Comportamiento viscoelástico no lineal de mayonesas comerciales

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El conocimiento de las características reológicas de los productos alimentarios es esencial para el diseño y control de los procesos de fabricación, control de la calidad de los productos acabados y determinación de su aceptabilidad por el consumidor. ... La normativa vigente en nuestro país define las mayonesas y salsas finas como productos en forma de emulsión semisólida, constituidos básicamente por aceites vegetales comestibles, huevo o yemma de huevo, vinagre y zumo de limón, con la adición facultativa de diversos ingredientes (sal, especias, estabilizantes, aromatizantes, colorantes, etc.). El término mayonesa se restringe realmente a los productos que contienen un mínimo del 65% en aceite y del 5% en huevo (expresado en yema de huevo técnica), con una acidez superior al 0,2% en ácido acético y un pH inferior a 4,2.El elevado contenido de aceite hace que el número de gotas emulsionadas sea muy elevado y que estén relativamente cerca unas de otras. La distancia de separación entre las gotas depende de las fuerzas de atracción de Van de Waals y fuerzas de repulsión tanto electrostáticas como estéricas. El compacto empaquetamiento de las gotas de aceite justifica su consistencia.Una emulsión puede definirse como un sistema bifásico formado por líquidos inmiscibles, en el que una fase está dispersa en la otra fase, o fase continua. La estabilidad de la emulsión aumenta por la adición de un emulsionante, el cual se coloca en la interfase disminuyendo la tensión interfacial y orientando sus partes hidrófilas y lipófilas hacia las fases acuosas y oleosas, respectivamente. De esta manera, se forma una capa protectora alrededor de las gotas dispersas, separándolas y evitando su coalescencia, lo que aumenta la estabilidad de la emulsión. Ahora bien, las propiedades reológicas de las emulsiones dependen no sólo de las propiedades de la fase continua y de la concentración de la fase dispersa, sino de otros factores, entre los que hay que señalar las características físicas de las gotas dispersas, composición química, pH, temperatura, polaridad del medio, etc.La mayonesa es una emulsión de aceite en agua, en la que la yema de huevo es el agente emulsificante. Los componentes de la yema de huevo (lipoproteínas, fosfolípidos, colesterol, "¦) son los principales responsables de la emulsificación de las gotas de aceite. Las lipoproteínas se adsorben en la interfase de las gotas, donde algunas permanecen plegadas, otras forman agregados micelares (lipoproteínas de baja densidad) y el resto se despliegan hacia el medio continuo. Estas pueden entrecruzarse con las asociadas a gotas vecinas, provocando la formación de una especie de entramado responsable de la viscoelasticidad de estos sistemas. El mencionado entramado está constituido por agrupaciones de gotas floculadas gracias a la labor de "enganche" de las proteínas desplegadas. En esta situación, las gotas inmovilizan un volumen de agua entre los huevos que contribuye a la alta consistencia que ofrecen las mayonesas a velocidades de cizalla próximas a cero. También se han propuesto, como factores importantes, las colisiones entre gotas debido a la cizalla y, sobre todo, las interacciones hidrodinámicas entre gotas próximas.Sin embargo, la mayonesa tiende a ser más inestable que muchas otras emulsiones alimentarias debido a la gran cantidad de aceite emulsificado en relación a una cantidad de agua relativamente pequeña. Por este motivo, su estudio reológico es de gran importancia pues proporciona la información necesaria para el conocimiento de la estructura interna y el establecimiento de relaciones entre esta estructura interna y su comportamiento de flujo, lo que permite predecir como cambian sus propiedades físicas durante su manipulación y almacenamiento. Como consecuencia de esto, el proceso de fabricación, tanto en lo referente al diseño de equipos como al control de calidad del producto, es un área muy beneficiada por el conocimiento del comportamiento reológico. Además, la práctica usual de correlacionar parámetros reológicos con estimaciones sensoriales permite determinar la posterior aceptación del producto por parte del consumidor. No obstante, no se han desarrollado teorías completamente satisfactorias que relacionen cuantitativamente el comportamiento reológico dependiente del tiempo de cizalla y la estrucutra de la mayonesa. Por ejemplo, no se ha podido incluir en los modelos la distribución de tamaños de gotas, factor que puede ser decisivo para las propiedades reológicas, sobre si la mayoría de las gotas presentan un diámetro pequeño (inferior a 2 en este caso una pequeña variación de tamaño puede dar lygar a modificaciones significativas en los parámrtros reológicos a baja velocidad de cizalla.El estudio de la variación del esfuerzo transitorio con el tiempo de cizalla, a una determinada velocidad de deformación, ha sido un método utilizados tradicionalmente para estudiar la dependencia de la viscosidad frente al tiempo de cizalla. Esta variación puede estudiarse desde dos puntos de vista reológicos: Destrucción estructural reversible (tixotropía) y viscoelasticidad nio lineal. Mientras que el primero de ellos trata únicamente de describir el proceso de descenso del esfuerzo o de la viscosidad con el tiempo de cizalla, el segundo intenta describir todo el proceso, desde el comienzo de la deformación hasta la consecución de un estado de equilibrio, lo cual requiere el conocimiento de un cierto número de parámetros viscoelásticos lineales.En el presente trabajo se aborda fundamentalmente este tema. Para ello se han realizado ensayos de esfuerzo transitorio en cizalla estacionaria con un tipo de mayonesa comercial de gran consumo en España, estudiando preferentemente el efecto de la velocidad de cizalla y la temperatura. Este estudio se ha llevado a cabo tras ajuste de los resultados experimentales obtenidos a modelos que definen básicamente la destrucción estructural reversible (tixotropía), complementados con ensayos de reodestrucción; o bien, a modelos viscoelásticos no lineales.En el segundo caso, es conocida la necesidad de aportar, en la ecuación constitutiva, valores de parámetros viscoelásticos lineales. estos datos pueden obtenerse a partir de ensayos de relajación o dinámicos. E los ensayos de relajación se presenta el problema de que los resultados experimentales indican una clara influencia de la deformación, incluso para los valores inferiores de ésta.Por otra parte, se ha podido observar que tras un tiempo de relajación de aproximadamente 1 segundo, el módulo de relajación no lineal es factorizable en un módulo de relajación lineal (sólo función del tiempo) y en una función amortiguación (función exclusiva de la deformación). Mientras que el primer factor no debería presentar problemas graves de cálculo al observarse una dependencia potencial del tiempo elapsado, el desconocimiento del tipo de ecuación que defina convenientemente la función amortiguación acaba con las citadas posibilidades.Es por ello por lo que hay que acudir a ensayos dinámicos que, por medio de las interrelaciones entre funciones viscoelásticas lineales, permiten el cálculo del citado módulo de relajación lineal.Del mismo modo, al tratarse de ensayos con alto nivel de repetibilidad, rápidos y que no modifican significativamente la estructura del sistema, se ha estudiado comparativamente la respuesta viscoelástica de diferentes tipos de mayonesas comerciales, cuya composición ha variado fundamentalmente en el contenido en aceite y en el estabilizante de la emulsión, con el fin de sentar las bases que permitan, posteriormente, un estudio de la influencia de los cambios de composición de las mayonesas en su comportamiento reológico.

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