Facultad de Agronomía y Agroindustrias -Universidad Nacional de Santiago del Estero
ESPUMAS
Definición: Dispersión de burbujas de gas de un líquido.
 Espuma líquida
 Espuma sólida
 Espuma esférica
 Espuma polihédrica
Formación de la espuma
Proceso
 Incorporación de gas a una solución (proteica)
 Creación de un área interfacial ( ΔG)
 Formación de película interfacial (proteica)
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Estructura de una espuma
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Maneras de incorporar aire (gas) a un alimento
Por sobresaturación de un líquido (o sólido) con gas
• Generación interna de vapor por calentamiento: humedad 
vapor (popcorn, productos fritos)
• Fermentación de levaduras  CO2 (pan)
• Reacción química: polvos de hornear  CO2 (galletas)
• Sobresaturación de gas bajo presión (cerveza, gaseosas).
Por medios mecánicos
• Batiendo o agitando (merengues, helados, etc)
• Por inyección de gas a través de un orificio angosto
(burbujeo) (usado en la industria).
• Expansión bajo vacío (barras de chocolate)
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Comparación con las emulsiones
 En la espuma el volumen de una burbuja de gas
es 5 órdenes de magnitud que el de las gotas de
aceite de una emulsión.
 s en una espuma ~ 30mN/m; i en una
emulsión ~ 0,1 mN/m. (Las emulsiones son más
estables que las espumas).
La diferencia de densidad entre fase continua y
fase dispersa es 103 Kg/m3 para la espuma y 102
Kg/m3 como máximo para las emulsiones.
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Espumas alimentarias
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¿Porque introducir aire en los
alimentos?
 Aire
(gases): Es barato y se vende caro
 No tiene calorías
 No hay que rotularlo
 Aumenta el volumen y reduce la densidad
 Cambia la textura y reología (hace más
ligero/suave a los alimentos)
 Modifica y favorece la digestibilidad
 Posibilidad de que el alimento se
impregnen con salsas, jugos o
recubrimientos.
 Oportunidad para introducir aromas
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Propiedades de alimentos aireados
Food
Density
3
(g/cm )
Popcorn
Puffed rice
Extruded products
Meringue
Baked loaf
Sponge cake
Whipped cream
Ice cream
Aerated choc bar
Milkshake
<0.07
0.13-0.17
0.10-0.33
0.17-0.18
0.20-0.35
0.25-0.35
0.40-0.60
0.54-0.55
0.70-0.80
0.90-0.95
Gas-free
density
3
(g/cm )
1.40
1.35-1.40
1.25-1.40
1.55
~1.25
~1.25
1.01
~1.15
1.30-1.35
1.025-1.035
Specific
volume
3
(cm /g)
>14
6-8
3-10
5.5-6.0
3.0-5.0
3.0-4.0
1.7-2.5
1.25-1.8
1.25-1.45
1.05-1.10
Void
fraction
(%)
>95
88-90
75-90
88-90
72-85
70-80
40-60
30-50
40-50
9-13
PROTEINAS COMO AGENTES ESPUMANTES
1) Primer efecto: bajar la tensión superficial
2) Segundo efecto: formar un film estable
Paradoja:
Para (1) la proteína tiene que ser adsorbida: difundir, penetrar y reordenarse
Para ello:
 Molécula de bajo PM
 Anfifílica, buen balance hidrofobicidad superficial/carga)
 Soluble
 Flexible (unfolding en interfase)
Para (2) la proteína debe formar un film estable que rodee al gas, con
determinadas propiedades reológicas: rigidez y viscoelasticidad
Para ello:
 Interacción inmediata con moléculas adyacentes
 Reacciones de asociación o polimerización (por interacciones hidrofóbicas o
intercambio (SH/SS)
 Proteínas estructuradas de alto PM
 Mínima carga superficial
 Capacidad de absorción de agua
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FACTORES QUE AFECTAN LAS PROPIEDADES SUPERFICIALES Y
ESPUMANTES DE LAS PROTEINAS
Todos los factores que afectan las propiedades de superficie,
afectan las propiedades espumantes de las proteínas
Del medio
-Concentración proteica
-Solubilidad
-pH
-Sales
-Presencia de surfactantes
Factores intrínsecos
- Hidrofobicidad
- Carga
- Flexibilidad molecular
- Tamaño y forma molecular
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ESTABILIDAD DE LA ESPUMA
Es difícil separar formación de desestabilización de espuma
A- Proceso de desestabilización:
La fase gaseosa discontinua tiende a formar una fase continua por
aproximación y fusión de burbujas para alcanzar un área superficial
mínima (mínima G).
