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SISTEMAS COLOIDALES
Son sistemas dispersos que constan de una fase
dispersa llamadas partículas coloidales y de un
medio de dispersión o fase continua. La
característica principal es el tamaño de las
partículas de la fase dispersa (nanómetro, 10-9 m
y micrómetro 10-6m). Aunque no existe un límite
preciso en el tamaño. Un sistema coloidal por
tanto puede estar formado por pequeñas partículas
o por macromoléculas. Son sistemas inestables. No
se encuentran en estado de equilibrio. Las
partículas coloidales pueden estar en forma
sólida, líquida o gaseosa. El medio de
dispersión, también puede ser un sólido, un
líquido o un gas. Un sol es un sistema coloidal
cuyo medio de dispersión es un líquido o un gas.
Cuando la fase continua es un gas, el sistema se
denomina aerosol (ej. humo, niebla, etc) Cuando
en un sol la fase dispersa es un sólido, el
sistema se denomina suspensión coloidal. Cuando
las partículas son líquidas, emulsión. Una espuma
es un sistema coloidal en el cual se encuentran
burbujas gaseosas dispersas en un líquido Un gel
es un sistema coloidal semirígido en el que el
solvente queda atrapado en una red formada por
grandes moléculas entrecruzadas o por pequeñas
moléculas agregadas.
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El tamaño de las partículas da lugar a una
superficie interfacial enorme, por lo que los
efectos superficiales (adsorción, intercambio,
etc) cobran importancia capital a la hora de
determinar las propiedades.
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EMULSIONES ALIMENTARIAS

• Emulsión dispersión de dos líquidos no
  miscibles resultando en una fase continua y una
  fase dispersa. En alimentos los dos liquidos
  inmiscibles agua/aceite (W/O) o aceite/agua
  (O/W).
• Las emulsiones son sistemas termodinámicamente
  inestables (??G) y cinéticamente estables.
• El proceso de emulsificación consta de dos
  etapas formación y la desestabilización. El
  proceso de desestabilización comienza
  simultáneamente con el proceso de formación
• Emulsificantes sustancias que favorecen la
  formación de una emulsión. Agentes tensioactivos.
• Estabilizantes sustancias que prolongan la
  estabilidad de una emulsión, limitando que
  ocurran los fenómenos de desestabilización.
• Procesos de desestabilización desproporción,
  floculación, cremado, coalescencia e inversión de
  fase.

