UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. FACULTAD DE QUÍMICA Laboratorio de Alimentos II. Semestre 2017-1 Alvarado Rodrí
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. FACULTAD DE QUÍMICA Laboratorio de Alimentos II. Semestre 2017-1 Alvarado Rodríguez José Antonio, García Sánchez Gisela y Mendoza Torres Luis Ángel
EMULSIFICANTES PROFESORES: AGUILAR NAVARRO JEANETTE ADRIANA BAEZ RIVERA JESÚS ANTONIO GRUPO: 04 EQUIPO: 08
Octubre, 2016
CODEX ALIMENTARIO
Emulsificante Aquellas sustancias (aditivos) que forman o mantienen una emulsión uniforme de dos o más fases en un alimento.
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Otras definiciones
Emulsificante Son sistemas de dispersión que están constituidos por dos líquidos inmiscibles en los que la fase dispersa se encuentra en forma de pequeñas gotas, entre 0.1 y 10 ųm distribuidas en la fase continua o dispersante: Son inestables, y si se les permite reposar por algún tiempo, las moléculas de las fases dispersas tienden a asociarse para constituir una capa que puede precipitar o migrar a la superficie según la diferencia de densidades entre las dos fases. La producción de emulsiones estables requiere necesariamente de agentes emulsionantes que reduzcan la tensión superficial entre ambas fases. (UNAD, UNAM, 2007)
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Otras definiciones
Emulsificante Los emulsificantes son moléculas con un extremo afín al agua (hidrofílico) y otro afín al aceite (hidrofóbico). Hacen posible que el agua y el aceite se dispersen casi completamente el uno en el otro, creando una emulsión estable, homogénea y fluida. (Wageningen University, 2014).
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Estructura química
Clasificación Agentes tensoactivos ◦ De naturaleza o estructura polar-no polar, con tendencia a localizarse en la interfase formando una capa monomolecular absorbida en la interfase, que cambia el valor de la tensión superficial.
Polímeros naturales ◦ Estructuras complejas, formadas a partir de monómeros unidos.
Sólidos finamente divididos ◦ Consisten de partículas finas (< 2µm.). ◦ A ciertas condiciones las partículas o agregados de partículas forman redes.
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Naturaleza
Clasificación Agentes emulsificantes naturales ◦ Formados por fosofolípidos y proteínas
● Agentes emulsifcantes sintéticos ○ Formados por mono y diacilgliceroles, derivados de ácidos grasos con otros polioles, producto de condensación de óxido de etileno sobre los compuestos anteriores. ○ Se busca que se parezcan a los emulsificantes naturales, así como su biodegradación en el organismo.
● Ejemplos ○ ○ ○ ○ ○ ○
Acacia Tragacatano Agar Pectina Metilcelulosa Carboximetilcelulosa
● Ejemplos ○ Lauril sulfato de sodio. ○ Derivados de ácido sulfónico. ○ Jabones (alcalinos, metálicos, monovalentes, polivalentes) ○ Cloruro de benzalconio. ○ Ésteres de sorbitán (Span) ○ Polisorbatos (Tween)
G
Tipos de dispersiones alimentarias y mesofases que las forman Cuando un emulsificante se adiciona al agua, reorienta sus moléculas desde un estado amorfo hasta estructuras de dobles capas que se repiten en el espacio. Los emulsificantes de grado alimentario pueden formar estructuras líquido cristalinas con el agua. Dependiendo de la temperatura, concentración, composición química del emulsificante se conformarán de diferentes formas estructurales líquido-cristalinas.
Estructuralmente pueden dividirse en tres tipos de fases: ❑Laminar
❑Hexagonal ❑Cúbica
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Tipos de dispersiones alimentarias y mesofases que las forman
Laminar La fase laminar es periódica en una dimensión y consiste en capas moleculares de lípidos alternando con capas de agua (estructura de sandwich). Mediante difracción de rayos X pueden obtenerse los parámetros estructurales de la fase laminar: Espesor de la capa de lípido (da en la figura) Espesor de la capa de agua (dw) Área por molécula en contacto con la capa de agua (S) Los cuales permiten conocer las fracciones volumétricas, tanto de lípido como de agua, si se conoce el peso molecular del lípido.
