2007 Jimenez - Emulsiones

EMULSIONES: MAYONESA

Autor:

ANDRÉS JIMÉNEZ REYES

UNIVERSIDAD DEL VALLE 2007

Jiménez

Mayonesa

Para consultas o comentarios, ponerse en contacto con: Andrés Jiménez Reyes e-mail: [email protected]

Las opiniones expresadas no son necesariamente opiniones de la Universidad del Valle de sus órganos o de sus funcionarios.

Edición: 2007 © ReCiTeIA. Cali – Valle – Colombia e-mail: [email protected]

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TABLA DE CONTENIDO LISTA DE FIGURAS

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LISTA DE ECUACIONES

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RESUMEN

5 

1  INTRODUCCIÓN

6 

1.1  ANTECEDENTES 1.2  BREVE RESEÑA HISTÓRICA

6  6 

2  DEFINICIONES

7 

2.1  EMULSIONANTES 2.1.1  Usos de los emulsionantes 2.1.2  Regulación normativa de los emulsionantes y otros aditivos

7  9  10 

3  PROCESO TECNOLÓGICO

10 

3.1  CONSUMO DE ENERGÍA DURANTE LA EMULSIFICACIÓN 3.2  TEMPERATURA DE EMULSIFICACIÓN 3.3  ETAPAS DEL PROCESO 3.4  DIAGRAMA DE FLUJO 3.5  HOMOGENIZADO ULTRASÓNICO 3.5.1  Propagación ultrasónica en emulsiones alimenticias 3.5.2  APLICACIONES

11  11  11  13  17  17  22 

4  CONCLUSIONES

23 

5  BIBLIOGRAFÍA

23 

5.1  CITAS BIBLIOGRÁFICAS 5.2  REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

23  23 

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Figura 2. Figura 3. Figura 4. Figura 5. Figura 6. emulsión:

Mahonesa ..........................................................................................................7 Emulsión ............................................................................................................8 Homogenizador ...............................................................................................12 Sector de elaboración y envasamiento ............................................................12 Homogenizador ...............................................................................................16 El diagrama ilustra modelos de esparcimiento ultrasónico de una gotita de 20

LISTA DE ECUACIONES Esterificació del MEG ...........................................................................................................9 Norma extracto de huevo seco ...........................................................................................10 Velocidad ultrasónica..........................................................................................................17 Coeficiente ultrasónico de atenuación ................................................................................18

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Emulsiones diluidas ............................................................................................................18 Velocidad ultrasinica ...........................................................................................................19 Profundidad tremal .............................................................................................................19 Profundidad viscoinercial ....................................................................................................20

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RESUMEN Para la elaboración de emulsiones estables de aceite en agua (o/w) como es el caso de la mayonesa, en la industria de alimentos se consideran generalmente una serie de variables físico-químicas relacionadas con la formulación y composición del sistema (líquido-líquido). Factores como el tamaño de la gota, la distribución del tamaño de la partícula, el volumen de la fase dispersa, el estado físico, las interacciones coloidales, condiciones de agitación y el protocolo de mezcla también influyen sobre el tipo y las características de las emulsiones obtenidas. Para lograr una óptima reproducibilidad bajo condiciones de operaciones industriales, es necesario correlacionar las propiedades de las emulsiones con las variables mencionadas. Por ejemplo, la tasa en la cual las gotas se precipitan y sedimentan por acción de la fuerza de gravedad depende fuertemente de su tamaño. Las características de las gotas en una emulsión en particular depende principalmente de los ingredientes que contiene, la técnica de homogeneización usada en la preparación, y las condiciones ambientales que experimenta durante la manufactura el almacenamiento, y el consumo, y pueden alterarse sensiblemente durante la vida útil del producto debido a mecanismos diversos de inestabilidad. Por estas razones y porque es imposible predecir exactamente la estructura/funcionabilidad para muchos sistemas reales, es importante tener técnicas analíticas para medir las características de las gotas dentro de las emulsiones. Palabras claves: diámetro de gotas/ mezclado/ equipos/ emulsionante

