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Investigación reológica de los alimentos

Muchas de las propiedades texturales que percibimos cuando consumimos alimentos están relacionadas con la reología; por ejemplo, la  cremosidad, la jugosidad, la suavidad, la fragilidad, la blandura y la dureza de los alimentos, a menudo son el resultado de sus propiedades y su comportamiento reológicos. La caracterización de las propiedades reológicas de los alimentos tiene cada vez más importancia para la evaluación de la calidad de las materias primas, a modo de predecir el comportamiento de los materiales durante el procesamiento y para cumplir con los requisitos de almacenamiento y estabilidad.

Comportamiento reológico de los alimentos

Resistencia / comportamiento de la estructura como suspensión

Conocer la resistencia estructural de los alimentos es importante para predecir su comportamiento de segregación y tendencia a la sedimentación, por ejemplo. Las coberturas de alimentos, tales como los aderezos para ensaladas y el vinagre con frecuencia incluyen hierbas suspendidas y trozos de verduras. Si están bien suspendidas, esta mezcla de alimentos permanecerá estable sin necesidad de agitar el envase para distribuir las partículas. Una cobertura de alimentos estable ofrece el perfil de sabor y la apariencia deseados. Las propiedades estructurales también proporcionan al producto alimenticio las propiedades sensoriales requeridas por el consumidor, tal como un perfil de sabor, el cuerpo de una bebida o la cremosidad de un helado, la pegajosidad de un dulce o la sensación en boca al tragar. Para obtener una perspectiva de todas estas propiedades, los materiales alimenticios pueden probarse y analizarse con la ayuda de la reología.

Comportamiento del flujo

Conocer el comportamiento del flujo es esencial para predecir la facilidad de procesamiento y el comportamiento del llenado de los materiales alimenticios. El comportamiento del flujo también juega un papel importante en predecir cómo se modificará la estructura del alimento a medida que el consumidor mastica y traga. El comportamiento del flujo también puede verse influenciado por los cambios de temperatura, desde la temperatura de refrigeración o ambiente de almacenamiento hasta elevadas temperaturas en la boca.

Investigación de alimentos mediante pruebas reológicas

Las pruebas reológicas son útiles para:

  • Investigar las propiedades líquidas y estructurales de las materias primas usadas para la producción de alimentos
  • Mejorar la textura, el sabor y la sensación en boca de los alimentos
  • Predecir el rendimiento de los materiales durante el procesamiento
  • Medir la calidad del producto (control de calidad de productos alimenticios)

Chocolate

El chocolate debe tener determinadas propiedades reológicas para satisfacer las necesidades tanto de productores como de consumidores. Mientras que la materia prima debe fluir sin inconvenientes durante la producción, el producto acabado solo debe fundirse en la boca y no a temperatura ambiente. Además, la forma en que el chocolate se adhiere a la lengua y el paladar tiene mucha importancia para la experiencia de sensación en la boca y sabor del consumidor.

Pruebas reológicas del chocolate

Dos importantes propiedades reológicas del chocolate líquido son su viscosidad y  límite elásticoLa viscosidad es la medida de la resistencia del chocolate al flujo. Esto debe considerarse cuando el chocolate líquido se vierte en un molde (para barras, figuras, etc.). El  límite elástico  es el esfuerzo de cizalla que debe aplicarse para iniciar el flujo. Esto es relevante cuando se trata de verter y decorar, pero también influye en la forma en que se funde el chocolate en la boca y en las manos del consumidor. Ambos valores dependen de la temperatura.

El chocolate debe fundirse en la lengua a entre 29 °C y 33 °C. De no ser así, puede tener un sabor a cera o estar demasiado blando a temperatura ambiente.

Las mediciones reológicas pueden usarse para el control de calidad del chocolate fundido. Una solución perfecta para esto es una curva de flujo a 40 °C. El comportamiento del flujo del chocolate está influenciado por sus distintos ingredientes. Al comprobar parámetros como el límite elástico y la viscosidad, se puede garantizar una calidad constante.

Esta prueba requiere un reómetro equipado con un sistema de control de temperatura Peltier.

Crema para café

La crema para café es un sustituto muy conveniente de la leche porque no es necesario refrigerarla, tiene una duración de almacenamiento muy larga y es fácil de transportar. Sin embargo, la crema se debe producir en forma de polvo homogéneo y fluido para garantizar que conserve estas propiedades deseables. Estas cualidades no se pueden medir fácilmente por inspección visual de la crema, pero se pueden medir con reología del polvo.