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Tipos de dispersiones alimentarias y mesofases que las forman
Laminar La fase laminar puede diluirse con agua debido a la capacidad de hinchado (introducción de agua entre las dobles capas de agua). La dilución de la fase laminar puede formar liposomas que son agregados esféricos con una estructura laminar.
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Tipos de dispersiones alimentarias y mesofases que las forman
Hexagonal La fase hexagonal es periódica en dos dimensiones y existen dos modificaciones posibles: hexagonal I y hexagonal II. La estructura en la fase hexagonal I consiste en agregados cilíndricos de moléculas de los emulsificantes con los grupos polares orientados hacia la fase externa acuosa continua, y las cadenas hidrocarbonadas hacia la zona interior de los cilindros. cuando la fase hexagonal I se diluye infinitamente con agua da lugar a una disolución micelar.
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Tipos de dispersiones alimentarias y mesofases que las forman
Hexagonal La fase hexagonal II consiste en agregados cilíndricos de agua en un medio continuo formado por las cadenas hidrocarbonadas lipofílicas. los emulsificantes sitúa sus partes polares hacia el interior de estos cilindros de agua. La fase hexagonal II tiene una capacidad de aceptar agua máxima del orden del 40%, en el interior de los cilindros.
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Tipos de dispersiones alimentarias y mesofases que las forman
Cúbica La fase cúbica, viscosa e isótropa, periódica en tres dimensiones, solo se presenta en sistemas agua/monoacilglicerol con longitudes de cadena de 14 átomos de carbono. Primera hipótesis: Se pensaba que consistía en unos agregados esféricos de agua, ordenados con simetría cúbica en una matriz lipídica con grupos polares de esta matriz lipídica en contacto con los agregados de agua y las cadenas hidrocarbonadas llenando los huecos entre las esferas de agua. Segunda hipótesis: En los 80’s se sugirió que la estructura es bicontinua, consistiendo en una bicapa laminar, que separa dos sistemas de canales de agua. Se llegó a que en el seno de la fase cúbica ambas estructuras pueden coexistir. A escala macroscópica la fase cúbica aparece como un líquido muy viscoso, que puede aceptar el orden del 40% de agua.
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Tipos de dispersiones alimentarias y mesofases que las forman
Cúbica
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Formación de emulsiones La estabilización de emulsiones se genera mediante diferentes mecanismos: ❑Disminución de la tensión superficial ❑Formación de películas alrededor de la fase dispersa ❑Impartir cargas eléctricas
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Formación de emulsiones
Disminución de la tensión superficial Entre las superficies o caras del medio dispersante y de las películas dispersas se genera una tensión interfacial (tension superficial) ◦ Las moléculas del interior de un líquido homogéneo son igualmente atraídas en todas las direcciones por las moléculas circundantes, son libres de moverse en todas las direcciones. ◦ Las moléculas de la superficie del líquido son atraídas hacia abajo y hacia los lados mas no hacia arriba, salvo como consecuencia de la poca atracción de las moléculas del aire sobre el líquido. ◦ Por tanto estás moléculas de la superficie no son tan libres de moverse como sí lo son las del interior ◦ Las moléculas se mantienen unidas unas a otras y de este modo forman una membrana sobre la superficie del líquido. La fuerza con que estas moléculas superficiales son retenidas y aglutinadas se denomina tensión superficial del líquido. Y es mayor cuanto más fuerte es la atracción intramolecular.
La tensión superficial es por tanto responsable de que las moléculas de la fase dispersante prefieran unirse entre ellas y no con las moléculas de la fase dispersa.
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Formación de emulsiones, disminución de la tensión superficial
Con agitación→ La fase dispersa tiende a reducir su propia área superficial al mínimo. Es decir que la existencia y estabilidad de la emulsión tiene como fundamental requisito la reducción de la tensión interfacial, sin que ello implique necesariamente que por este solo hecho se asegura la estabilidad de la emulsión dada. Los emulsificantes tienen entonces la misión de reducir la tensión superficial de la fase dispersa respecto de la fase dispersante y de este modo dificultar la agregación de esas partículas dispersas.
