Informe mayonesa

LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5

OBJETIVOS INTRODUCCIÓN

GENERAL:

La mayonesa es una emulsión aceite en agua, preparada tradicionalmente con una mezcla de yema de huevo, vinagre, aceite y especias (especialmente mostaza), puede incluir también sal, azúcar o edulcorantes y otros ingredientes opcionales ya sea dirigidos a su estabilidad como a potenciar sus características organolépticas. Debido a su bajo pH (3,443,87) y alto contenido graso (70-80%), la mayonesa es relativamente resistente a la proliferación microbiana. Generalmente su estabilidad depende de varios factores, tales como relación aceite-agua, cantidad de yema de huevo, viscosidad, volumen relativo de la fase oleosa a fase acuosa, método de mezcla, calidad del agua y temperatura de almacenamiento. La mayonesa, es una de las salsas más antiguas y ampliamente utilizadas en el mundo hoy en día.

Conocer la naturaleza de las emulsiones definiendo y determinando sus propiedades fisicoquímicas. ESPECÍFICOS:    



La elaboración de alimentos altamente consumidos pero con características nutricionales mejores que las tradicionales, como son los alimentos funcionales, provee una alternativa interesante a la dieta habitual, y también, una nueva herramienta para la prevención de ciertas enfermedades crónicas (obesidad, enfermedades cardiovasculares, cáncer) (Johnston et al., 2003). Gracias a este fenómeno, las industrias alimentarias emplean varios métodos para reducir el contenido graso de los alimentos a través de sustitución de ingredientes y nuevas formulaciones.

Preparar una emulsión conocida (mayonesa). Desarrollar diferentes formas para preparar una emulsión evaluando la estabilidad que presenta cada una. Establecer la afinidad entre las sustancias con ayuda del índice HLB. Percibir el efecto que tiene los aditivos en la mejora de las propiedades organolépticas, la conservación y la estabilidad del producto final. Determinar las propiedades reológicas de las emulsiones tales como viscosidad, esfuerzos de corte y la temperatura en la que se encuentra.

MARCO TEÓRICO La producción de mayonesa es un proceso que se da a gran escala a nivel mundial y al igual que todos los productos de la industria, se basa en aspectos básicos de la química como las emulsiones. Antes de hablar de la mayonesa se tratarán los aspectos más importantes y sobresalientes de las emulsiones.

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LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5 la constituyen, se funden pasando a formar una capa líquida. b) Según la naturaleza de la fase dispersa:  Oleoacuosas: el aceite es la fase dispersa en el agua (fase interna) (Figura1).  Hidrooleosa: el agua está dispersa en el aceite (fase externa) (Figura 1).  Dual: no está claramente definido, pues la fase interna y externa, en lugar de ser homogénea, contiene porciones de la fase contraria.

EMULSIONES La emulsificación se puede definir como una operación en la que dos líquidos que son normalmente inmiscibles se mezclan íntimamente, un líquido (la fase interna, discontinua o dispersa) se dispersa en forma de pequeñas gotas o glóbulos en el otro (fase externa, continua o dispersante). Por lo general, las emulsiones tienden a ser inestables, es decir, si se mantienen mucho tiempo en reposo, las gotas de la fase dispersa tienden a asociarse, formando una monocapa, que puede migrar hacia el fondo o hacia la superficie, según la diferencia de densidades con la fase continua. A nivel industrial las emulsiones más importantes son las de agua y aceite que pueden ser oleoacuosas o hidrooleosas.

El tipo de la emulsión depende de la naturaleza de los constituyentes, del modo de preparación de la emulsión y de las proporciones relativas de los constituyentes. En muchos casos, se puede transformar una emulsión aceiteagua y agua-aceite, o viceversa, por pequeñas modificaciones en el sistema Este fenómeno se llama "inversión". La relación de volúmenes respectivos de las dos fases líquidas es una característica importante en una emulsión dada. Se puede a veces realizar la inversión cambiando simplemente esta relación.

Generalmente en las emulsiones, la fase dispersa como la continua son líquidos.

