sistemas coloidales

SISTEMAS

COLOIDALES

Alba Katerin Blanca Nieves Esquivel Mori

INTRODUCCIÓN

Un sistema coloidal constituido por dos partes, se compone de finas partículas de una sustancia la fase dispersa, distribuidas dentro de otras sustancias (o el medio de dispersión).

Las partículas de la fase dispersa son mayores que la partícula de una solución verdadera. Las fases pueden estar constituidas por sustancias sólidas, líquidas o gaseosas.

Los sistemas coloidales importantes en el alimento son: emulsiones, espumas y geles.

Las emulsiones son sustancias coloidales constituidas por líquidos las cuales no se disuelven el uno en el otro. De los dos líquidos uno se encuentra disperso en pequeñas gotas dentro del otro. Si los dos líquidos se juntan o mezclan al dejarlos en reposo se separan dos capas, pero si se añade un emulgente, la emulsión será más estable y tardará mucho más tiempo en separarse en dos capas.

Las espumas son sistemas coloidales formado por acumulaciones de un gas rodeado de un líquido en un sólido, ejemplo: batido de clara de huevo.

El gas generalmente es aire, una espuma de clara de huevo consiste en burbujas de aire rodeadas por una película de albúminas diluida.

El batido mecánico necesario para producir la espuma causa desnaturalización de parte de las albúminas, ayudando la albúmina desnaturalizada a reforzar y estabilizar la espuma.

Los geles son sistemas coloidales formados por una malla tridimensional de largas moléculas, mantenidas juntas mediante enlaces de hidrógeno. Dentro de la malla queda atrapado un gran volumen de líquidos.


OBJETIVO

Observar las diferencias entre los sistemas coloidales importantes en alimentos; emulsiones, espumas y geles.

REVISION BIBLIOGRAFICA

Según CHEFTEL, JEAN CLAUDE (1983) el estado coloidal se caracteriza por la existencia de partículas de un constituyente disperso en una fase, generalmente continua de otro constituyente. Estas partículas llamadas micelas, tiene un tamaño comprendido entre 1 um y 1 nm y pueden ser agregados de moléculas o simplemente moléculas grandes. Puede encontrarse en diversos estados físicos como sólidos cristalinos o amorfos, gotas de líquido, burbuja de gas.

En los sistemas coloidales hidrófilos tales como suspensión de almidón o gelatina, hay una interacción directa entre el disolvente (agua) y los grupos hidrófilos de partículas en suspensión. Las espumas están constituidas por burbujas que representan un gran volumen de aire u otros gases.

La formación de espumas resulta frecuentemente y molesto en muchas operaciones de la industria alimentaria, en la que es necesaria e incluso inevitable una agitación energética, entonces se recurre a agentes antiespumantes (soluciones, algunos alcoholes). En general las espumas se forman por la agitación de aire de un líquido que tenga baja tensión superficial o contenga un agente tenso-activo.

Según DISRESIER. W. HELUR (1983). El poder de esponjamiento de los huevos es llamado

algunas veces la propiedad de aireación, espuma abatido de los huevos significa la capacidad de incorporar aire para sí mismo o en una mezcla. Con otros ingredientes y mantener la estructura aireada lo suficiente para que pueda fijarse por medio de calo, secado o cualquier otro sistema. Las espumas a base de clara de huevo son algo distintas se las obtenidas a partir del huevo entero con clara y yema.

En las emulsificaciones de los alimentos, los líquidos que intervienen son el agua y aceite. El agua puede estar presente en la forma de soluciones de sales, azucares, de otros materiales orgánicos o pueden ser parte de una suspensión coloidal, por ej: materiales hidrofásicos.

La fase de aceite puede contener grasas, aceites, hidrocarburos, ceras y otros materiales hidrofóbicos. Además de las 2 fases principales; es necesario una pequeña cantidad casi siempre inferior al 3% de una tercera sustancia que se conoce como agente emulsificante para formar un sistema de emulsión notable.

Según WONG W. DOMINIC (1995). Una emulsión es una mezcla de dos fases invisibles, una dispersa o discontinua en forma de gotitas o cristales líquidos y otro dispersante o continua.