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Formación de emulsiones
Formación de películas alrededor de la fase dispersa El emulsificante se sitúa en la zona de interfase proporcionando una película molecular y semirigida alrededor de los glóbulos impidiendo el fenómeno de cualescencia. Gracias al carácter dipolar, la molécula puede orientarse de dos formas diferentes en la zona de interfase, dando lugar a los dos tipos de emulsiones A/O, O/A.
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Formación de emulsiones
Impartir cargas eléctricas Impartir a las partículas cargas eléctricas de igual signo a fin de favorecer la repulsión entre las mismas.
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Determinación de la capacidad emulsionante
Balance Hidrofílico-Lipofílico (valor BHL O HLB) La eficacia de un emulsificante depende fundamentalmente de sus afinidades para las fases líquidas con las cuales ha de estar en contacto. En principio, el emulsificante debe de ser suficientemente soluble en la fase líquida continua de la emulsión. (Griffin, 1949). El BHL es un método semiempírico que es ampliamente usado para la clasificación de emulgentes no iónicos. El valor del BHL de un emulgente es un indicador de su grado de solubilidad en la fase acuosa o en la fase oleosa, o bien, es un valor que intenta estimar la atracción simultánea que experimenta el emulsificante por las fases acuosa y oleosa, y puede ser usado dependiendo del tipo de emulsión que será formada. Cada emulgente tiene asignado un valor de BHL de acuerdo con su estructura química.
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Determinación de la capacidad emulsionante
Balance Hidrofílico-Lipofílico (valor BHL O HLB) En la escala utilizada los valores para este término van de 0.5 a 19.5, el punto medio del balance es el 10, de ahí hacia abajo son cada vez más lipofílicos y de ahí hacia el 19.5 van creciendo en hidrofilidad. Estos valores se calculan tomando en cuenta el porcentaje hidrófilo (peso molecular) de la molécula del emulgente y dividido entre cinco (únicamente por facilidad de manejo).
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Determinación de la capacidad emulsionante
Balance Hidrofílico-Lipofílico (valor BHL O HLB)
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Determinación de la capacidad emulsionante
Balance Hidrofílico-Lipofílico (valor BHL O HLB) Alcoholes de cadena larga polioietilenados y sus ésteres.
Ésteres en general
S = número de saponificación del éster. A = número de acidez del ácido del cual deriva el éster.
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Determinación de la capacidad emulsionante
Balance HidrofílicoLipofílico (valor BHL O HLB)
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Funciones Función
Descripción
Estabilización de emulsiones
Debido a su estructura anfotérica, los emulsificantes se sitúan en la interfase presente entre sustancias inmiscibles, formando una película interfacial, haciéndolos indispensables en aplicaciones de espumas, suspensiones y emulsiones.
Complejos con almidón
La habilidad de formar complejos insolubles en agua, con amilosa, hace los emulsificantes particularmente adecuados como agentes para formar complejos con el almidón. Utilizado para mantener la suavidad en la miga del pan.
Fortalecimiento de la masa
Los emulsificantes interactúan con la red proteica del gluten, en este sentido, mejora la viscoelasticidad del gluten del trigo en masas fermentadas, mejorando la tolerancia a las variaciones en materiales a granel y mejora el volumen del producto final.
Aireación y estabilización de espuma Los emulsificantes evitan la desestabilización y la aglomeración de los glóbulos de grasa, promoviendo la formación de una estable y buena espuma.
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Funciones Modificación de los cristales
Los emulsificantes retardan el proceso de cristalización de las grasas. Algunos emulsificantes son efectivos para modificar los cristales y prevenir la aglomeración o precipitación en productos líquidos oleosos.
Control de la humedad
Los emulsificantes tienen la capacidad de formar una barrera flexible cuando son aplicados a la superficie de un alimento, haciendo posible el control de la migración de la humedad en productos innovadores y de multibarrera.
Control de propiedad de flujo
Algunos emulsificantes mejoran las propiedades de flujo y viscoplasticidad de productos basados en el chocolate.