1. TIPOS DE EMULSIÓN Las emulsiones se pueden clasificar de diferentes maneras: a)

c) Emulsiones directas e inversas (sencillas) y múltiples:  Directas: son aquellas en las que la fase dispersa es una substancia lipofílica (grasa o aceite) y la fase continua es hidrofílica (normalmente agua). Estas emulsiones suelen denominarse O/Ao O/W. Ej.: emulsiones bituminosas, la leche, la mayonesa, algunos tipos de pinturas, y muchos productos alimentarios y fitosanitarios.  Inversas: son en las que la fase dispersa es una substancia hidrofílica y la fase continua es

Según su aglomeración : Floculación: emulsión donde las partículas se unen formando una masa.  Cremación: Emulsión donde las partículas tienden a concentrarse en mayor medida en la superficie de la mezcla que se forma, aunque manteniéndose separados (también pueden acumularse en el fondo de la mezcla).  Coalescencia (unión): es el tipo de emulsión, donde las partículas que 

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LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5 lipofílica. Estas emulsiones suelen denominarse con la abreviatura A/O o W/O. Ej.: margarinas, fluidos hidráulicos y la mayoría de las cremas cosméticas).  Múltiples: son las que como fase dispersa contiene una emulsión inversa y la fase continua es un líquido acuoso. Estas emulsiones se conocen como H/L/H o W/O/W (Figura 2). Por ejemplo, son utilizadas básicamente en farmacia, al permitir obtener una liberación retardada de los medicamentos. d) Según el tamaño de los glóbulos que constituyen la fase dispersa  Emulsiones: diámetro de los glóbulos mayor a una micra.  Micro emulsiones: el diámetro de los glóbulos es inferior a una micra. En ocasiones, no se consideran un tipo de emulsiones puesto que son sistemas termodinámicamente estables.

Los principales componentes de las emulsiones son:   

Medio dispersante (fase continua). Glóbulos dispersos (fases discontinuas). Emulsionante.

Una de las fases de la emulsión está constituida por una fase acuosa, que puede contener un cierto número de substancias hidrófilas (alcoholes, glicoles, azúcares, sales minerales y orgánicas, etc.) y la otra por una fase oleosa que puede contener substancias lipófilas (ácidos grasos, alcoholes grasos, ceras, principios activos liposolubles. Color de una emulsión  

El color básico de las emulsiones es el blanco. Si la emulsión es diluida, el efecto Tyndall esparce la luz y distorsiona el color a azul Si es concentrado, el color se distorsiona hacia el amarillo. Este fenómeno se puede ver fácilmente al comparar la leche desnatada (sin o con poca grasa) con la crema (con altas concentraciones de grasa láctea).

Dispersabilidad o solubilidad

Figura 1. Emulsión simple

La solubilidad de una emulsión es determinada por la fase continua; si la fase continua es hidrosoluble, la emulsión puede ser diluida con agua, si la fase continua es oleosoluble, la emulsión se puede disolver en aceite. La facilidad con que se puede disolver una emulsión se puede aumentar si se reduce la viscosidad de la emulsión.

Figura 2. Emulsiones múltiples

2. CARACTERÍSTICAS Estabilidad 3

LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5 La estabilidad de una emulsión es la propiedad más importante y el sistema no será clasificado como emulsión sino cumple con un mínimo de estabilidad. Se mide la estabilidad por la velocidad con la cual las gotículas de la fase dispersa se agrupan para formar una masa de líquido cada vez mayor que se separa por gravedad. Para las emulsiones industriales se busca generalmente una buena estabilidad en condiciones normales de almacenaje. Existen sustancias, denominadas emulsionantes, que al añadirlas a una emulsión consiguen estabilizarla. Lo consiguen impidiendo que las pequeñas gotitas se unan unas a otras. Depende de los siguientes factores: 

La figura 3 resume las características que deben tener las emulsiones en general, teniendo en cuenta diferentes aspectos.

3. TEORÍA DE LAS EMULSIONES

El tamaño de partícula (las gotas más grandes contribuyen a la inestabilidad). La diferencia de densidad de ambas fases. La viscosidad de la fase continua y de la emulsión acabada. Las cargas de las partículas. La naturaleza, la eficacia y cantidad del emulsivo. Las circunstancias de almacenamiento, o sea, las temperaturas altas y bajas, la agitación y vibración, la dilución o evaporación durante el almacenamiento o el uso.

Las emulsiones son sistemas termodinámicamente inestables. Esta inestabilidad se debe al aumento del área (ΔA) durante la emulsificación, que produce un incremento de la energía libre de Gibbs (ΔG).

