lunes, 1 de octubre de 2012

Efectos Espesantes, Gelificantes y Estabilizantes con Hidrocoloides


Lista de Alimentos con efectos espesantes y gelificantes

Pectinas
Los subproductos de la industria de zumos de frutas, bagazo de manzanas y albedos de cítricos (limón, limón verde, naranja, toronja) constituyen básicamente las fuentes industriales de pectinas.

Las manzanas utilizadas provienen del norte y centro de Europa; y las cáscaras de cítricos de California, Brasil, Argentina, México, el sur de Europa y África.
La pectina, de la palabra griega “Pekos” (denso, espeso, coagulado), es una sustancia mucilaginosa de las plantas superiores. Esta sustancia se asocia con la celulosa y le otorga a la pared celular la habilidad de absorber grandes cantidades de agua. La celulosa tiene un importante rol en la estructura ya que le da rigidez a las células, mientras que la pectina contribuye a su textura. Durante largo tiempo, el ama de casa ha utilizado la pectina contenida en las frutas “in situ” para “espesar” jaleas. Su extracción industrial se inició recién a principios del siglo XX.

Se trata de poliósidos compuestos, esencialmente, por cadenas de ácidos galacturónico unidos en a (1-4). La función ácido está más o menos esterificada con el metanol. Las moléculas de ramnosa (metilpentosa) se intercalan en la cadena poligalacturónica por enlaces a (1-2) y (1-4) produciendo una irregularidad en la estructura de la cadena. Esta cadena lleva, igualmente, ramificaciones laterales más o menos largas (arabanas, galactanas) unidas a nivel de las funciones alcohol secundario. El parámetro químico más importante es el grado de esterificación (M.), es decir, el número de funciones carboxilo esterificadas por 100 grupos galacturónicos; esto permite distinguir dos grupos de pectinas:
• pectinas fuertemente metiladas (H.M. > 55 %);
• pectinas débilmente metiladas (L.M. < 45 %).

Los procedimientos de fabricación se basan en una hidrólisis, separación y recuperación. Se hidroliza la protopectina en medio ácido diluido, en caliente, removiendo así, no solo la pectina, sino también, otros productos tales como polisacáridos neutros y gomas. A continuación, las materias insolubles se separan por prensado y filtración. El extracto péctico transparente se precipita en alcohol. Luego se purifica el coagulo fibroso obtenido por lavados sucesivos con solución hidroalcohólica. La pectina fibrosa se prensa, se seca bajo vacío, se muele y luego se criba. El grado de esterificación final, depende de la temperatura, del pH y de la duración del tratamiento ácido. Se puede obtener por lo tanto, pectinas fuertemente metiladas o pectinas débilmente metiladas. Las pectinas débilmente metiladas y las modificadas químicamente (pectinas amidadas), se pueden obtener igualmente por un tratamiento amoniacal que conduce a una desesterificación y a una amidación en la función ácida. Estas pectinas amidadas se emplean en tecnología alimentaria, si su grado de amidación es inferior al 25%.

El producto comercial puede adquirirse mezclado con azúcares para regular el poder gelificante. Se presenta como un polvo blanco amarillento, ligeramente grisáceo o ligeramente pardo. La pectina amidada puede ser mezclada con soluciones tampón de sales de calidad alimentaria para mantener el pH y las características de sedimentación deseables.

Efectos espesantes, gelificantes y estabilizantes con hidrocoloides
¿Por qué nos gustan tanto los helados? Será por sus distintos sabores, su frescura y su textura única? Pero cómo se logra esa textura suave, cremosa y aterciopelada, que se funde en la boca dando esa sensación tan agradable? Este informe, les develará cuál es el papel que juegan los agentes espesantes y gelificantes utilizados por los elaboradores, para alcanzar estas características tan preciadas.

Comenzamos definiéndolos. Los espesantes y gelificantes alimentarios, a veces, llamados gomas hidrosolubles o hidrocoloides, son macromoléculas que se disuelven o dispersan fácilmente en el agua para producir un aumento muy grande de la viscosidad y en ciertos casos, un efecto gelificante.

Según su origen, se distinguen:
• Las gomas de origen vegetal, esencialmente de naturaleza glucídica;
• Las gomas de origen animal de naturaleza proteica (caseínatos y gelatina).
He aquí la descripción de los principales agentes espesantes y gelificantes, exceptuando los almidones y la caseína, de los cuales hablaremos en otra ocasión.