Pruebas reológicas de la crema para café

La forma en que fluye el polvo tiene un gran impacto en la facilidad de procesamiento y envasado, y también en la estabilidad a largo plazo del polvo. Por lo tanto, entender cómo fluye un polvo es vital para una producción y un control de calidad eficientes. La información cuantitativa sobre los factores que determinan el flujo de polvo se puede obtener mediante la reología del polvo. Por ejemplo, la fuerza con que las partículas se unen es determinada por la fuerza de cohesión; un reómetro de alta calidad con una celda de polvo puede proporcionar mediciones fiables de la fuerza de cohesión que, a su vez, puede ser una medida directa para el control de calidad.

Esta prueba requiere un reómetro Que pueda manejar la reología del polvo.

Mermelada/dulce de frutas

Para alcanzar un buen comportamiento de bombeo y llenado del dulce o la mermelada de fruta, su viscosidad debe ser baja a altas velocidades de cizalla. Por otro lado, si un dulce tiene viscosidad demasiado baja, se cae del pan. La estructura de la crema también influye en su sabor dulce afrutado cuando se funde en la lengua. El factor más importante para la viscosidad del dulce de fruta es el tipo y la cantidad de pectina agregada (en combinación con la concentración de iones de calcio). 

Pruebas reológicas del dulce de fruta

Una gran dificultad a la hora de medir la viscosidad de la mermelada de frutas es que contiene muchas partículas grandes de fruta. Quitarlas sería una tarea prolongada y falsificaría los resultados al determinar el comportamiento del flujo. En estos casos un reómetro rotacional con un sistema de medición de bola es necesario. Dado que la bola llega a material fresco no cizallado solo durante la primera rotación, toda la medición debe completarse en un solo giro del sistema de medición. Esto exige un reómetro que pueda controlar la velocidad rotacional muy rápidamente para cada único punto de medición.

Esta prueba requiere un reómetro equipado con un sistema de medición de bola.

Ketchup

El ketchup es esencialmente una combinación de tomates y especias. Los consumidores no solo prevén un sabor determinado, pero también un comportamiento de su ketchup. Durante el proceso de fabricación, es importante que el ketchup se mezcle con facilidad y rellene las botellas. Al mismo tiempo, los consumidores quieren que el ketchup fluya fácilmente de la botella y luego permanezca en las papas calientes sin caerse.

Pruebas reológicas del ketchup

El factor principal responsable de que el ketchup fluya de la botella al apretarla es la límite elástico. Se supone que el ketchup está en un estado sólido hasta alcanzar su  límite elástico ; a esfuerzos por encima de este punto comienza a fluir. Después de liberar el esfuerzo, el ketchup regresa a su estado anterior.

Para simular el comportamiento del flujo y de nivelación después de verter el producto, se lleva a cabo una prueba de pasos que comprende tres intervalos. El primer intervalo describe el comportamiento de la muestra en reposo. El segundo intervalo (vertido) muestra la descomposición estructural y el tercer intervalo muestra la regeneración estructural. Mediante pruebas de oscilación, la configuración en el primero y el tercer intervalo es una frecuencia angular constante y un valor de deformación constante dentro del rango viscoelástico lineal. El segundo intervalo se realiza mediante una velocidad de cizalla constante que simula el proceso de cizallamiento cuando se vierte el material de la muestra o se lo quita de los contenedores.

Esta prueba requiere unreómetro equipado con un sistema de control de temperatura Peltier.

Leche en polvo

La leche en polvo se utiliza habitualmente como alimento básico en situaciones en las que no se dispone de leche fresca, por lo que una calidad constante y fiable es vital para la viabilidad del producto. No obstante, su calidad puede variar significativamente, según sea la materia prima (la leche fresca) y el proceso de fabricación. En el proceso que lleva a la estabilidad en polvo, la leche debe pasar por una serie de etapas de procesamiento que presentan diferentes retos tecnológicos. El último de estos pasos es descargar el polvo de la torre de secado por aspersión. Este paso de descarga a menudo causa problemas porque en general la leche en polvo es bastante cohesiva y, lo que es más importante, las paredes de la tolva pueden ser una fuente de fricción, lo que da lugar a un flujo interrumpido.

Prueba reológica de la leche en polvo

Una forma de monitorear el comportamiento del flujo es usar un reómetro con una celda de polvo para medir la fricción de la pared. Las mediciones de la fricción de la pared permiten calcular el ángulo de fricción de la pared, lo que indica si un polvo se puede descargar de una tolva de forma homogénea. Un ángulo más bajo de fricción de la pared indica que el polvo se adhiere menos a las paredes y se descarga más fácilmente.

Para esta prueba se necesita un reómetro que pueda manejar la reología del polvo.