En una emulsión determinada, las propiedades dependen del líquido que forme la fase externa, o de si la emulsión es oleoacuosa o hidrooleosa. El tipo de emulsión que resulte depende:

Es un valor que indica la solubilidad en agua o aceite de un emulsificante, y por lo tanto indica que emulsión se formará. La escala original del HLB va de 1 a 20, aunque algunos emulsificantes tienen valores mayores. El valor de HLB es quizás el criterio más empleado para clasificar y emplear emulsificantes; aquellos con HLB bajos (menor a 8) muestran mayor solubilidad en aceite y son por ello más efectivos para preparar

    

ΔG= γ ΔA (1) Aquí: γ representa la tensión interfacial o energía libre que surge del desbalance en las fuerzas cohesivas entre los dos líquidos. a) Balance (HLB)

1. Del tipo, cantidad y calidad del emulsivo. 2. De la razón entre ingredientes. 3. Del orden en que se añaden los ingredientes al mezclarlos. 4

hidrofílico-lipofílico

LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5 emulsiones W/O; por el contrario, los emulsificantes con HLB alto (mayor a 14) son más solubles en agua y por lo tanto se recomiendan para preparar emulsiones O/W (Fig. 4)

Figura 6. Tipos de fluidos Viscosidad Vs Velocidad Para el caso en estudio de las emulsiones (mayonesa), se tendrán en cuenta los siguientes conceptos debido a que son propiedades características de esos fluidos, teniendo en cuenta que la mayonesa se incluye dentro del grupo de plástico real.

b) Reología

Plástico de Bingham:

Las emulsiones, al igual que todos los fluidos, presentan un comportamiento según la respuesta al aplicarles un esfuerzo o la variación de su viscosidad respecto al tiempo que se le aplica ese esfuerzo (dependientes del tiempo). Es por lo anterior que las emulsiones pueden presentar comportamiento de fluido newtoniano, plástico de Bingham o fluido de ley de potencia (Fig. 5 y 6), pero también pueden ser tixotrópicos o reopépticos.

Son los fluidos que se comportan como sólidos hasta que se excede un esfuerzo de deformación mínimo y exhibe subsecuentemente una relación lineal entre el esfuerzo y la relación de deformación. Este modelo es aplicable a muchos fluidos de la vida real, como plásticos, emulsiones (mayonesa), pinturas, lodos de perforación y sólidos en suspensión en líquidos o agua. Fluido tixotrópico: La viscosidad decrece con el tiempo. Un ejemplo de este tipo de fluidos lo tenemos en el ketchup y otros alimentos que se formulan para que sean tixotrópicos, de manera que inicialmente su viscosidad es grande y no fluyen pero cuando se agitan la viscosidad disminuye y fluyen. A nivel estructural, la tixotropía refleja la rotura de la estructura cuando el fluido se somete a un esfuerzo. Hay que destacar que aunque la viscosidad disminuye con el tiempo en

Figura 5. Tipos de fluido Tao Vs Velocidad

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LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5 este tipo de materiales este efecto es reversible. Si después de ser sometido a un esfuerzo dejamos el fluido en reposo durante varias horas este recupera su estructura, y por tanto su viscosidad inicial. Su variación no necesariamente es lineal, muchas veces el decrecimiento de la viscosidad con el tiempo puede ser de forma exponencial, dependerá del tipo de fluido en estudio.

huevo y otros ingredientes. El vinagre y la sal determinan el sabor del producto. La yema de huevo contribuye también al sabor pero su principal función es la de agente emulsionante. La mayonesa es una emulsión formada al dispersar aceite en un medio acuoso, la yema de huevo que contiene un emulsionante denominado lecitina. La lecitina rodea a las gotitas de aceite (ver figura) e impide que se unan unas a otras. Una yema de huevo contiene en peso la mitad de agua, 16% de proteínas y un 22% de grasas, 10% de colesterol y 10% de fosfolípidos, sustancias emulsionantes a las que pertenece la lecitina. Para hacer una mayonesa se pone a temperatura ambiente la fase acuosa en un recipiente: una yema de huevo y un poco de vinagre o limón. Gota a gota se añade aceite mientras se agita enérgicamente para conseguir formar pequeñas gotitas de aceite que rodeadas de emulsionante consigan formar la emulsión.

LA MAYONESA La mayonesa es una emulsión semisólida de aceites vegetales comestibles yema de huevo o todo el huevo, Jugo de limón y a veces vinagre como uno o más de los siguientes aditivos: sal otros compuestos sazonantes comúnmente usados, dextrosa y a veces azúcar. El producto terminado debe contener no menos del 50% de aceite vegetal comestible. Por otra parte, el uso de un bajo porcentaje de aceite necesita el uso de una proporción relativamente elevada de yemas de huevo. El color de la mayonesa es amarillo crema pálido, procediendo, más de la yema de huevo usada en su manufactura que del aceite.