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1 INTRODUCCIÓN 1.1

ANTECEDENTES

Las emulsiones son un caso particular de sistema líquido- líquido, considerados como sistemas heterogéneos en el que al menos un líquido inmiscible se encuentra disperso en otro líquido en forma de gotas cuyo diámetro generalmente está entre 0.1 y 100µm. Estas gotas poseen poca estabilidad termodinámica por lo cual su separación sucede rápidamente, a lo que se suma que la tensión superficial que existe entre los líquidos impide su fusionamiento. La inestabilidad se debe al aumento del área durante la emulsificación, que produce un incremento de la energía. Sin embargo, esta inestabilidad y tensión superficial son posibles de disminuir por acción de diferentes adictivos conocidos como emulsionantes (lecitina presente en la yema de huevo y/o Monoestearato de glicerilo) pertenecientes a la familia de los surfactantes, que actúan como agentes tensoactivos. La fase que se encuentra en forma de gotas se denomina la fase interna, dispersa o discontinua. Dichas gotas están rodeadas de un segundo líquido que se conoce como la fase externa o continua. 1.2

BREVE RESEÑA HISTÓRICA

¿Cómo nació la mayonesa? Según el periodista Pescatore di Perle, decir bayonesa es un gran disparate: "Mayonesa lo es menos. Lo correcto sería mahonesa. Así lo quiere el lexicógrafo francés Paul Littré y, con él, todos los buenos autores." Y esto tiene un por qué. Al comienzo de la Guerra de los Siete Años (1756-1763), los franceses atacaron la fortaleza inglesa de Saint Philip, en el puerto de Mahón, que era la capital de la isla de Menorca. El ataque era una operación regular del ejército francés, que estaba bajo el mando del Duque de Richelieu, y del regimiento de infantería de la March, bajo el mando del coronel Rochambeau (luego Conde de Rochambeau). La artillería era vital para la captura del fuerte sitiado y Rochambeau la dirigió con tal destreza que sus hombres tomaron el fuerte de Saint Philip sin sufrir grandes bajas. Después de la victoria, Rochambeau fue ascendido a general de brigada y se le otorgó la Orden de Caballero de San Luis en 1756. Para celebrar la victoria Richelieu ofreció un banquete en su honor. En el menú se incluyó una salsa nueva que fue creada por el chef de Richelieu. Algunos dicen que estaba por hacer una salsa estándar de crema y huevo, pero que no había podido conseguir la crema. Otros, que se había propuesto inventar

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una salsa nueva desde el principio. Cualquiera sea la razón, el chef hizo una salsa con aceite de oliva y huevo, en lugar de crema y huevo, creando de este modo una salsa original. En honor de la victoria en el puerto de Mahón, la salsa fue llamada Mahonnaise. Tiempo después se le cambió el nombre por mayonnaise, que se castellanizó como mayonesa.

Figura 1.

Mahonesa

2 DEFINICIONES 2.1

EMULSIONANTES

Existen sustancias, denominadas emulsionantes, que al añadirlas a una emulsión consiguen estabilizarla. Lo consiguen impidiendo que las pequeñas gotitas se unan unas a otras. Los agentes emulsionantes son sustancias cuyas moléculas contienen tanto un grupo hidrófilo o “que tiene afinidad por el agua” como un grupo hidrófobo o que “repele el agua”. El grupo hidrófilo es polar y es atraído hacia el agua, en tanto que el grupo hidrófobo no polar, que frecuentemente es una larga cadena hidrocarbonada, es atraído al aceite. Así en una emulsión aceite en agua como es el caso de la mayonesa, las “cabezas” polares de las moléculas del emulsionante se encuentran en el agua y las “colas” no polares sobresalen del aceite.

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Figura 2.