Las características del gel vienen esencialmente impuestos por el tipo y la naturaleza de los enlaces cruzados, intra o extra moleculares, implicados en su formación, estos enlaces pueden ser covalentes o no covalentes.


Según Fennema O. R. (1982), las emulsiones de aceite en agua (Ac/Ag) contiene gotitas de lípidos dispersos en el agua y las de agua en aceite (Ag/Ac), están formados por gotitas de agua dispersas en una fase continua.

Para identificar el tipo de emulsión se utiliza el método del colorante que se basa en la capacidad de disolución del colorante en la fase continua.

Se mezcla una pequeña cantidad del colorante en polvo (soluble en agua o aceite), con la emulsión y se examina el sistema emulsión-colorante.

Si este es hidrosoluble, las emulsiones Ac/Ag se colorean uniformemente. Por el contrario, si permanece en forma de partículas pequeñas no disueltas en la fase continua, si la emulsión es de tipo Ag/Ac se utiliza el Sudan III como liposoluble.

Las características de las espumas alimenticias típicas son: primero contener gran cantidad de gas retenido (baja densidad), segundo tener gran superficie entre la fase gaseosa y la continua líquida, tercero posee mayor concentración de soluto en la superficie que en la masa líquida, cuarto sus paredes son rígidas o semirígidas y elásticas, quinto reflejan la luz por la que su aspecto es opaco.

Según Braverman J. B. S. (1976)

Las Emulsiones, son sistemas coloidales constituidos por líquidos, las cuales no se disuelven el uno al otro. De los dos líquidos uno se encuentra disperso en pequeñas gotas dentro del otro.

La condición fundamental de la existencia de la emulsión líquido-líquido es el incremento negativo de la tensión de la interfase de ambos líquidos.

Las Espumas, son sistemas coloidales formados por acumulación de un gas rodeado por un líquido en un sólido. Es decir está constituido por una parte gaseosa dispersa en un medio líquido.

Los Geles, son sistemas coloidales formados por una malla tridimensional de largas moléculas, mantenidas juntas mediante enlaces de hidrógeno. Dentro de la malla queda atrapado un gran volumen de líquido.

Según Badui Dergal (1993)

Dispersiones ColoidalesDefinición e historia de los coloides

La dispersión coloidal ha sido definida tradicionalmente como una suspensión de pequeñas partículas en un medio continuo. Los coloides son sustancias que consisten en


un medio homogéneo y de partículas dispersadas en dicho medio. Estas partículas se caracterizan por ser mayores que las moléculas pero no lo suficientemente grandes como para ser vistas en el microscopio.

El límite superior del de tamaño de las partículas en el estado coloidal se puede tomar como aproximadamente igual al límite inferior de la visibilidad en el microscopio, o sea, 2 x 10-5 cm o 0.20, mientras que el límite inferior es del orden de 5 x 10-7, esta última cifra es casi igual a la de los diámetros de algunas moléculas complejas de peso molecular elevado.

Las propiedades esenciales de las dispersiones coloidales pueden atribuirse al hecho de que la relación entre la superficie y el volumen de las partículas es muy grande. En una solución verdadera, el sistema consiste de una sola fase, y no hay superficie real de separación entre las partículas moleculares del soluto y del solvente. Las dispersiones coloidales son sistemas de dos fases, y para cada partícula existe una superficie definida de separación.

Las dos fases de un sistema coloidal se pueden distinguir en fase dispersa, que es la fase que forman las partículas; y medio dispersante, que es el medio en el cual las partículas se hallan dispersas, este último puede ser líquido, sólido o gaseoso, al igual que la fase dispersa que también puede ser líquida, sólida o gaseosa.

De acuerdo a las fases que componen el coloide, se pueden distinguir distintos tipos:

Fase Dispersa Fase Dispersante Nombre EjemploSólido Líquido Gel o sol GelatinaSólido Gas Aerosol Humo

Líquido Líquido Emulsión CremaLíquido Gas Aerosol líquido NieblaLíquido Sólido Emulsión sólida Manteca

Gas Sólido Espuma sólida EsponjaGas Líquido Espuma líquida Crema de afeitarGas Gas Mezcla Aire

GelesNumerosos alimentos son «sólidos blandos» y, con frecuencia, se dice que son geles o productos similares a los geles. Aquí trataremos algunos aspectos de sistemas modelos idealizados, subrayando los principios básicos. Podremos hablar en profundidad de las propiedades mecánicas (es decir, de las Teológicas y las de fractura), porque sería necesario mucho espacio y cae fuera de los objetivos que persigue este libro. Sin embargo, para entender las propiedades de los geles se necesitan ciertos conocimientos reológicos básicos.


