Informe n4
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Este documento presenta los resultados de una práctica de laboratorio sobre sistemas coloidales importantes en alimentos como emulsiones, espumas y geles. Se analizaron dos emulsiones, una de tipo aceite/agua y otra de tipo agua/aceite dependiendo del agente emulsionante utilizado. También se evaluó la estabilidad de espumas de clara de huevo al variar el tiempo de batido, observando que entre 9:56-10:10 minutos se obtuvo la mayor estabilidad. Finalmente, se prepararon tres tipos de geles variando los ingredientes.
Informe n4
- 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARITIN FACULTAD DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL ASIGNATURA : Química de los Alimentos. TEMA : INFORME DE PRACTICA Nº04 “Sistemas Coloidales” DOCENTE : Ing. Epifanio Martinez Mena. ALUMNO : Wilson Clavo Campos. CICLO : V. FECHA : 24 de ABRIL del 2013. TARAPOTO-PERU 2013
- 2. PRÁCTICA N° 04: “SISTEMAS COLOIDALES” I. OBJETIVO Observar las diferencias entre los sistemas coloidales importantes en alimentos: emulsiones, espumas y geles. II. FUNDAMENTO Una sustancia posee un conjunto de propiedades físicas y químicas que no dependen de su historia previa o del método de separación de la misma. Las mezclas pueden variar mucho en su composición química, sus propiedades físicas y químicas varían según la composición y pueden depender de la manera de preparación. Al hablar de sistemas dispersos o mezclas, se tendrá en cuenta que se denomina así, a los sistemas homogéneos (soluciones) o heterogéneos (dispersiones), formados por mas de una sustancia. Hay sistemas dispersos en los que se distinguen dos medios: la fase dispersante y la fase dispersa. Las mezclas se caracterizan porque: las componentes de las mezclas conservan sus propiedades, intervienen en proporciones variadas, en ellos hay diferentes clases de moléculas, cuando son homogéneas se pueden fraccionar y cuando son heterogéneas se pueden separar en fases. Según el grado de división de las partículas los sistemas dispersos se clasifican en: Dispersiones macroscópicas o groseras: son sistemas heterogéneos, las partículas dispersas se distinguen a simple vista son mayores a 50ðm. Dispersiones finas: son sistemas heterogéneos visibles al microscopio, las partículas son menores a 50ðm y mayores a 0.1 ðm.
- 3. Dispersiones o sistemas coloidales: en estas dispersiones el medio disperso solo es visible con el ultramicroscopio. Si bien son sistemas heterogéneos, marcan un limite entre los sistemas materiales heterogéneos y homogéneos. El tamaño de sus partículas se halla alrededor de 1mðð Soluciones verdaderas: en estos sistemas las partículas dispersas son moléculas o iones, su tamaño es menor a 0.001ðm. No son visibles ni siquiera con ultramicroscopio, y son sistemas homogéneos. III. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA EMULSIONES La definición tradicional de una emulsión se refiere a una dispersión coloidal de gotas de un liquido en otra fase liquida (Dickinson y Stainby, 1988). Estos sistemas de dispersión están constituidos por dos líquidos inmiscibles en los que la fase dispersa se encuentra en forma de pequeñas gotas, entre 0.1 y 10 mµ distribuidas en la fase continua o dispersante; son inestables, y se les permite reposar por algún tiempo, las moléculas de la fase dispersa tienden a asociarse para constituir una capa que puede precipitar o migrar a la superficie, según la diferencia de densidades entre las dos fases (Lissant, 1984). Por lo general, las emulsiones son sustancias cuyas moléculas contienen una parte polar y otra no polar, por lo que es posible que se disuelvan tanto en agua o soluciones acuosas como en disolventes orgánicos y aceites. Dependiendo del predominio de una de las partes de la molécula