Mayonesa

Emulsión

Como se dijo, el tipo de emulsión formado por un sistema de aceite y agua depende de varios factores que incluyen la composición de las fases de aceite y de agua, la naturaleza química del agente emulsionante y las proporciones presentes de aceite y agua. Si el grupo polar de un emulsionante es absorbido con mayor eficacia que el grupo no polar, la absorción por el agua es mayor que la del aceite. El grado de absorción en una superficie líquida depende del área superficial del líquido disponible y la absorción del emulsionante aumentada por el agua es favorecida por el hecho de que la interfase aceite-agua se vuelve convexa en dirección al agua, con lo que se forma una emulsión de aceite en agua (mayonesa). Las proporciones relativas de aceite y agua contribuyen asimismo a determinar si se formará una emulsión de aceite en agua o de agua en aceite. Son muchas las sustancias que presentan cierta actividad como agentes emulsionantes, y entre las de origen natural resultan importantes los fosfolípidos, las proteínas y los carbohidratos complejos como gomas, pectinas y almidones. Las emulsiones de los alimentos naturales son frecuentemente estabilizados por proteínas, como en el caso de la leche por la caseína. En la preparación de muchas emulsiones, se añaden emulsionantes artificiales permitidos. De estos, el Monoestearato de glicerilo (MEG), es el más importante.

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El MEG es un monoglicérido que se forma cuando un grupo hidroxilo del glicerol se esterifica con ácido esteárico como se representa en la siguiente ecuación: Esterificació del MEG

CH2OH

CH2OH

CHOH + CH3(CH2)16COOH

CH2OH

CHOH

CH2O H CO(CH2)16CH3 Porción hidrófoba del Meg

(Ec. 1)

Una parte de la molécula del MEG es hidrófila debido a que contiene grupos hidroxilo y el resto de la molécula es hidrófobo, como se indica en la fórmula. El MEG comercial no es una sola sustancia y además del monoestearato de glicerilo contiene algunos di y triglicéridos. Por otra parte además de utilizarse en la elaboración de mayonesa, también se usa en la margarina, aderezos para ensalada y helados. El fosfolípido lecitina es un importante emulsificador natural que favorece a las emulsiones de aceite en agua y que está presente en la yema de huevo y en muchos aceites crudos, particularmente en los aceites vegetales. La lecitina se extrae de aceites vegetales, en particular el aceite de soya, y se añade algunos productos elaborados. En ocasiones se adiciona a los productos, además de emulsificadores, estabilizadores cuya función es mantener la emulsión una vez que se ha formado. Dichas sustancias mejoran la estabilidad de las emulsiones, principalmente aumentando la viscosidad. Conforme aumenta la viscosidad, se reduce la libertad de movimiento de las gotitas dispersas de la emulsión y esto disminuye la posibilidad de que se pongan en contacto y se unan. 2.1.1 Usos de los emulsionantes Varios de los alimentos naturales son emulsiones (la leche constituye uno de los principales ejemplos) y son estabilizadas por emulsionantes que se presentan como constituyente de los alimentos. Sin embargo en esta parte el interés principal no lo constituyen los alimentos naturales sino los alimentos elaborados a los que se les adicionan emulsionantes.

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Los emulsionantes desempeñan una función importante en la preparación de crema para ensalada y mayonesa. La crema para ensalada y la mayonesa son emulsiones uniformes, espesas y estables de aceite vegetal, agua, huevo o yema de huevo y un agente acidificante, con o sin la adición de una o mas de las siguientes sustancias: vinagre, jugo de limón, sal, especias, azúcar, almidón comestible, gomas comestibles, y otros ingredientes en menor proporción y aditivos permitidos. 2.1.2 Regulación normativa de los emulsionantes y otros aditivos La U.S. Food and Drug Administration ha promulgado normas de identidad obligatorias para la mayonesa a saber: Aceite vegetal en no menos del 65%, el ingrediente emulsificante será lecitina, habrá de contener además ingredientes acidificantes (vinagre, limón o jugo de lima, o ácido cítrico, este último contribuye parcialmente a la acidez), puede contener también sales disódicas o cálcicas en una cantidad que no exceda de 75 p.p.m, y sulfosucinato de sodio y dioctilo (un agente humectante) en concentraciones que no deben exceder el 0.5% en peso de las gomas usadas como ingredientes. Opcionalmente puede contener sal, azúcares, glutamato monosódico, especias (excepto cúrcuma o azafrán) y sazonadores inocuos, así como aromatizantes siempre que no impartan colores que simulen los de la yema de huevo. La norma de identidad de la FDA para yemas de huevo exige no menos de un 43% de extracto seco de huevo. La especificación federal EE-M131b, recomienda el uso de la siguiente fórmula para el cálculo del contenido en yema de huevo, sobre una base de un 43% de extracto seco de huevo, cualquiera que sea la procedencia del constituyente (huevos líquidos o congelados, o yemas líquidas o congeladas): Norma extracto de huevo seco

% de yema= 94.26P – 2.192N

(Ec. 2)

Donde P= % P2O5 y N= % de N Las normas canadienses para la elaboración de la mayonesa son básicamente idénticas a las estadounidenses.