EmulsionesEste término se refiere a cualquier dispersión de un líquido en otro, siempre y cuando los líquidos sean inmiscibles. El agua es uno de los componentes más comunes y el otro es usualmente un aceite o algún líquido lipofílico.

El método más simple para hacer una emulsión es agitar juntos dos líquidos inmiscibles. Al agitar un aceite o benceno con el agua, el líquido aceitoso puedes ser dispersado en gotas, pero la emulsión no es estable, las gotas fluyen rápidamente a juntarse otra vez y los líquidos se separan en dos capas.

Para preparar emulsiones estables se debe introducir un agente emulsificante dentro del sistema; este agente puede reducir la tensión de interfase facilitando la formación de las gotas, pero no aumenta la estabilidad. Existen muchos agentes emulsificantes que se pueden clasificar en varios grupos, uno de los más importantes es el de los jabones y detergentes.

EspumasSi los líquidos usados para la preparación de dispersiones de gas tienen propiedades tales que las cúpulas por encima de las burbujas ascendentes no se rompan inmediatamente al tocar la superficie del líquido, se formaran entonces las espumas, que nadan sobre esta superficie. Por lo tanto las espumas son aglomeraciones de burbujas de gas cubiertas con una película. Las espumas aparecen en dispersiones gaseosas estabilizadas con jabón u otras sustancias hidrofílicas y se forman en la espumación de tales sistemas. Las espumas difieren de las dispersiones en que tienen películas de líquido mucho más delgadas alrededor de cada burbuja de gas.

Una espuma simple está compuesta por numerosas burbujas de gas muy compactadas cubiertas con películas semisólidas elásticas; la película forma estructuras laminares semisólidas a través de toda la espuma.

Los líquidos puros no pueden formar espumas estables, los principales métodos para la formación de espumas son los mismos que los utilizados para la formación de dispersiones de gas (burbujeo, agitación, golpeo, y batido); también se pueden obtener espumas por ebullición de líquidos que contienen una cierta sustancia disuelta. La habilidad de espumar depende de la actividad de superficie de esta sustancia; por ejemplo las soluciones capilarmente inactivas no forman espuma, mientras que las sustancias activos capilares si lo hacen. Sin embargo la estabilidad de una espuma tiene poco que ver con la actividad de la superficie de los componentes, ya que la condición principal para la estabilidad es la posibilidad de formación de una armazón laminar.


MATERIALES Y METODOS

Materiales:

2 probetas Pipetas Espátula 6 vasos de

precipitación 6 huevos Batidora Tubos de ensayo

2 moldes o vasitos pírex

Termómetro Cocinas Aceite de cocina,

leche, mantequilla Harina Azúcar Agua destilada

Hidróxido sódico Ácido Oleico Azul de metilo Cloruro sódico Vasos de

precipitación de 400cm3

Solución de ácido cítrico 0.5M

Métodos:

Producción de emulsiones:

El emulgente de la probeta 1 es el oleato sódico y el de probeta 2 es el oleato cálcico. El uno forma una emulsión ag/Ac. Y el otro una emulsión Ac/Ag. El color producido en la superficie de la emulsión por la mezcla de colorantes, Indica la clase de emulsión que se ha formado (AC/ Ag. ó Ag/Ac.). El azul de metileno es un colorante soluble en agua. El colorante se disuelve difícilmente en las gotas dispersas de la emulsión cuando se encuentran rodeadas por el emulgente. De esta manera el único colorante que puede teñir es el que se disuelve en la fase continua o medio de dispersión.

Estabilidad de la espuma de clara de huevo.

Determinar el tiempo óptimo de batido, lograr una mayor estabilidad de las espumas de clara de huevo. Está prueba se basa en utilizar la cantidad de goteo producida por la muestra de espuma, como una valoración de su estabilidad.