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EMULSIONES
Se definen como las mezclas de por lo menos dos
líquidos inmiscibles. El líquido que se
dispersa (como las gotas), la fase discontinua o
interior. El líquido circundante se llama la
fase continua o externa
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La clasificación de emulsiones en alimentos está
basada en el de volumen de la fase interna.
La relación de la fase interna (relación
fase-volumen F) se define como F
Vi / (Vi Ve) donde Vi el
volumen de fase interna
Ve el volumen de fase externa
F lt0.3 relación fase interna baja (LIPR) o/w
la leche, helado, y queso. (fase interna aceite ,
fase externa agua) el w/o la mantequilla y
margarina (fase interna agua, fase externa
aceite) 0.3 ltF lt0.7 relación fase
interna media (MIPR) La crema de
leche. Fgt 0.7 relación fase
interna alta (HIPR) La mayonesa y
aderezo
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ESTABILIDAD DE LAS EMULSIONES Durante la
formación de gotas dispersadas pequeñas en una
emulsión, el área interfacial entre los dos
líquidos es muy grande. Por ejemplo, cuando 1 mL
de aceite se dispersa en el agua como
partículas de 1 mm de diámetro, se forman 1.9 x
1012 glóbulos de gota y el área interfacial
total es 6 m2. El sistema heterogéneo resultante
es por consiguiente termodinámicamente
inestable. Se necesitan los emulsificantes para
estabilizar el sistema a través de una de las
acciones siguientes Tensión Interfacial,
interacción iónica , partículas finas,
macromoleculas
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Tensión superficial En la interfaz
líquido-líquido, la tensión del interfacial es
la fuerza necesaria para reducir el contacto real
entre las dos fase. Las moléculas en la fase son
atraídas en todas direcciones. No se aplica
ninguna fuerza neta a la molécula. Sin embargo en
el límite entre las fases, las moléculas están en
contacto con otras moléculas y experimentan
fuerzas diferentes. Cuando se forma una emulsión
, el área de contacto de superficie aumenta,
aumentando así la energía interfacial total .
Como resultado, las moléculas tienden a migrar
de la interfaz al interior de la fase y reducir
el área del contacto real entre las moléculas
diferentes.
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Las tensiones interfaciales típicas en el sistema
alimento están en el rango de 15 a 25 dynes /
cm. Cuando un agente superficialmente activo
amfifílico se agrega a una emulsión, se concentra
en la interfaz de aceite-agua y producen una
reducción en la tensión interfacial de menos de
10 dynes / el cm.
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Interacción iónica Como resultado, un sistema de
la emulsión necesita ser eléctricamente neutro
para permanecer estable. Si se agregan
surfactantes iónicos a la superficie de las gotas
establecen una doble capa eléctrica en la fase
acuosa y estabilizan la emulsión aceite-agua.
Partículas finas Polvo de sílice, sales
básicas, fragmentos celulares de plantas (
especias), etc. Pueden estabilizar una emulsión
por adsorción en la interface formando una
barrera física alrededor de las gotas de la
emulsión. Un equilibrio debe lograrse entre la
tensión interfacial del sólido - aceite y
sólido - agua. Normalmente se usan partículas
finamente divididas en las emulsiones aceite-agua
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Macromoléculas Las proteínas y gomas forman
películas alrededor de una gota de la emulsión y
establecen una barrera física a la coalescencia .
Cuando una proteína se usa como una agente
emulsificante , se despliega y re-orienta su
cadena de aminoácidos para que los grupos
hidrófobos se orienten con el aceite y los
grupos hidrófilos ,con la fase acuosa .
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PROCESOS DE DESESTABILIZACIÓN
Cremado Durante el almacenamiento, debido a la
diferencia de densidad entre la mayoría de los
aceites comestibles y el agua , hay una tendencia
de la fase de aceite a concentrarse en la parte
superior de la emulsión. La velocidad de
cremado puede disminuirse reduciendo el tamaño
de la gota, bajando la diferencia de densidad
entre el aceite y la fase acuosa, y aumentando la
viscosidad del medio.
Ley de Stokes V 2g r2 (?2 - ?1) / 9 ?
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Floculación Se define como un proceso por el
cual dos o más gotas se agregan sin perder su
identidad individual. En la práctica, en las
emulsiones de alimentos, las gotas más grandes (gt
2 mm) floculan más rápido y la floculación es
promovida por el cremado. La floculación es
dominante a F lt0.05 y tamaño de la gota menos de
1 mm. La emulsión de gotitas flocula a través de
la interacción de las macromoléculas adsorbidas
entre ellas. Floculación por puente es un
fenómeno complejo y depende del tamaño, del
tipo, la cantidad del macromoléculas usada en el
sistema. Además, la velocidad de floculación
puede afectarse por el pH y la fuerza iónica del
ambiente acuoso. Las interacciones entre
proteínas, polisacáridos, surfactantes solubles
en agua, también pueden afectar la estabilidad de
la emulsión.
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Coalescencia Se produce cuando dos o más
gotitas chocan una con otra y resulta en la
formación de una gota más grande. Es dominante
cuando F es alto. Coalescencia involucra la
ruptura que la película superficial y es
irreversible. Varios factores, como la
solubilidad y la concentración del emulsificador,
pH, sales, relación fase-volumen, temperatura y
propiedades de la película, afectan la
estabilidad por colaescencia de la emulsión.
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Maduración de Ostwald Ocurre en las emulsiones
con gotas polidispersas. Las colisiones entre
las dos gotas pueden llevar a una gota más grande
y una gota más pequeña. Como resultado, gotas
pequeñas son cada vez más pequeñas y
eventualmente pueden solubilizarse en el medio
continuo. Ya que una alta solubilidad del
aceite en la fase acuosa es requerida, el
madurado de Ostwald no es común en alimentos
donde los triglicéridos no son normalmente
solubles en agua. No obstante, ocurre en
emulsiones agua / aceite donde el agua es
parcialmente soluble en aceites de triglicéridos
polares.
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Tipos de emulsificantes

• En alimentos hay dos tipos de surfactantes
• bajo PM monoglicéridos, polisorbatos esteres de
  sacarosa, lecitina, etc.
• alto PM proteínas, especialmente leche y
  huevos.
• Sin embargo para conferir shelf-life es necesario
  agregar estabilizadores por ej. Goma arábiga,
  almidones modificados, goma guar, pectinas. Ellos
  modifican la viscosidad de la fase continua o
  producen su gelación.
• Algunos surfactentes de alto PM tambien son
  buenos estabilizantes.

• Condiciones de un buen estabilizante
• Adsorción fuerte (amfifílico)
• Cobertura superficial completa debe saturar la
  interfase
• Formación de una capa estabilizante y con
  impedimentos estéricos (carácter hidrofílico
• Formación de una capa cargada

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