3 PROCESO TECNOLÓGICO

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Aplicado a emulsiones y de modo general, se puede afirmar que la velocidad de sedimentación de las gotitas (la estabilidad de la emulsión) depende del tamaño de las partículas dispersadas, de la viscosidad de la fase externa y de la diferencia de densidad entre ambas fases. Esto es aplicable de forma particular a emulsiones w/o mientras que para el caso de emulsiones o/w existen, además, otros factores. Según la regla Bancroft, el tipo de emulsión formada depende de la solubilidad del agente emulsificante. Ésteres más etoxilados del ácido esteárico o del laurico y otros surfactantes solubles en agua fuerzan al agua para que sea la fase externa (o/w). 3.1

CONSUMO DE ENERGÍA DURANTE LA EMULSIFICACIÓN

El consumo de energía (K) durante la emulsificación es el producto de la tensión interfacial (σ) y la de la nueva interfase (θ): K = σ • θ. Por tanto, el consumo de energía decrece cuando la tensión superficial es menor e incrementa cuando lo hace la interfase. El consumo de energía también aumenta con la viscosidad de las fases, de modo que aumentos de temperatura debidos al calentamiento de las fases afectan favorablemente la formación de la emulsión. El consumo de energía depende también del tipo de mezclador. 3.2

TEMPERATURA DE EMULSIFICACIÓN

La temperatura de emulsificado se selecciona de modo que las grasas fundidas que contienen el agente emulsificante estén a una temperatura de 70ºC; la fase acuosa suele estar a una temperatura algo más elevada (p.ej. 72ºC). Como regla, sendas fases de la emulsión o/w se combinan por mezclado a temperaturas que oscilan entre 70 y 75ºC máximo. 3.3

ETAPAS DEL PROCESO

Fundamentalmente las etapas del proceso se dividen en 1.emulsificación, 2. homogeneizado y 3. ecualización. La estabilidad y la apariencia blanquecina de la emulsión se maximizan si se reducen y se uniformiza el tamaño de las gotas. Las etapas de homogeneizado y la ecualización son las responsables de ello y siguen a la primera etapa que sería la formación de la emulsión preliminar

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Figura 3.

Mayonesa

Homogenizador

En el caso de la fabricación de emulsiones o/w el proceso tiene lugar en un tanque de mezclado con aplicación de vacío. Es esencial operar en vacío o con deaeración ya que, del otro modo, las cremas con espuma que se formarían colapsarían en sus recipientes de envase y no se llenarían estos con la cantidad establecida. Según el método “Continental” más empleado, las grasas fundidas (incluidos los agentes emulsificantes) se colocan en un tanque, para el caso de emulsiones o/w calentadas a 70º C y su fase acuosa análogamente preparada (o a 2º C más caliente) se introducen estos mediante vacío o por caída libre en el tanque mezclador una vez que el mezclador (planetario o áncora) esté en marcha. Al cabo de un rato y durante 5 minutos se aplica a la emulsión agua fría que circula desde el fondo del tanque hasta arriba mientras el vapor caliente es conducido desde lo alto. Para un mejor intercambio de calor se debe incrementar la velocidad de mezclado. PREMEZCL ADO Y MEZCLADO

HOMOGE NIZADO ENVASADO

Figura 4.