Cuando la mayonesa se corta técnicamente se dice que flocula, las gotitas de aceite se unen unas a otras y como consecuencia el aceite se separa de la fase acuosa. Esto sucede con frecuencia si los componentes se encuentran muy fríos o si se aporta demasiada energía a la mezcla. Para arreglar una mayonesa cortada se pone una pequeña cantidad de la misma incluyendo algo de la fase acuosa en un recipiente. Se añade un poco de agua o yema de huevo y se bate insistentemente hasta conseguir emulsionar la mezcla. A continuación y sin dejar de batir se añade lentamente el resto de la salsa cortada.

Físicamente la mayonesa consiste en una fase interna discontinua de gotitas de aceite dispersas en una fase acuosa externa continua de vinagre, yema de 6

LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5 4. PRODUCCIÓN MAYONESA

INDUSTRIAL

DE

emulsificante. Finalmente, gracias a un mezclado homogéneo, se obtiene una emulsión compacta, que denominamos mayonesa. Ver figura 8.

El proceso físico que ocurre durante la elaboración de la mayonesa, es la emulsión de sus componentes, debido a que durante el proceso de mezclado de los mismos, el aceite se divide en pequeñas gotas que rápidamente son rodeadas por pequeñas partículas agua, unidas por la lecitina del huevo, que actúa como

Figura 8. mayonesa.

Producción

industrial

de

MATERIALES Y EQUIPOS: La materia prima y equipos a usar en esta práctica son: Figura 9. Sustancias utilizadas.

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LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5 (g) Aceite (g) Licitina (g)

Materias primas:        

Agua Aceite vegetal Huevos (Lecitina) Limón (Zumo) Vinagre Sal Azúcar Carboximetilcelulosa (CMC).

30.02 17.89

Para esto se midió la masa deseada de los componentes en la balanza.

Equipos y materiales               

Balanza Homogeneizador Ultraturbax PH – metro Probetas (10 ml) Pipetas (5 ml) Pera de succión Vasos precipitados Espátula Barra de agitación Vidrios de reloj Cuchara Cuchillo Plato Vasos desechables Reómetro

Figura 10. Se pesa el huevo.

La mezcla se lleva al homogeneizador “Ultraturbax”, donde se mezcla por 10 min a 12000 rpm. El aceite se adiciona progresivamente a la mezcla en forma de hilo a medida que ocurre la agitación

PROCEDIMIENTO Para esta práctica se realizaron 5 pruebas, en las cuales se variaron las composiciones.

Figura 11. Mezcla y adición de aceite

1. La primera emulsión es una mezcla agua/aceite, pero sin ningún tipo de aditivos

2. Para la Segunda emulsión, se formó una mezcla aceite/agua y se agregó vinagre.

Agua

100.87

Agua (g) 8

50.21

LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5 Aceite (g) Licitina (g) Vinagre (ml)

50.6

Aceite (g) Licitina (g) Vinagre (ml) Limón (ml) Azúcar (g) Sal (g) CMC (g)

16.53 4

3. En la tercera mezcla se usaron las mismas composiciones anteriores, sin embargo, se agregó limón, azúcar y sal. Agua (g) Aceite (g) Licitina (g) Vinagre (ml) Limón (ml) Azúcar (g) Sal (g)

50.2 50.41

50.72 17.5 4 5.5 3.05 2.2 1.05

Se midió el pH para cada una de las emulsiones, usando el pH-metro, comparando la gama de colores obtenidos, luego de haber introducido el papel en la muestra.

16.8 4 10 3.05 2.21

4. En la cuarta emulsión se agregó el Carboximetilcelulosa, manteniendo aproximadamente las mismas composiciones de la mezcla anterior. Agua (g) Aceite (g) Licitina (g) Vinagre (ml) Limón (ml) Azúcar (g) Sal (g) CMC (g)

50.26 50.05

Figura 12. Tiras medidoras de PH Finalmente, para llevar a cabo las pruebas reológicas, se usó el reómetro de cilindros concéntricos DV-III+RHEOMETER BROOKFIELD, a una temperatura de 24,325 °C.

17.71 4 10 3.05 2.21 1.05

5. Para la última mezcla se mantuvieron aproximadamente las mismas composiciones a excepción del limón. Agua (g)

50.15 9

LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5 RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS Para determinar el comportamiento reológico del fluido resultante en la producción de mayonesa, se ha graficado la relación existente entre esfuerzo cortante y velocidad de cizalla. Al compararlo teóricamente con los diferentes tipos de fluidos que se encuentran en la literatura se puede observar que la mayonesa producida presenta características de plástico (pseudo plástico de bingham) real cuando actúa sobre esta un esfuerzo cortante. (Figuras 15, 16, 17). Figura 13. Viscosímetro.