B- Proceso de estabilización
Film superficial se opone a A como barrera mecánica. Se favorece
con el aumento de la viscosidad y rigidez del film.
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FACTORES QUE DETERMINAN LA ESTABILIDAD DE UNA ESPUMA
1- Distribución del tamaño de burbuja
2- Viscosidad de la fase continua
3- Temperatura
4- Naturaleza de la fase gaseosa
dispersa
5- Movimiento
6- Propiedades del film interfacial
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Representación esquemática de los mecanismos de desestabilización de una espuma y
vista amplificada de la película interburbujas.
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MECANISMOS DE DESESTABILIZACIÓN
1- Drenaje de líquido



Por gravedad
Pasaje de líquido de lamela a borde de Plateau (ΔP= 2/R)
Pasaje de líquido de borde de Plateau a fase continua
2- Cremado o flotación de las burbujas, causando una acumulación en la
parte superior (Ley de Stokes) v = 2gΔρ.r2/9η.
3- Desproporción o maduración (Ostwald): pequeñas burbujas
desaparecen mientras que las grandes burbujas crecen por DIFUSION DE
GAS a través de la lamela. ΔP= 2/R
4- Formación de espuma polihédrica: por deformación de burbujas por
compresión de unas contra otras. Cambio de forma de las burbujas, de tri
o tetragonales a hexagonales (estructura panel de abejas) mas estables.
5- Colapso por ruptura de las lamelas por disminución de su espesor


Presencia de partículas
Evaporación
Hay simultaneidad de mecanismos y sinergismos
En espumas jóvenes y diluidas: predominan 1 y 2.
En espumas polihédricas: predominan 3, 4 y 5.
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Burbujas
Líquido
Po
 P  Po  Pe
Po  P
r
P 
2
r
Consecuencias:
•Gas difunde del interior hacia fuera
•Burbujas chicas tienden a
desaparecer primero
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La física del pop corn (Pochoclo)
• Al calentar, la humedad del grano
•
•
•
•
(6.3-14%) pasa a vapor.
El almidón se “funde”
La presión interna excede la
resistencia de la cáscara.
Esta explota y el almidón fluye.
Al enfriarse, se pone sólido.
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MEDIDA DE LA CAPACIDAD ESPUMANTE
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MEDIDA DE LA ESTABILIDAD ESPUMANTE
Esquema de las distintas etapas en el estudio de la formación y desestabilización de
una espuma. Se representan los tiempos de inicio (t0) y fin del burbujeo (t1) y ejemplos
de drenado (t2) y colapso (t4) de espuma.
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Curvas experimentales de la conductividad del líquido del VLE resultante
(volumen de líquido en la espuma) y del VE (volumen de la espuma) en función
del tiempo, obtenidas con el método por burbujeo de Loisel y col. (1993). Los
tiempos t0, t1, t2 y t3 son los correspondientes a la figura 9.
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CINETICA DE DRENAJE DE ESPUMAS ESTABILIZADAS POR PROTEINAS
Cuando el método de formación de espuma es el batido (y no por burbujeo) es
posible estudiar la cinética de drenaje de un modo sencillo
Solución proteica → batido →
Alícuota (10 ml en pipeta) →
Medición VL drenado vs t (T cte)
A [P] < 2%
VL = VLmax t / (t1/2 + t )
(hipérbola rectangular)
Kdr = 1/ (VL max . t1/2)
A [P] > 2%
VL = VLmax tn/ (c+tn)
t1/2 = c1/n
kdr = n / (VLmax c1/n)
n: da comp. sigmoideo
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