Sector de elaboración y envasamiento

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3.4

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DIAGRAMA DE FLUJO

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PREMEZCLA FASE ACUOSA

PREMEZCLA FASE OLEOSA

MEZCLADO

ALMACENAMIENTO

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HOMOGENIZADO

ENVASADO

La preparación industrial de las emulsiones requiere la elección de la maquinaria apropiada para el trabajo a realizar. Cualquiera de los aparatos de producción requiere la intervención de un sistema de mezcla. El funcionamiento de los

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mezcladores está basado en el desarrollo de intensas inducciones de corte y sobre una fuerte turbulencia del material tratado. Las dos fases se preparan por separado en los tanques de premezclas que a su vez trasvasan su contenido a segundos recipientes (tanques de mezclado, respectivamente), junto con las válvulas de tres vías, significa que una segunda carga de cada una de las fases se puede preparar mientras se está utilizando la primera. Después se bombean en proporciones correctas vía bombas medidoras a un premezclador en línea (tal como un mezclador estático que también se pueden emplear), y luego a través de un homogeneizador. La incorporación de un cambiador de calor, entre el homogeneizador y el tanque de almacenamiento o tolva de un recipiente de llenado, es conveniente para poder lograr un enfriamiento rápido. Finalmente, la emulsión formada se bombea al tanque de almacenamiento. Componentes ƒ Tanque premezclador para la fase oleosa ƒ Tanque premezclador para la fase acuosa ƒ Tanques intermediarios ƒ Bombas medidoras con impulso regulable ƒ Pre-mezclado ƒ Homogeneizador

Figura 5.

Homogenizador

En estos casos lo mejor es cargar el tanque de mezclado con la fase acuosa (la mayoritaria) y, a continuación, introducir la fase grasa (la minoritaria) mediante agitación y aplicando vacío a una temperatura entre los 70-72º C.

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Un proceso (sistema Cryomix de Brogli) es el de producción LEE (“low energy emulsification”). En esta emulsificación de baja energía que es conveniente para emulsiones o/w con alto contenido en fase acuosa (70-90 %) donde inicialmente la fase contínua (por tanto, el agua en las emulsiones o/w) se emulsifica en las grasas fundidas para formar una emulsión concentrada; lo que resta de fase continua se adiciona a temperatura ambiente sin calentamiento. La cantidad de energía calorífica empleada para la formación de la emulsión excede de forma apreciable la cantidad de energía aplicada. En general, en el caso de emulsiones o/w un tercio del agua (o fase acuosa) se adiciona a 70º C a las grasas fundidas análogamente. Se deja enfriar la emulsión con agitación, y se adiciona lo que queda de agua fría con agitación; solamente así es posible el homogeneizado a 30-35º C. 3.5

Homogenizado ultrasónico

3.5.1 Propagación ultrasónica en emulsiones alimenticias Las técnicas analíticas basadas en el ultrasonido usan la alta frecuencia mecánica de las vibraciones (típicamente entre 20 kHz y 200MHz) para aportar información acerca de la composición, la estructura, o la dinámica de los materiales (2).Las ondas ultrasónicas son cualitativamente similares, pero sus frecuencias también son altas para ser detectadas por el oído humano. Las ondas ultrasónicas se reproducen a través de los materiales como pequeñas deformaciones en las propiedades termo-mecánicas (como desviaciones pequeñas en la presión y temperatura común del material). La potencia de los niveles usados en el análisis ultrasónico de emulsiones alimenticias son tan bajas que las deformaciones ocasionadas el material son sumamente pequeñas y reversibles, es decir que la técnica no es destructiva. En general, las ondas ultrasónicas más comúnmente usadas para caracterizar los materiales son ondas longitudinales y el esfuerzo cortante ondea. En ondas longitudinales las deformaciones ocurren paralelamente en la dirección de transmisión de la onda considerando las ondas de esfuerzo cortante, las deformaciones ocurren perpendicularmente a la dirección de transmisión. Las propiedades ultrasónicas longitudinales de un material son fundamentalmente una función de la compresibilidad de un material y de la cantidad de material a ser comprimida (La densidad),las ondas cortantes son altamente atenuadas en la mayoría de fluidos y raramente usadas para caracterizar las emulsiones alimenticias y no se discuten más aquí. Los parámetros que están más comúnmente medidos dentro del ultrasónico experimentalmente es la velocidad ultrasónica, c, y el coeficiente ultrasónico de atenuación, α: Velocidad ultrasónica

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d = λf t

(Ec. 3)