Un mayor volumen de goteo, es la prueba de una menor estabilidad de la espuma.

Producción de un gel de almidón y afecto sobre la solidez del gel de distintas sustancias añadidas

Esta prueba se basa en que la presencia de algunas sustancias pueden tener influencias sobre la consistencia del gel. Así por ejemplo, el azúcar, reduce la consistencia del gel, ya que la misma compite con el almidón para retener el agua disponible y por lo tanto se limita el grado de hinchazón de los gránulos de almidón.El ácido, reduce la consistencia del gel, ya que causa la fragmentación de los gránulos de almidón y los gránulos pequeños no forman un gel tan fácilmente como los gránulos grandes.


Puede suceder también, que tenga lugar un cierto grado de hidrólisis de las moléculas del almidón.

RESULTADOS

a) Producción de Emulsiones

TUBO I: Cuando se añadió el azul de metileno a la emulsión, la emulsión se coloreó de azul lo cual nos indica que es una emulsión en el que el aceite es disperso y el agua es el dispersante (Ac/Ag).

Leche Oleato Sódico Yema de huevo

TUBO II: Se tiñó de rojo debido a la presencia del colorante Sudan III que es soluble en aceite, formando la emulsión en el que aceite es el dispersante y el agua es disperso (Ag/Ac).

Oleato cálcico Mantequilla


b) Estabilidad de la Espuma

Durante el tiempo de goteo se obtuvieron los siguientes resultados

Nº deProbeta

Tiempo deBatido

(minutos)

TiempoTérmino

del Batido

Tiempo deGoteo

(minutos)

Volumen deGoteo obtenido

(mL)1 2 9:35 am 30 4.82 3 9:40 am 30 4.53 5 10:05 am 30 8.24 10 10:25 am 30 5.8

2 3 5 100

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Tiempo vs. Volumen Goteo

Tiempo de batido (min.)

Volu

men

Got

eo o

bten

ido

(mL)


c) Geles

En el vaso que contenía harina más agua tuvo mayor gelatinización, debido a que el harina se hincha con el agua, y esto hace que sea más consistente.

El vaso que contenía el gel del almidón más el azúcar fue menos rígido que el gel de almidón con agua.

El vaso que contenía almidón y ácido cítrico no forma la llamada tridimensionalidad, porque el ácido cítrico destruye los gránulos de almidón.

Agua + Ácido Cítrico


CONCLUCION

Una emulsión ac/ag, el aceite se dispersa en forma de gotas a través de una fase acuosa continua que el sistema ag/ac sucede lo contrario.

La espuma tendrá menos estabilidad si es que el tiempo de batido es menor y mayor respectivamente. La formación de espumas se debe a la desnaturalización.

Para la formación de los geles de acuerdo a las muestra se ha llegado a la conclusión que a 90°C es consistente y 60, 67°C hay Gelatinización.

Los líquidos puros no pueden formar espumas estables, los principales métodos para la formación de espumas son los mismos que los utilizados para la formación de dispersiones de gas (burbujeo, agitación, golpeo, y batido); también se pueden obtener espumas por ebullición de líquidos que contienen una cierta sustancia disuelta. La habilidad de espumar depende de la actividad de superficie de esta sustancia; por ejemplo las soluciones capilarmente inactivas no forman espuma, mientras que las sustancias activos capilares si lo hacen. Sin embargo la estabilidad de una espuma tiene poco que ver con la actividad de la superficie de los componentes, ya que la condición principal para la estabilidad es la posibilidad de formación de una armazón laminar.


BIBLIOGRAFIA

CHEFTEL, JEAN CLAUDE (1983) “Introducción a la bioquímica y tecnología de los alimentos” Editorial Acribia Zaragoza (España).

WONG W. DOMINIC (1995) “Química de los alimentos” Editorial Acribia Zaragoza-España

Fennema O. R. (1982), “Introducción a la ciencia de los alimentos”. Edit. Revente. Barcelona-España.

Braverman J. B. S. (1976) “Introducción a la Bioquímica de los Alimentos”. Edit. Omega. Barcelona-España

Badui Dergal (1993) “Química de los Alimentos”, Editorial Alambra.


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