Veamos cuales son estos agentes:

Origen
Tipo
Extractos de algas
Alginatos
Carragenina
Agar-agar
Furcelaranas
Extractos de semillas
Goma guar
Garrofín
Exudados de plantas
Goma arábiga
Goma tragacanto
Goma karaya
Extractos de subproductos vegetales
Pectinas
Exudados de microorganismos
Goma xantan
Derivados de la celulosa
Metil celulosa
Carboximetilcelulosa
Animal
Gelatina

 
Alginatos
Los alginatos son extractos de algas pardas de la clase Phaeophycaeae. Las principales especies usadas industrialmente son de las familias Fucáceas, Laminariáceas , Alariáceas y Lessoniáceas. Se encuentran a lo largo de las costas rocosas del Atlántico Norte, principalmente en los Estados Unidos, Gran Bretaña, Francia y Noruega.

PHAEOPHYCEAE
Algas pardas
Laminariales Fucales
Laminariacea Alariacea LESSONIACEAE Fucaceae
Laminaria Ecklonia MACROCYSTIS
Fucus Ascophyllum
F serratus A nodosum
E máxima M pyrifera

L hyperborea L digitata

A nodosumA nodosum 

 F serratusF serratus 

 L digitataL digitata 

 L hyperboreaL hyperborea

El uso de las algas pardas se conoce desde épocas antiguas; los chinos y los romanos las usaban en preparaciones medicinales y cosméticas. Su producción industrial se inició en los Estados Unidos alrededor del año 1930. Al principio, los alginatos eran usados para la elaboración de alimentos enlatados destinados al consumo en altamar.

Se trata de macromoléculas lineales constituidas por dos tipos de monómeros unidos en (1-4): el ácido b-D manurónico y el ácido a-L gulurónico. Estas macromoléculas tienen un peso molecular comprendido entre 20.000 y 200.000. La relación ponderal manurónico / gulurónico, así como el reparto de motivos a lo largo de la cadena, varían de un extracto a otro, y determinan las propiedades del polímero, especialmente su gelificación. Esto depende principalmente de la especie de alga, y en menor grado de la madurez del alga y del área de cosecha.

Los procedimientos de preparación están basados en las propiedades de solubilidad de los alginatos, según su estado iónico y su poder complejante con el calcio. Un tratamiento preliminar de las algas con un ácido, permite eliminar los iones calcio unidos al alginato. La solubilización de las rnacromoléculas se obtiene a continuación al neutralizar con una base (generalmente NaOH) formando una sal alcalina. El alginato se precipita por reacidificación, bajo la forma de ácido algínico o por la adición de cloruro cálcico, bajo forma de alginato cálcico. En algunos casos el calcio se elimina por un nuevo tratamiento ácido.

Materia prima
Algas pardas

Desmineralización        
Sistema de lixiviación en ácido

Extracción
Molido / Digestión en presencia
de álcali
Clarificación / Filtración

Coagulación
Precipitación con ácido
Lavado y Prensado

Obtención del alginato
Neutralización. Agregado de: Carbonato de calcio, potasio o amonio
Secado
Molido

Producto final
Estandarización por mezclado
Control

El producto terminado presenta características de filamentos en fino o grueso, o de polvo incoloro o ligeramente amarillo, de sabor y olor característicos. Los alginatos se comercializan en forma de sales sódicas, de sodio de potasio, de amonio y de calcio. Más raramente se comercializa en forma de ácido algínico. Los alginatos pueden servir de base para la preparación de alginato de propilenglicol por esterificación del ácido algínico. Este derivado se emplea también a nivel alimentario.