A = e −αd A0

(Ec. 4)

c= Coeficiente ultrasónico de atenuación

Dónde la d (longitud de onda ultrasónica) es la distancia que viaja la onda en el tiempo t, f es la frecuencia de la onda ultrasónica, y A y A0 son los tamaños iniciales y finales de la onda ultrasónica. El conjunto de características ultrasónicas de un material son representadas por la complejidad de la constante de propagación , donde es la frecuencia angular ( )y = . La velocidad y la atenuación son fundamentales en las propiedades físicas de la emulsión pero son sólo útiles si pueden ser medidos con exactitud y pueden estar relacionados con las propiedades de la gotita de interés. Durante los años recientes, ha habido avances considerables en el desarrollo de teorías matemáticas para describir la propagación ultrasónica de las ondas a través de emulsiones (3–5). Estas teorías pueden usarse para relacionar las ).Una versión propiedades ultrasónicas medibles de una emulsión ( simplificada de la teoría es presentado aquí, que es conveniente aplicar en emulsiones diluidas que contienen gotitas poco flocuidas en el límite de longitud ): de onda larga.( Emulsiones diluidas 2 ⎛ 3iφA ⎛K⎞ m ⎜1 − = ⎜ ⎟ 3 ⎜ ( k1r ) ⎝ k1 ⎠ ⎝

⎞ ⎛ 9iφA d ⎟⎜1 − 3 ⎟⎜ ( k1r ) ⎠⎝

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

(Ec. 5)

Donde K es la constante de propagación compleja de la emulsión , el es la constante de propagación compleja de la fase continua, es la fracción del volumen de la fase dispersa, y Am y Ad son los coeficientes de esparcimiento monopolo y dipolo respectivamente de gotitas individuales. Los coeficientes de esparcimiento apropiados para dispersiones coloides fluido en fluido y sólido en fluido están disponibles en la literatura (6). No obstante, el cálculo de estos coeficientes precisa conocimiento de muchas de las propiedades fisicoquímicas del aceite y de las fases del agua (el coeficiente de velocidad ultrasónico, de atenuación, la aptitud específica de calor, la conductividad térmica la densidad, y el coeficiente de expansión cúbico ). La necesidad de información de la interpretación de todas medidas ultrasónicas es actualmente prioridad de las técnicas de análisis ultrasónicas, aunque estos datos están siendo tabulado en la literatura (7). La velocidad ultrasónico y el coeficiente

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de atenuación de una emulsión son determinadores de la constante de propagación compleja usando las siguientes relaciones: Velocidad ultrasinica

c=

ϖ ∧ α = Im ( K ) Re ( K )

(Ec. 6)

Esta información se usa para examinar el significado físico de los coeficientes de esparcimiento ( y ) que aparecen en las teorías usando como modelo las propiedades ultrasónicas de las emulsiones.

3.5.1.1 Coeficiente de esparcimiento monopolar (am).

Las gotitas y el líquido circundante se expanden y se contraen por diferentes extensiones en presencia de las fluctuaciones de presión asociadas con la onda ultrasónica (Fig.1a). Consecuentemente, la vibración de la gotita genera en el líquido circundante una onda de presión que se reproduce. La mayor parte de esta onda monopolar no es detectado en la parte frontal, que conduce a un incremento de la atenuación de la emulsión manifestado como la pérdida de esparcimiento monopolar. Además por acople de presión-temperatura, hay un gradiente de temperatura fuctuante entre la gotita y el líquido circundante que causa calor para fluir hacia atrás y adelante través de la interfaz de la gotita. Este proceso es usualmente irreversible porque el flujo de calor dentro de la gotita es menos que el flujo de calor hacia afuera. Como consecuencia, una parte de la energía ultrasónica es convertida en calor, lo cual conduce a un incremento en la atenuación de la la emulsión que se expresa como la pérdida termal de absorción. La distancia de reproducción de la onda termal en el líquido circundante es determinada por la profundidad termal de piel, Profundidad tremal

δΓ =

2τ1 ρ1CP η1ϖ

(Ec. 7)

Donde la frecuencia angular es ω, la densidad es ρ, el calor específico es , la conductividad térmica es y la viscosidad es ( el subíndice 1 se refiere a la fase continua). Esta ecuación indica el incremento del espesor de la onda termal como el decrecimiento de la onda de frecuencia ultrasónica.

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Figura 6.