sobre la otra, el emulgente tendrá un carácter lipófilo o lipófobo, y por consiguiente, presentara una mayor afinidad por el agua o por los aceites; esta característica se conoce como balance hidrófilo-lipófobo (Becher, 1957) ESPUMAS Según Fennema (1993), hay tres maneras de formar una espuma, la primera es haciendo burbujear el gas a través de un dispersor poroso(como una placa de vidrio sinterizado) en una solución de proteína diluida, la segunda es liberar continuamente la presión de una disolución previamente presurizada y la tercera es la que se aplicó en el
- 4. laboratorio, batiendo o agitando una disolución proteica en presencia de abundante fase gaseosa. En la página web “http://html.rincondelvago.com/sistemas-coloidales_1.html” B B. Ricotti - L Diaz, aporta que las espumas son dispersión de burbujas de gas (generalmente aire) suspendidas en el seno de un liquido viscoso o de un semisólido, y se producen por medio de una adsorción de moléculas reactivas en la interfase gas liquido; el fluido que se localiza entre los glóbulos de gas se designa con el nombre de lamela y sirve como estructura básica. La mayor estabilidad de las espumas se obtiene cuando la lamela, o la distancia entre dos burbujas, es del orden de 0.2 a 1 ðm GELES B B. Ricotti - L Diaz en la página web “http://html.rincondelvago.com/sistemas- coloidales_1.html” afirma que los geles son sistemas creados por una red continua de macromoléculas interconectadas y entrelazadas en una estructura tridimensional en la que queda atrapada la fase continua de agua. Se pueden concebir como un estado en el que las macromoléculas coloidales se orientan formando fibrillas que al interaccionar establecen un cuerpo básico o esqueleto, que sirve de soporte para retener el agua mediante puentes hidrogeno. Este mecanismo se observa en la gelificación de las pectinas durante la elaboración de mermeladas. IV. MATERIALES Y MÉTODOS 4.1) Producción de emulsiones: identificación de la clase de emulsiones. Fundamento de la prueba: El emulgente de la probeta I es el oleato sódico y el de la probeta II es el oleato cálcico. El uno forma una emulsión…………….El color producido en la superficie de la emulsión por la mezcla de colorantes, indica la clase de emulsión que se ha formado…………… El azul de metileno es un colorante soluble en AGUA, el colorante se disuelve difícilmente en las gotas dispersas de la emulsión cuando se encuentran rodeadas por el emulgente. De esta manera el único colorante que puede teñir es el que se disuelve en la fase continua o medio de dispersión. Materiales: - 2 probetas de 100 ml previstos de tapón. - Aceite de cocina, leche, nata, margarina, mantequilla, mayonesa.
- 5. - Agua destilada. - Agua de cal. - Hidróxido sódico. - Ácido oleico. - Pipetas de 20 y 50 cm. - 3 placas Petri - Azul de metilo y sudán III en proporción de 50/50 en polvo. - Espátula. - Vidrio de reloj. Procedimiento: - Tomar 2 probetas de 100 ml provistos de tapón. - En la probeta 1 colocar 20 ml de aceite de cocina, 18 ml de agua destilada, 2 ml de hidróxido de sodio y 0.5 de ácido oleico. En la probeta 2 colocar 20 ml de aceite de cocina, 20 ml de cal y 0.5 de ácido oleico. - Agitar ambas probetas tapadas, vigorosamente, durante el mismo tiempo, verter el contenido de cada una en una placa Petri y espolvorear la superficie haciendo uso de la espátula un poco de la mezcla de los colorantes azul de metileno y sudan III. Observar el color de las emulsiones y determinar cual de las emulsiones es aceite/ agua y cual agua/aceite, en base de la coloración que tomen las fases continuas. 4.2) Estabilidad de la espuma de clara de huevo: Determinar el tiempo óptimo de batido, lograr una mayor estabilidad de las espumas de clara de huevo. Esta prueba se basa en utilizar la cantidad de goteo producida por la muestra de espuma, como una valoración de su estabilidad. Un mayor volumen de goteo, es la prueba de una menor estabilidad de la espuma. Materiales: - 6 vasos de precipitación de 150 ml, cloruro sódico. - 6 huevos. - Batidora. Procedimiento:
- 6. - Poner 6 muestras de clara de huevo de 25 gr. dentro de pequeños vasos de precipitación. V. RESULTADOS Luego de batir bien las probetas y después de verterlas en las placas petri; añadimos la mezcla de los colorantes (Sudan III y azul de metileno) y obtuvimos los siguientes resultados: Probeta 1 Muestra : 20 ml Aceite +18ml Agua + NaOH +0.5g Ac. Oleico Tinción: Azul Emulsión : Ac/Ag (fase dispersa aceite) COLORANTE: Azul metileno (soluble en agua) Observación: * Textura cremosa * En este caso el agente emulsionante Oleato de Sodio Probeta 2 Muestra :20mlAceite +20ml Agua de Cal + 0.5ml Ac. Oleico Tinción: Rojo Emulsión : Ag/Ac (fase dispersa agua) COLORNTE: Sudan III (soluble en grasa) Observación: * Tacto graso MUESTRA SIN COLORANTE MUESTRA CON COLORANTE
- 7. * En este caso el agente emulsionante Oleato de Calcio. MUESTRA SIN COLORANTE MUESTRA CON COLORANTE MUESTRA COLORANTE TINSIÓN EMLSIÓN Mantequilla Sudan III y Azul de Metileno Ag/Ac Leche Sudan III y Azul de Metileno Ac/Ag Aceite Sudan III y Azul de Metileno Ag/Ac Yema de Huevo Sudan III y Azul de Metileno Ac/Ag Mayonesa Sudan III y Azul de Metileno Ac/Ag Clara de huevo Sudan III y Azul de Metileno Ag
- 8. Muestras Analizadas: ESPUMAS N° DE MUESTRAS TIEMPO DE BATIDO DEL HUEVO (Ti) TIEMPO DE CULMINACION DE BATIDO (Tf) VOLUMEN DE GOTAS EN ml 1 9:35 10:05 12 2 9:42 10:12 8.9 3 9:56 10:26 5.8 4 10:02 10:32 6.1 5 10:10 10:40 6.2 6 10:21 10:51 6.4 Después de batir los huevos por un tiempo determinado, cada uno de ellos se deja gotear a través de un embudo por un tiempo de 30 minutos y obtuvimos los siguientes resultados: GELES Muestra 1: Muestra 2: Muestra 3: Harina + agua Harina + azúcar + agua Harina + acido cítrico + agua
- 9. VI. DISCUCIONES Podemos discutir para cada caso: Emulsiones: La definición tradicional de una emulsión se refiere a una dispersión coloidal de gotas de un liquido en otra fase liquida (Dickinson y Stainby, 1988). Para la practica utilizamos aceite + agua + NaOH + Ac. Oleico para la primera probeta y cuando lo agregamos sudan III y azul de metileno como indicadores, el resultado fue de color azul lo cual indica que la emulsión es de tipo Ac/Ag en la cual la fase dispersa es el aceite mientras que para la segunda utilizamos aceite + agua de Cal + Ac. Oleico y se coloreo de color rojo lo cual indica que la emulsión es de tipo Ag/Ac en la cual la fase dispersa es el agua. También analizamos diferentes tipos de muestras en donde se supo cuál es la fase dispersa y cuál es la fase dispersante. Espumas: Según Fennema (1993), las espumas alimenticias suelen ser dispersiones de burbujas de gas en una fase continua, líquida o semisólida, que contiene un agente con actividad de superficie, soluble. En muchos caso el gas es aire (y en ocasiones dióxido de carbono) y la fase continua una disolución o suspensión acuosa de proteínas. Para este caso hemos utilizado las proteínas del huevo, batiéndolo por un tiempo determinado para la formación de dichas espumas. Según Gutiérrez (1998), para formar de modo adecuado una espuma debe aplicarse durante un tiempo una intensidad de batido tal que permita el despliegue de la estructura proteica y su correspondiente adsorción en la interfase. Sin embargo hay un límite, ya que según Fennema (1993), una agitación excesiva puede disminuir tanto el overrun (aumento porcentual del volumen) como la estabilidad de la espuma. Como se puede observar, el batido dio resultados inesperados, ya que se pudo observar que las espumas formadas no tenían homogeneidad comparando los resultados a