Carrageninas
Se extraen de algas rojas de la familia Rhodophycaeae, de los géneros Chrondus, Gigartina, Euchema, Hypnea e Iridaea. Su recolección manual se hace durante la marea baja entre la primavera y el otoño. Provienen de las costas de diversos países como Francia, Chile, Brasil, Senegal, Indonesia, Las Filipinas, Marruecos, Argentina y Perú.
Familia y géneros botánicos de las algas rojas

RHODOPHYCEAE
Algas pardas
 
  GIGARTINALES  
SOLIERIACEAE GIGARTINACEAE HYPNEA
EUCHEUMA GIGARTINA IRIDEAE CHONDRUS HYPNEA
  G chamissoi   G stellata Iridea sp C crispus F muciformis
    G caniculata        
E cottonii G skottsbegii          
    G pistillata    





Los residentes del condado de Carraghen en la costa sur de Irlanda usaban el “ musgo irlandés” en los alimentos y medicinas hace más de 600 años. Estas algas marinas eran usadas debido a su propiedad única de gelificar la leche. Al mismo tiempo, estas algas eran también recolectadas a lo largo de las costas de Francia, en particular en Brittany. El liquen blanqueado era utilizado para preparar un gel de leche conocido como “blanc-mange”, cuya traducción sería “comida blanca”. Este alimento se obtenía enfriando la leche en la cual se habían cocido las algas. Simultáneamente en los Estados Unidos se preparaba un alimento similar. Sin embargo, no fue hasta la Segunda Guerra Mundial, en que se inició la producción industrial de algunas especies.
Las carrageninas, o carragenanos, son polímeros sulfatados de unidades de galactosa, unidos alternativamente a-(1-3) y b-(1-4). Según el grado de sulfatación y la posición de los carbonos sustituidos por los ésteres­sulfatos, se distinguen diferentes fracciones cuyas principales son la kappa (k), la iota (i) y la lambda-(l)carragenina. Cada especie está caracterizada por una composición diferente en sus diversas fracciones, y las carrageninas comerciales son mezclas más o menos enriquecidas de una u otra de estas tres fracciones.

El proceso de extracción para su producción industrial se basa en dos propiedades de la carragenina: su solubilidad en agua caliente y su insolubilidad en solventes orgánicos polares. En primer lugar, las algas se lavan y se trituran bajo condiciones alcalinas para promover la extracción total del polisacárido. Luego, el extracto acuoso caliente filtrado en presencia de tierra de diatomeas, se pasa a través de un cedazo bajo presión. Así se obtiene un jarabe transparente que contiene carragenina en solución. A continuación, se la precipita con alcohol en forma de fibras, permaneciendo las impurezas en solución. Se prensa el coagulo, se lo lava y seca por evaporación bajo presión. Finalmente, se lo muele hasta obtener un polvo fino o granulado insípido e inodoro, de color blanco a beige. Este proceso permite alcanzar un producto de alta pureza.
algas rojas
Materia Prima
Extracción Extracción con agua caliente
Filtración bajo presión en presencia de tierra con diatomeas
Precipitación con alcohol
Purificación
Prensado
Lavado
Coagulación
Carragenina molida Secado
Molido
Coagulación
Producto final Estandarización por mezclado
Control

Los productos comerciales se diluyen frecuentemente con azúcares para fines de normalización y se mezclan con sal de uso alimenticio necesario para conseguir características de gelificación y espesamiento. 

Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
Codex Alimentarius 

Agar y furcelarana
El agar (agarosa) también es extraído de las algas rojas de la familia Rhodophycaeae, de las especies gelidium, pterocladia y graciaria. Las zonas de recolección de estas algas son las costas de Japón, México y la costa oeste del Atlántico. Su estructura química es muy parecida a la de la carragenina. El dímero está constituido de un residuo de galactosa unido en (1-3) y de un residuo 6-anhidro-L-galactosa unido en (1-4).

El agar sin moler se presenta en haces de tiras delgadas, membranosas y aglutinadas, o en fragmentos escamosos o granulados. Presenta varios colores: anaranjado ligeramente amarillento, o gris amarillento, o amarillo pálido o incoloro. Es resistente cuando está húmedo y quebradizo al estado seco. El agar en polvo es blanco a blanco amarillento o amarillo pálido.
La furcelarana se extrae de otras algas rojas Furcellariafastigiata que se encuentra en las costas de Dinamarca y Canadá. Tiene una estructura química comparable a las carrageninas con un contenido de azufre algo más bajo a kappa-carragenina. Todas las macromoléculas tienen un peso molecular elevado, entre l05 y 106. Es­te peso molecular depende del origen botánico y del proceso utilizado en la extracción.

Los métodos de fabricación se basan en la solubilización de estas gomas en agua a 100°C durante varias horas, a veces, en medio alcalino. Para el agar, su recu­peración se logra a partir de la solución filtrada por congelación, que produce una separación de fases. Por otro lado, la furcelarana se precipita en presencia de cloruro potásico.