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El diagrama ilustra modelos de esparcimiento ultrasónico de una gotita de emulsión:

(a)esparcimiento termal (monopolar): (B)esparcimiento viscoso (dipolar)

La pérdida termal de absorción es mucho mayor que el esparcimiento monopolar en todos límites de la longitud de la onda larga. 3.4.1.2 COEFICIENTE DE ESPARCIMIENTO DIPOLAR (Ad). Como una ola ultrasónica atraviesa una emulsión, causa que las gotitas oscilen hacia adelante y atrás por la diferencia de densidad entre ellas y el líquido circundante (Fig. 1b). El movimiento de las gotitas está relacionado con el líquido que las rodean para generar una onda de presión dipolar. La mayor parte de esta onda dipolar no es detectada en el frente, lo que conduce a un incremento en la atenuación de la emulsión llamada pérdida de esparcimiento dipolar. Además, la oscilación de la gotita es humedecida por la viscosidad del líquido circundante, y algo de la energía ultrasónica se pierde como calor, lo cual conduce a un incremento en la atenuación de la emulsión la que se expresa como la pérdida de absorción viscoinercial. La distancia que la onda viscoinercial recorre en el líquido circundante es determinada por la profundidad viscoinercial de piel, Profundidad viscoinercial

δS =

2η1 ρt ϖ

(Ec. 8)

Esta ecuación indica el incremento de espesor de la onda viscoinercial como también las disminuciones de la frecuencia de las ondas ultrasónicas. Muchas de las metodologías ultrasónicas desarrolladas para la determinación de fluidos sirve para emulsiones alimenticias. Un esquema experimental típico Incluye un generador de señales eléctrico que se usa para estimular un transductor ultrasónico para producir una onda acústica que pase a través de la emulsión, y es detectada por un segundo transductor. (Alternativamente, un transductor solo y un

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plato del reflector algunas veces puede ser usado). Estos componentes son organizados en dos grupos principales: Los métodos de pulso y de resonancia. 1. Los métodos de pulso. Un pulso de ultrasonido es medido después de la transmisión a través de una gran parte de emulsión. Esta velocidad ultrasónica se determinada midiendo el tiempo tomado por el pulso para viaje a través de una distancia fija Ec. (3), y el coeficiente de atenuación es decidido midiendo la reducción en el tamaño del pulso después de que haya viajado a través de la emulsión Ec. (4). La frecuencia de las propiedades ultrasónicas de una emulsión pueden ser determinadas usando dos técnicas pulsadas diferentes: Rotura de tono y transformación de Fourier. En el método rotura de tono, un pulso contenido en un número de ciclos de ultrasonido en una frecuencia sola (realmente un rango estrecho de frecuencias) es aplicado para la prueba y el coeficiente de velocidad ultrasónica y de atenuación de la prueba es determinada en esta frecuencia específica. Este procedimiento es luego repetido usando ondas ultrasónicas con frecuencias diferentes. En el método de transformación de Fourier, un pulso de banda ancha de ultrasonido que contiene un rango de componentes diferentes de frecuencia, es aplicado para la prueba. Con la transformación Fourier se acostumbra a determinar la velocidad y la atenuación de la onda ultrasónica por encima del rango de frecuencia del transductor. La ventaja principal del método de transformación de Fourier es que un espectro puede ser obtenido usando solo un pulso ultrasónico, que acelera el desarrollo del análisis. 2. Métodos de resonancia. Los instrumentos analíticos basados en el uso del método de resonancia usado a continuación de onda ultrasónica son mejor que un pulso ultrasónico, para determinar las propiedades ultrasónicas de una prueba. Las medidas de un transductor dan señas de intensidad y el otro genera una onda continua de longitud constante. En un resonador de paso fijo largo, una onda continua sosteniéndose sola, y la frecuencia ultrasónica lentamente creciente es transmitida a través de la celda de medida. Cuando el paso largo de la célula es un número que integra todas las ondas, ocurre una interferencia ocurre y hay un máximo de energía detectada. La forma y posición de estos picos de resonancia pueden ser usado para calcular la velocidad ultrasónica y el coeficiente de atenuación del líquido en la celda para una precisión muy alta. Tradicionalmente, los instrumentos analíticos para determinar propiedades de emulsión fueron construidos por investigadores, sin embargo, un número de fabricantes ahora suministran instrumentos analíticos basados en el ultrasonido específicamente diseñado para determinar las propiedades de una emulsión. Hay un número de consideraciones prácticas importantes que deberían ser tomadas en cuenta al desarrollarse o seleccionar un instrumento analítico para determinar las propiedades de una emulsión.

