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Propiedades espesantes y gelificantes
El
interés en los hidrocoloides está basado en su comportamiento
reológico, por ejemplo, la viscosidad, la formación de gel y sus
efectos estabilizantes.
Estas propiedades pueden obtenerse solo después de alcanzar la
solubilización completa de las moléculas. Al solubilizarse,
estas se reordenan en las dos formas diferentes vistas en el
diseño anterior.
Este
reordenamiento está relacionado con varios parámetros:
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El peso molecular de la molécula,
-
El espacio de la molécula,
-
La presencia o no de grupos funcionales en la
molécula,
-
La temperatura del medio,
-
Las interacciones con otros ingredientes en los
medios, tales como otros hidrocoloides y cationes.
Todos estos parámetros tienen un efecto diferente en cada tipo
de hidrocoloide y puede afectar mucho a la textura del producto
final. La textura de un producto líquido o sólido y las
propiedades texturizantes se determinan por “reología".
Podemos decir que todos los hidrocoloides poseen la propiedad de
aumentar considerablemente la viscosidad del medio acuoso para
concentraciones bajas, aproximadamente al 1%. Este poder
espesante varía mucho de una goma a otra; es muy elevada para la
goma xantan, las carrageninas, los derivados de la celulosa y
las galactomananos, pero esta más limitado para las pectinas, la
goma arábiga y los almidones.
En
cuanto a las propiedades gelificantes de estas macromoléculas,
necesitamos definir “gel”. No hay definición alguna que sea
satisfactoria, porque no existe una frontera neta entre una
solución muy espesa y una solución gelificada. El estado “gel”
se puede considerar como intermedio entre el estado líquido,
puesto que ciertos geles pueden tener hasta 99,9 % de agua, y el
estado sólido, puesto que su organización permite mantener su
forma y resistir a ciertos constreñimientos. Por tanto, el gel
es un sistema difásico constituido por una red macromolecular
tridimensional sólida que retiene entre sus mallas una fase
líquida. Esta definición introduce la idea de un “orden” en el gel, en oposición a una solución representativa de un
“desorden”. En efecto, antes de la gelificación, las moléculas
del polímero forman una verdadera solución; la formación del gel
implica, por consiguiente,
la asociación de cadenas entre sí o de segmentos de cadenas
entre ellas. Más precisamente, se pueden distinguir diversas
etapas de transición:
-
el
estado “solución”, o el polímero en forma de solución; las
macromoléculas no están organizadas unas respecto a las otras;
-
el
estado “gel”, que aparece cuando las cadenas están
suficientemente asociadas para formar una red o gel, desde
luego, elástico;
-
en
cuanto y a medida que las cadenas se organizan entre sí, el gel
se transforma cada vez más rígido, lo que da lugar, en general
al fenómeno de la sinéresis; el gel se contrae y exuda una parte
de la fase líquida.
El
estado “gel” no puede ser definido por un equilibrio, puesto que
evoluciona en el curso del tiempo. Esta inestabilidad, así como
la reversibilidad de la mayoría de los geles, nos permite
concluir que las fuerzas capaces de asociar las cadenas entre
ellas, disponen de suficiente libertad para permitir sus
evoluciones. Se abandona así, la idea de una gelificación por la
formación de uniones covalentes o iónicas entre las cadenas,
porque son fuertes uniones que prohíben toda reversibilidad. No
son más que uniones débiles (uniones hidrógeno o de
coordinación); sin embargo, estas no pueden ser la causa
fundamental de la formación de un gel, porque las uniones
demasiado débiles individualmente producirían de este modo un
equilibrio casi inmediato.
Al
modelo de gelificación por unión puntual (al nivel de una
unión), puede sustituir el modelo de gelificación por formación
de zonas de reunión. En estas zonas, la acción de cada unión no
covalente, escasa energía, está reforzada por el gran número de
otras uniones; lo que se trata es de un fenómeno de
cooperatividad que necesita una regularidad estereoquímica del
polímero, o de un segmento suficientemente extendido, para
permitir la aproximación de las cadenas. Si el polímero posee
una estructura uniforme (homopolímero), las zonas de reunión
están muy extendidas y el gel obtenido es rígido y frágil; su
gelificación está próxima a la precipitación. Por otro lado, si
posee algunos elementos introducidos (periódicamente o por azar)
que producen una irregularidad estructural, el gel será más
elástico, pues la cadena del polímero poseerá zonas de reunión
comunes con otras, lo que asegurará la cohesión de la red.
El
estado "gel” representa entonces, un compromiso entre las
asociaciones polímero-polímero y entre asociaciones
polímero-solvente. Lo que significa que el gelificante debe
tener ciertas propiedades físico-químicas comunes a las
macromoléculas insolubles (interacciones entre polímeros
preponderantes) y a las macromoléculas hidrosolubles (capacidad
de solvatación). Estas propiedades dependen de sus estructuras.
Los
resultados de estudios físico-químicos, revelan dos mecanismos
de gelificación:
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