sólido Aleaciones, piedras preciosas

coloreadasSólido Líquido Suspensiones de almidónSólido Gas HumoLíquido Sólido Jaleas, quesoLíquido Líquido Emulsiones, mayonesaLíquido Gas Nubes, nieblaGas Sólido Lava, piedra pómezGas Líquido Espumas, crema batida

22

Micela carga

negativa

Contra-ionpositivo Superficie del coloide (negativa)

Capa Stern

Capa difusa

Ion-analogonegativo

Potencial Z

Potencial superficial

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

Estable

Estable

Inestable0 mV

+30 mV

- 30 mV

Potencial Z

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

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

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 cm2 y separados por una distancia de 1 cm.

30

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)

31

Esfuerzo cortante es proporcional a la viscosidad y velocidad de corten=coeficiente de viscosidad dinámica

Newtonianos◦ viscosidad independiente del esfuerzo al corte

No-Newtonianos◦ Flujo independiente del tiempoo Pseudoplásticos, la viscosidad disminuye al aumentar la

fuerza del corteo Dilatante: la viscosidad aumenta al aumentar la fuerza de

corte o velocidad de deformación◦ Flujo dependiente del tiempoo 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

Pseudoplástico

Dilatante

35

Fuerza de corte

visc

osid

ad

Moléculas con movimiento libre

36

Fuerza de corte

LS- MesetaNewtoniana

HS- MesetaNewtoniana

zona pseudoplástica

37

t

max ----------------min

Velocidad de giro del líquido (dv)

(dv/dr)

Distancia radial (dr)

Velocidad de corte

t = h (dv/dr)

Líquido newtoniano viscosidad absolutaLíquido no newtoniano viscosidad aparente(solo reproducible bajo las mismas condiciones)

Peso molecular, volumen concentración interacción inter-molécular medio ambiente

◦ pH◦ Temperatura◦ presencia de iones divalentes Ca2+

Viscosímetro rotacional Brookfield

Reómetro Cono-plato

Viscosímetro capilar

39

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

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.

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

Gelatina

agar

carragenina

pectina

gelana

MC y HPC

xantano

algarrobo Alginato

46

A hélices simples B1 hélices doblesC y D agregado y formación de retículos

49

Textura de geles producidos por varios hidrocoloides

50

Texturómetro (Fuerza de gel)

51

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30tiempo

fue

rza

(N

)

70-90% compresión1a compresión retorno espera 2a compresión

52

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15 20 25 30tiempo

fue

rza

(N

)

fracturabilidad

dureza

A3

A1

A2

1a compresión retorno espera 2a compresión

Cohesividad = A2

A1

Adhesividad = A3

Elasticidad =L2L1

FACTORES A CONSIDERAR PARA LA

FORMACIÓN DE GELES

53

Particulado (malla 40-80) ◦ Requieren mayor tiempo de hidratación no forman

grumos

Polvo fino (malla 120-200)◦ Hidratación rápida pero tienden a formar grumos

recomendable empleo de homogenizador 15,000 rpm y dilución

54

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

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

Concentración

Efecto en color , textura, apariencia y sabor

Opacidad◦ MCM, almidón nativo

Transparencia/brillo◦ Carragenina, alginatos, xantana

57

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

58

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

Categoría hidrocoloide Otros ingredientes

Pura (98-100%) Una ----

Mezcla funcional o premezcla o estandarizada

Una sales/ azucares (10-15%)- facilitar disolución- mejorar funcionalidad- Textura especifica

Mezcla sinérgica Dos o tres50/50 xantana/guar75/25 guar/xantana75/27 xantana/guar

----

Mezcla de aplicación mezclas para aplicaciones

específicas

Dos o más Sales, azucares, mono y diacilglicéridos u otros

60