Para esto, se llenó el porta muestra con la emulsión elegida para realizar el análisis.

Fig 15 esfuerzo cortante vs velocidad de corte, mayonesa de laboratorio.

Figura 14. Llenado de porta muestra.

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LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5 Fig 16. Comparación de la mayonesa la constancia y la obtenida en el laboratorio

Fig 18. Viscosidad s velocidad de corte de la mayonesa de laboratorio Fig 17 esfuerzo cortante vs velocidad de corte, mayonesa la constancia.

Según las figura 18, 19, 20. Dónde se representa la relación entre la viscosidad y la velocidad de corte, la mayonesa ve reducida su viscosidad al aumentar la velocidad de corte, en la mayonesa obtenida en el laboratorio (fig. 18) la viscosidad fue notablemente menor en comparación con la mayonesa comercial (fig. 20), sin embargo sigue presentado características de fluidos tixotrópicos igual que la mayonesa la constancia (fig. 19). De ésta manera, se comprueba que ésta característica está acorde con la literatura, debido a que este tipo de fluidos lo tenemos en la mayonesa comercial y otros alimentos que se formulan para que sean tixotrópicos, pues inicialmente su viscosidad es grande y no fluyen , pero cuando se agitan la viscosidad disminuye y fluyen.

Fig 19. Viscosidad s velocidad de corte de la mayonesa la constancia

Este comportamiento refleja que a nivel estructural, se produce rotura de la estructura cuando el fluido se somete a un esfuerzo, pero después de ser sometido a éste, si se deja el fluido en reposo durante varias horas este recupera su estructura, y por tanto su viscosidad inicial.

Fig 20. Comparación de la mayonesa la constancia y la obtenida en el laboratorio En la figura 21 se compara la viscosidad de la mayonesa comercial y la obtenida 11

LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5 en el laboratorio y Se ve gran diferencia en la viscosidad debido a la variación en la cantidad de CMC. CONCLUSIONES

Fig 21. Comparación de la mayonesa la constancia y la obtenida en el laboratorio. las Debido a las variaciones en cantidades de CMC se puede encontrar diferencias reológicas en su comportamiento (fig 22). La mayonesa de laboratorio presenta un comportamiento reologico similar al de un fluido pseudoplastico y lamayonesa comercial de un fluido plástico ideal o Bingham.

Fig 22. Esfuerzo cortante vs velocidad, mayonesa la constancia y la obtenida en el laboratorio.

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

La emulsión de mayonesa realizada durante la práctica se clasificó como un fluido no newtoniano, y basados en los datos de viscosidad obtenidos, se observó un comportamiento similar al pseudoplastico.



Se comprobó que la mayonesa es un ejemplo de un fluido tixotrópico, debido a que inicialmente su viscosidad es grande y no fluye, pero cuando se agitan, es decir, cuando se le aplica un esfuerzo, la viscosidad disminuye y empieza a fluir. Este comportamiento es propio de las salsas y mayonesas que se encuentran en el mercado.



El orden de agregación de materias primas constituye uno de los puntos clave para obtener una emulsión estable y con las propiedades deseadas. En la laboratorio se comprobó, que en el caso de las emulsiones agua en aceite, se debe agregar a la fase acuosa el aceite y a una velocidad baja o moderada.



Se observó que la variación de la viscosidad de la emulsión de mayonesa no fue lineal, de hecho, el decrecimiento de la viscosidad con respecto al tiempo describe una forma exponencial, característica del tipo de fluido en estudio

LABORATORIO DE PROCESOS SUBGRUPO 5 

emulsionantes e hidrocoloides a emulsiones de mayonesa. Universidad Nacional de Luján. Argentina. Información tecnológica 1999.

El pH de las emulsiones estuvo en un rango de 4,5 hasta 5,5, lo que no evidencia un gran cambio entre las emulsiones. Se observó que el no significativo cambio del pH fue consecuencia de la adición de otros compuestos a cada emulsión.

 Unda C., M. T. (s.f.) Tensoactivos: Fenomenos de superficie y equilibrio de interfases . Consultado el 03 de junio de 2014, de Universidad Autonoma de Mexico, facultad de Quimica. Disponible en: http://depa.fquim.un am.mx/~tunda/Emulsificantes.html

BIBLIOGRAFÍA

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