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Ejemplos Producto
Composición
Aplicación
EMULL DMG-90
• Monoglicéridos destilados.
• Suavizante para pan blanco, emulsificante y agente de aireación en cremas tipo chantilly.
EMULL G187
• Mono y diglicéridos insaturados.
• Emulsificante para mantecas, batidos y cremas tipo chantilly.
EMULL GMS-20
• Mono y diglicéridos etoxilados.
• Reforzador de masas.
EMULL MEG-40
• Mono y diglicéridos saturados en hojuelas o polvo.
• Emulsificante para margarinas y lubricante para goma de mascar.
EMULL G660
• Mono y diglicéridos saturados autoemulsionables.
• Quesos. • Cremas. • Sustitutos de café.
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Ejemplos EMULL MEP G
• Ésteres de propilenglicol saturados.
• Emulsificante y agente de aireación para mantecas, batidos y betunes.
EMULL PGPR
• Poliglicerol poliricino oleato.
• Emulsificante para chocolates. • Reductor de viscocidad.
EMULL SE-300
• Mono y dioleato de glicerilo.
• Emulsificante para la formulación de antioxidantes.
LACTIMIL L SSL
• Estearoil 2 lactilato de sodio.
• Complejante de almidón y reforzador de masas para pan de caja y tortillas de harina. • Aplicaciones para leches condensadas, helados, cremas.
LECITINA DE SOYA
• Fosfolípidos.
• Emulsificante y solubilizante de ésteres de glicerido • Emulsificante de chocolate.
SORBATO • Oleato de sorbitan. 80 (KOSHER)
• Emulsificante para cremas batidas.
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Ejemplos PEG-08 • Monoestearato de ESTEARAT polietilenglicol. O
• Emulsificante suavizante para panificación.
POLISOR • Estearato de sorbitan BATO 60 etoxilado. (KOSHER)
• Emulsificante para chocolates, en mezcla con polisorbato 60 y mono y diglicéridos para mantecas, batidos y betunes.
POLISOR • Oleato de sorbitan BATO 80 etoxilado. (KOSHER)
• Emulsificante para cremas batidas y helados. • Antiespumante en jarabes y aceites.
SORBATO • Estearato de sorbitan. 60 (KOSHER)
• Emulsificante para chocolates, en mezcla con polisorbato 60 y mono y diglicéridos para mantecas, para batidos y betunes.
SORBATO • Triestearato de sorbitan. 65 (KOSHER)
• Agente modificador de la cristalización de grasas; se emplea en coberturas de chocolate para evitar el "fat bloom" y darle brillantez al chocolate.
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GRACIAS -ALVARADO RODRÍGUEZ JOSÉ ANTONIO -GARCÍA SÁNCHEZ GISELA -MENDOZA TORRES LUIS ÁNGEL
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Referencias Lugo Soto (s.f.) Emulsiones Consultado 2 de Octubre de 2016 en http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/emulsiones_113.pdf Cubero N. (2007) Emulsiones Consultado 2 de Octubre de 2016 en http://datateca.unad.edu.co/contenidos/301203/301203/leccin_19_emulsiones.html Riego M. et.al. (s.f.) Química-Física Interfacial de emulsificantes alimentarios. Parte 1. Solubildad e interacción con medios acuosos. Consultado 2 de Octubre de 2016 en http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/FQEmulsificantes_1836.pdf Cruz M. et.al. (s.f.) Emulsiones Consultado 2 de Octubre de 2016 en http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Emulsiones_1437.pdf
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Referencias Millikan (s.f.) Emulsificantes. Consultado 2 de Octubre de 2016 en http://www.especialidadalimentaria.com/emulsificantes-4241-4#inicio Faustino A. et.al. (2009) Emulsiones Farmacéuticas. Consultado 2 de Octubre de 2016 en http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Emulsiones_5452.pdf Tesis Anubis A. y Zambrano G. (2000) Efecto de un material sólido finamente dividido en las propiedades de las emulsiones. (Titulación grado técnico de Ingeniería Química Universidad de Los Andes, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Química, 2000). También dispnible en: http://www.firp.ula.ve/archivos/tesis/00_PG_Zambrano_A.pdf