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Las propiedades ultrasónicas de la mayoría de líquidos dependen fuertemente de la temperatura y así es que es importante usar un instrumento con el cual la temperatura se controla precisamente. Los instrumentos para análisis ultrasónico en el comercio pueden presentar diferencias de unos pocos mililitros hasta varios litros, lo cuál puede ser importante si una prueba es muy grande o limitada. El tiempo de medida puede ser importante en los sistemas donde se requiere que las mediciones cinéticas sean rápidas. La adquisición de datos es usualmente mucho más rápida con espectrómetros para la transformación de Fourier que para rotura de tono o los espectrómetros de resonancia, facultando procesos cinéticos más rápidos para ser monitoreados. Muchos espectrómetros comerciales automáticamente harán cálculos de la distribución de tamaño de la partícula y del volumen de la fase dispersa de una emulsión de su espectro ultrasónico medido. Las teorías usados por instrumentos comerciales para hacer estos cálculos varian ampliamente y es esencial para asegurar que la teoría sea valida someterla a sistema bajo investigación. Mientras que la velocidad y atenuación pueden estar fácilmente medidas la velocidad tiene tendencia a ser más afectada por la imprecisión en la temperatura y la composición, así es que la atenuación es a menudo más útil para estructurar las medidas. Probablemente la razón de la mayoría de medidas ultrasónicas de mala calidad es la presencia de pequeñas burbujas de aire atrapadas dentro de líquidos. 3.5.2 APLICACIONES Estudios hechos por largos años, acerca del uso de la instrumentación ultrasónica para tomar medidas ha demostrado el potencial de la técnica ultrasónica para determinar las propiedades de gotitas de emulsión (el tamaño de la gotita, la concentración de la gotita, la cristalización de la gotita, y estabilidad cremosa). El ultrasonido tiene ventajas sobre muchas tecnologías alternativas porque las medidas son rápidas y no es destructivo. Recientemente se han analizado los instrumentos basados en la espectometría ultrasónica que son específicamente diseñado para determinar las propiedades de una emulsión y son comercialmente disponibles. Consecuentemente algunos de los beneficios potenciales de la tecnología ultrasónica para determinar emulsiones alimenticias han sido disponibles para los científicos operando en la industria alimenticia. No obstante, es importante que los usuarios de estos instrumentos comerciales conozcan la base teórica de la técnica ultrasónica porque los

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procedimientos impropios de medición o la decodificación de datos puede con llevar a la ejecución de errores apreciables.

4 CONCLUSIONES ƒ La realización de este trabajo, corrobora una vez más la importancia y el interés que se suscita al desarrollarse estudios tecnológicos en cuanto a la aplicación de la ciencia en los procesos productivos alimenticios, como en el caso de la mayonesa y las emulsiones en general. ƒ Es decir que solo conociéndose los productos intrínsicamente se lograrán desarrollar eficazmente y de forma inocua, como lo es en el caso de la mayonesa si se sabe de su alta perecidad toda vez que sus componentes también lo son. ƒ El desarrollo químico intrínseco en una emulsión bien podría si se quiere ser un ejemplo social al lograr lo que podría sonar utópico “dos sustancias enemigas se unan en un bien común”

5 BIBLIOGRAFÍA 5.1 (1). (2). (3). (4).

5.2

CITAS BIBLIOGRÁFICAS PERRY ROBERT/ manual del ingeniero químico/ ingeniería química/ edi.Mcgraw hill / 7ª edición/ 2001. BRENAN J.C./ las operaciones de la ingeniería de los alimentos/ edi. Acribia/ 2ª edición/ España / 1980 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

(1). www.textoscientificos.com/emulsiones/equipos - 22k (2). www.tarjetasdevisita123.com/?u=/wiki/Emulsion - 9k -

ReCiTeIA - v.7 n.2

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