- 10. diferente tiempo de batido, lo cual se presume que se debe a una manipulación desigual de los instrumentos en el momento del batido. Por lo tanto la realización del experimento debe ser homogénea, es decir con las mismas condiciones para cada uno de los casos. Geles: Como se sabe, según lo previamente mencionado, cuando los gránulos de almidón se hidratan y se exponen al calor, hay una gelatinización, a partir de los 55ºC - 70ºC, los gránulos se hinchan debido a la absorción del agua, en ese momento la viscosidad de la suspensión aumenta considerablemente, porque los gránulos hinchados se adhieren los unos a los otros. A mayor cantidad de amilosa, mayor temperatura de gelatinización (García, 2005). En nuestro caso hemos calentado la muestra a una temperatura de 95ºC y creo que a esta temperatura los gránulos de almidón se adhieren mas los unos con los otros por lo que se formara un gel más consistente y más estable. La gelificación es la formación de un gel y no se produce hasta que se enfría una pasta de almidón. Es decir, la gelatinización debe preceder a la gelificación. Al enfriarse una pasta de almidón se forman enlaces intermoleculares entre las moléculas de amilosa. Se forma una red donde queda el agua atrapada, al igual que cualquier otro gel, el de almidón es un líquido con características de sólidos. Los geles formados se hacen progresivamente más fuertes durante las primeras horas de preparación, pero a medida que progresa el tiempo el gel tiende a envejecerse debido a la retrogradación del almidón, perdiendo su fortaleza y permitiendo la salida del agua del gel (Badui, 1986). Cuando dejamos enfriar las muestras nos dimos cuenta que el gel formado tenia una consistencia mas liquida lo cual contrasta con la teoría revisada, por lo tanto creo que los resultados obtenidos fueron satisfactorios. VII. CONCLUCIONES Durante el desarrollo de esta practica aprendimos a reconocer cual es el medio dispersante y cual es el medio disperso en una determinada mezcla, ya sea liquida o solida mediante el uso de sudan III y azul de metileno que cambian de color variando de azul o rojo según la cantidad de grasa o agua que componen el alimento analizado. Este tema es muy importante para nosotros ya que será utilizado para el análisis de los diferente productos alimenticios durante el desarrollo como profesionales.
- 11. VIII. RECOMENDACIONES Debemos de tener conocimientos muy de cerca sobre los componentes de los alimentos que estamos analizando para poder desarrollar un buen procedimiento del análisis y utilizar los materiales y reactivos apropiados para tal caso. Esto creo que nos servirá de mucho en el futuro como profesionales en los diferentes análisis que realizaremos para determinar con mas certeza cual de los componentes de los alimentos es el medio disperso y cuál es el medio continuo para su debida transformación adecuada. IX. BIBLIOGRAFIA http://www.doschivos.com/trabajos/quimica/524.htm Autor: Desconocido. DICKINSON, E., Stainsby, G., 1988. Los Avances en Emulsiones de Comida y Espumas. ElsevierAppliedScience, Londres Y Nueva York. E.U. LISSANT, K. J., 1984. Las Emulsiones y la Tecnología de Emulsión. Vol. VI. Marcel Dekker, Nueva S.A. York. E. U. BECHE, P. 1957. Las emulsiones: La Teoría y la Práctica. Corporación Que PublicaReinhold. Nueva York. E. U. FENNEMA, O. 1993. Química de los alimentos. Editorial Acribia, S.A. Zaragoza. España. GUTIÉRREZ, José Bello. 1998. Ciencia y tecnología culinaria. Editorial Díaz Santos S.A. Madrid. España. GARCÍA, Irene et al. 2005. Mundo Láctico y Cárnico. (Serial online). Industrias Alimenticias FABPSA. México. Disponible en: http://www.alimentariaonline.com/apadmin/img/upload/MLC009_FABPSA.pdf. Consultado el 23 de Octubre del 2010.
- 12. X. ANEXOS Emulsiones: Resultados: Resultados de espumas: Espuma: