Así es como funcionan los emulsionantes.

Con la mejora del nivel de vida de la población, las exigencias de los consumidores respecto a los alimentos ya no se limitan a un valor nutricional razonable. También demandan cualidades sensoriales satisfactorias, como el aspecto, el color, el aroma, el sabor, la consistencia y la frescura.

Como aditivos alimentarios modificadores de textura, los emulsionantes desempeñan un papel vital en la industria alimentaria. Analicemos el mecanismo de acción deemulsionantes!

Emulsiones

Las emulsiones están ampliamente presentes en los alimentos. Una fase consiste en agua o soluciones acuosas, denominada fase hidrófila; la otra fase es una fase orgánica inmiscible con el agua, también conocida como fase lipofílica. Cuando se mezclan dos líquidos inmiscibles, como el agua y el aceite, se pueden formar dos tipos de emulsiones: emulsiones de aceite en agua (O/W) y emulsiones de agua en aceite (W/O). En las emulsiones de aceite en agua, el aceite se dispersa en el agua en forma de pequeñas gotas, donde el aceite actúa como fase dispersa y el agua como medio continuo. La leche es un ejemplo típico de emulsión O/W. Por el contrario, en las emulsiones de agua en aceite, el agua se dispersa en el aceite en forma de pequeñas gotas, donde el agua actúa como fase dispersa y el aceite como medio continuo; la margarina es un ejemplo representativo de emulsión W/O.

Mecanismo de acción de los emulsionantes

Emulsionantes alimentarios, también llamadostensioactivosSon sustancias que transforman líquidos inmiscibles en emulsiones uniformemente dispersas. Como aditivos alimentarios, pueden reducir significativamente la tensión interfacial entre las fases de aceite y agua tras su incorporación a los alimentos, formando así emulsiones estables a partir de aceite inmiscible (sustancias hidrófobas) y agua (sustancias hidrófilas).

Por un lado, los emulsionantes forman finas películas moleculares en las interfaces mutuamente repelentes de las dos fases para reducir la energía libre superficial de todo el sistema y generar nuevas interfaces. Las moléculas de emulsionante contienen grupos hidrófilos y lipofílicos que se adsorben en las superficies mutuamente repelentes del aceite y el agua, respectivamente, para formar finas capas moleculares y reducir la tensión interfacial entre las dos fases. En concreto, las moléculas de aceite interactúan con los segmentos lipofílicos de los emulsionantes, mientras que las moléculas de agua interactúan con los segmentos hidrófilos, y esta interacción modifica la tensión interfacial. Por otro lado, los emulsionantes forman capas de adsorción protectoras en la superficie de las microgotas, proporcionándoles una fuerte estabilización estérica. Generalmente, una mayor dosis de emulsionantes produce una reducción más sustancial de la tensión interfacial. Esto permite que sustancias originalmente inmiscibles se mezclen uniformemente y formen un sistema de dispersión homogéneo, lo que modifica el estado físico original, optimiza la estructura interna de los alimentos y mejora su calidad.

Valor de equilibrio hidrófilo-lipófilo

El equilibrio hidrófilo-lipófilo (HLBValor HLB: Los emulsionantes con alta hidrofilicidad generalmente forman emulsiones de aceite en agua, mientras que aquellos con alta lipofilicidad forman emulsiones de agua en aceite. El valor HLB se utiliza comúnmente para caracterizar el equilibrio hidrófilo-lipófilo de los emulsionantes y cuantificar su hidrofilicidad. Existen varios métodos de cálculo para los valores HLB:

Fórmula de diferencia: HLB = Hidrofilicidad de los grupos hidrófilos−Lipofobicidad de los grupos lipofílicos

Fórmula de la relación: HLB = Hidrofilicidad de los grupos hidrófilos / Lipofobicidad de los grupos lipofílicos

El valor HLB de cada emulsionante se puede determinar experimentalmente. Se estipula que los emulsionantes con un 100 % de lipofilicidad (representados por la parafina) tienen un valor HLB de 0, y aquellos con un 100 % de hidrofilicidad (representados por el oleato de potasio) tienen un valor HLB de 20. El rango entre 0 y 20 se divide en 20 partes iguales para indicar la fuerza de la hidrofilicidad y la lipofilicidad. Un valor HLB más alto corresponde a una mayor hidrofilicidad, mientras que un valor HLB más bajo indica una mayor lipofilicidad.

La mayoría de los emulsionantes de grado alimentario son tensioactivos no iónicos con valores HLB que oscilan entre 0 y 20; las propiedades correspondientes de los emulsionantes no iónicos con diferentes valores HLB se muestran en la tabla. Por el contrario, los tensioactivos iónicos tienen valores HLB que van de 0 a 40. Por lo tanto, los emulsionantes con valores HLB inferiores a 10 son predominantemente lipofílicos, mientras que aquellos con valores HLB iguales o superiores a 10 presentan características hidrofílicas.

Para emulsionantes mixtos, sus valores HLB son aditivos. Por lo tanto, cuando se utilizan dos o más emulsionantes en combinación, el valor HLB del emulsionante mixto se puede calcular en función de las fracciones másicas de cada emulsionante constituyente: HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%

Donde HLBa,b denota el valor HLB de la mezcla del emulsionante a y el emulsionante b; HLBa y HLBb representan los valores HLB respectivos del emulsionante a y el emulsionante b; A% y B% representan los porcentajes en masa del emulsionante a y el emulsionante b en el emulsionante mezclado (esta fórmula solo es aplicable a emulsionantes no iónicos).

Métodos de preparación y factores que influyen en los emulsionantes

Existen cuatro métodos de preparación para los emulsionantes: el método de goma seca, el método de goma húmeda, el método de mezcla de fases aceite-agua y el método mecánico.

El método de goma seca consiste en añadir la fase acuosa a la fase oleosa que contiene emulsionantes. Durante la preparación, primero se mezcla uniformemente el polvo de goma (emulsionante) con aceite, se añade una cierta cantidad de agua y la mezcla se muele y emulsiona en una emulsión primaria, seguida de la adición de agua para diluir hasta el volumen total. El método de goma húmeda consiste en añadir la fase oleosa a la fase acuosa que contiene emulsionantes. En la preparación, primero se disuelve la goma (emulsionante) en agua para formar un mucílago de goma como fase acuosa; luego se añade la fase oleosa a la fase acuosa en lotes y se muele hasta formar una emulsión primaria, después de lo cual se añade agua hasta el volumen total. El método de mezcla de fases de aceite y agua se refiere a mezclar una cierta cantidad de aceite y agua, moler finamente la goma arábiga en un mortero, añadir la mezcla de aceite y agua para moler rápidamente hasta formar una emulsión primaria y luego diluir con agua.

La preparación de emulsionantes tiene como objetivo principal emulsionar dos tipos de líquidos, y el efecto de emulsificación influye considerablemente en la calidad de las emulsiones. Los principales factores que afectan a la emulsificación incluyen la tensión interfacial, la viscosidad y la temperatura, el tiempo de emulsificación y la dosis de emulsionantes. Generalmente, se seleccionan emulsionantes que puedan reducir significativamente la tensión interfacial. La temperatura óptima de emulsificación para los emulsionantes es de aproximadamente 70 °C.°C; si se utilizan tensioactivos no iónicos como emulsionantes, la temperatura de emulsificación no debe superar su punto de enturbiamiento. En general, cuanto mayor sea la dosis de emulsionante, más estables serán las emulsiones formadas.