Así funcionan os emulsionantes

Coa mellora do nivel de vida das persoas, as necesidades alimentarias dos consumidores xa non se limitan a un valor nutricional razoable. Tamén esixen calidades sensoriais satisfactorias dos alimentos, incluíndo a aparencia, a cor, o aroma, o sabor, a consistencia e a frescura.

Como aditivos alimentarios modificadores da textura, os emulsionantes desempeñan un papel vital na industria alimentaria. Vexamos o mecanismo de acción deemulsionantes!

Emulsións

As emulsións están amplamente presentes nos alimentos. Unha fase consiste en auga ou solucións acuosas, denominadas conxuntamente fase hidrófila; a outra fase é unha fase orgánica inmiscible coa auga, tamén coñecida como fase lipofílica. Cando se mesturan dous líquidos inmiscibles como auga e aceite, pódense formar dous tipos de emulsións, concretamente emulsións de aceite en auga (O/A) e emulsións de auga en aceite (A/O). Nas emulsións de aceite en auga, o aceite dispérsase en auga como pequenas gotas, servindo as gotas de aceite como fase dispersa e a auga como medio continuo. O leite é un exemplo típico dunha emulsión O/A. Pola contra, nas emulsións de auga en aceite, a auga dispérsase en aceite como pequenas gotas, onde a auga actúa como fase dispersa e o aceite como medio continuo, sendo a margarina unha emulsión A/O representativa.

Mecanismo de acción dos emulsionantes

Emulsionantes alimentarios, tamén chamadossurfactantes, son substancias que converten líquidos inmiscibles en emulsións uniformemente dispersas. Como aditivos alimentarios, poden reducir significativamente a tensión interfacial entre as fases oleosa e acuosa despois de seren incorporadas aos alimentos, formando así emulsións estables a partir de aceite inmiscible (substancias hidrófobas) e auga (substancias hidrófilas).

Por unha banda, os emulsionantes forman películas moleculares finas nas interfaces mutuamente repelentes das dúas fases para reducir a enerxía libre superficial de todo o sistema e xerar novas interfaces. As moléculas emulsionantes conteñen grupos hidrófilos e lipófilos, que poden adsorberse ás superficies mutuamente repelentes do aceite e da auga, respectivamente, para formar capas moleculares finas e reducir a tensión interfacial entre as dúas fases. Para ser específicos, as moléculas de aceite interactúan cos segmentos lipófilos dos emulsionantes mentres que as moléculas de auga interactúan cos segmentos hidrófilos dos emulsionantes, e a interacción entre estes dous lados altera a tensión interfacial. Por outra banda, os emulsionantes forman capas de adsorción protectoras na superficie de pequenas pingas, dotándoas dunha forte estabilización estérica. En xeral, unha maior dose de emulsionantes leva a unha redución máis substancial da tensión interfacial. Isto permite que as substancias orixinalmente inmiscibles se mesturen uniformemente e formen un sistema de dispersión homoxéneo, o que cambia o estado físico orixinal, optimiza a estrutura interna dos alimentos e mellora a calidade dos alimentos.

Valor do equilibrio hidrófilo-lipófilo

O equilibrio hidrófilo-lipofílico (HLB) valor: Os emulsionantes con forte hidrofilicidade xeralmente forman emulsións de aceite en auga, mentres que aqueles con forte lipofilicidade forman emulsións de auga en aceite. O valor HLB adóptase habitualmente para caracterizar o equilibrio hidrófilo-lipófilo dos emulsionantes e cuantificar a súa hidrofilicidade. Hai varios métodos de cálculo dispoñibles para os valores HLB:

Fórmula de diferenza: HLB = Hidrofilicidade dos grupos hidrófilos−Lipofobicidade dos grupos lipofílicos

Fórmula da proporción: HLB = Hidrofilicidade dos grupos hidrófilos / Lipofobicidade dos grupos lipófilos

O valor HLB de cada emulsionante pódese determinar experimentalmente. Estipúlase que os emulsionantes cun 100 % de lipofilicidade (representados por cera de parafina) teñen un valor HLB de 0, e aqueles cun 100 % de hidrofilicidade (representados por oleato de potasio) teñen un valor HLB de 20. O rango entre 0 e 20 divídese en 20 partes iguais para indicar a forza da hidrofilicidade e a lipofilicidade. Un valor HLB máis alto corresponde a unha maior hidrofilicidade, mentres que un valor HLB máis baixo significa unha maior lipofilicidade.

A maioría dos emulsionantes de grao alimentario son surfactantes non iónicos con valores de HLB que oscilan entre 0 e 20; as propiedades correspondentes dos emulsionantes non iónicos con diferentes valores de HLB indícanse na táboa. Pola contra, os surfactantes iónicos teñen valores de HLB que oscilan entre 0 e 40. Polo tanto, os emulsionantes con valores de HLB inferiores a 10 son predominantemente lipofílicos, mentres que aqueles con valores de HLB iguais ou superiores a 10 presentan características hidrófilas.

Para os emulsionantes mixtos, os seus valores HLB son aditivos. Polo tanto, cando se usan dous ou máis emulsionantes en combinación, o valor HLB do emulsionante mixto pódese calcular en función das fraccións de masa de cada emulsionante constituínte: HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%

Onde HLBa,b denota o valor HLB da mestura de emulsionante a e emulsionante b; HLBa e HLBb representan os respectivos valores HLB do emulsionante a e do emulsionante b; A% e B% representan as porcentaxes en masa do emulsionante a e do emulsionante b no emulsionante mesturado (esta fórmula só se aplica a emulsionantes non iónicos).

Métodos de preparación e factores de influencia dos emulsionantes

Existen catro métodos de preparación de emulsionantes, concretamente o método da goma seca, o método da goma húmida, o método de mestura en fase aceite-auga e o método mecánico.

O método da goma seca implica engadir a fase acuosa á fase oleosa que contén emulsionantes. Durante a preparación, a goma en po (emulsionante) mestúrase primeiro uniformemente co aceite, engádese unha certa cantidade de auga e a mestura móese e emulsionase en emulsión primaria, seguida de engadir auga para diluír ao volume completo. O método da goma húmida implica engadir a fase oleosa á fase acuosa que contén emulsionantes. Na preparación, a goma (emulsionante) disólvese primeiro en auga para facer mucilaxe de goma como fase acuosa; despois, a fase oleosa engádese á fase acuosa por lotes e móese en emulsión primaria, tras o cal se engade auga ao volume completo. O método de mestura de fase aceite-auga refírese a mesturar unha certa cantidade de aceite e auga, moer finamente goma arábiga nun morteiro, engadir a mestura aceite-auga para moela rapidamente en emulsión primaria e despois diluír con auga.

A preparación de emulsionantes ten como obxectivo principal emulsionar dous tipos de líquidos, e o efecto de emulsión exerce un grande impacto na calidade das emulsións. Os principais factores que afectan á emulsión inclúen a tensión interfacial, a viscosidade e a temperatura, o tempo de emulsión e a dosificación dos emulsionantes. Xeralmente, selecciónanse emulsionantes que poden reducir significativamente a tensión interfacial. A temperatura óptima de emulsión para os emulsionantes é duns 70°C; se se empregan surfactantes non iónicos como emulsionantes, a temperatura de emulsificación non debe superar o seu punto de turbidez. En xeral, canto maior sexa a dose de emulsionantes, máis estables serán as emulsións formadas.