Goma guar y garrofín
La goma guar proviene de una planta que ha sido cultivada durante siglos en la India y Pakistán. También se cultiva actualmente en los Estados Unidos.
Se extrae del endosperma de la semilla de Cyamopsis tetragonolobus, una planta anual que pertenece a la familia de las leguminosas. Las semillas de la planta guar tienen un diámetro de 4 a 5 mm. Son dicotiledóneas, es decir, el albumen consiste de dos endospermas y es éste la fuente de goma.
A diferencia, el garrofín se extrae del endosperma de la semilla del algarrobo, Ceretonia Siliqua, árbol del litoral del Mediterráneo. El fruto del algarrobo es una vaina de 20 cm de largo y de 2 a 4 cm de ancho.
Cada vaina contiene semillas ovoides de 8 a 9 mm de largo. Estas semillas contienen la reserva de energía que proveerá la goma espesante.
Muchas semillas de leguminosas contienen galactomananos de estructuras relacionadas, pero solo la goma guar y la goma de algarrobo se han usado extensamente. La goma de algarrobo y sus propiedades espesantes datan de épocas antiguas, ya que los egipcios usaban una pasta de esta goma como adhesivo en las vendas de las momias. Sin embargo, el desarrollo de su extracción industrial comenzó a principios del siglo XX. En la década del 40, se introdujo el uso de la goma guar, debido a una escasez de semillas de algarrobo; y recién en 1950 estuvo disponible comercialmente.

Estas gomas son galactomananos formados por encadena­miento lineal de b-D manosa unidas en (1-4) con ramificaciones constituidas por una sola unidad de a-D galactosa unida en a (1-6). El garrofín tiene como pro­medio una unidad de galactosa por cuatro manosas y esta relación es de 1 a 2 en la goma guar. Courtois y Le Dizet (1970) han establecido que la galactosa está repetida irregularmente en la larga cadena de manana, definiendo por lo tanto, zonas “lisas” de zonas “ramificadas” y de zonas intermedias. Esta irregulari­dad de estructura permite explicar las diferencias de propiedades entre estas dos sustancias (especialmente la solubilidad).

La fabricación de estas gomas es extremadamente sencilla, puesto que se reduce a un tratamiento mecánico. Separación de envolturas, eliminación del germen y molienda, hasta reducirlas a harina, que contiene 95 % de galactomananos. Y son comercializados en esta forma. Algunos fabricantes producen también gomas de gran pureza. La semilla se solubiliza en agua caliente y las partículas insolubles se separan por filtración con tierra de diatomeas. La solución transparente obtenida se precipita con alcohol isopropil, se lava y se prensa para remover el alcohol residual. Como última etapa, se seca, se muele y tamiza. En el mercado se encuentran diferentes tipos de harina guar con variable poder espesante.
Materia prima
Harina de endosperma de goma guar y de algarroba
Extracción
Solubilización en agua caliente
Purificación
Filtración en tierra de diatomeas
Coagulación
Precipitación con alcohol
Prensado
Lavado / Prensado
Extracto molido
Secado
Molido
Producto final
Estandarización por mezclado
Control

Inclusive, la goma guar se puede adquirir en forma de polvo blanco a blanco amarillento casi inodoro. Es dispersable en agua fría o caliente y su valor de pH de dispersiones acuosas varía entre 5,4 y 6,4. El garrofín se presenta en polvo blanco ligeramente amarillento que gelifica fácilmente en agua caliente.
Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
Codex Alimentarius


  PECTINAS   
Los subproductos de la industria de zumos de frutas, bagazo de manzanas y albedos de cítricos (limón, limón verde, naranja, toronja) constituyen básicamente las fuentes industriales de pectinas.
Las manzanas utilizadas provienen del norte y centro de Europa; y las cáscaras de cítricos de California, Brasil, Argentina, México, el sur de Europa y África.
La pectina, de la palabra griega “Pekos” (denso, espeso, coagulado), es una sustancia mucilaginosa de las plantas superiores. Esta sustancia se asocia con la celulosa y le otorga a la pared celular la habilidad de absorber grandes cantidades de agua. La celulosa tiene un importante rol en la estructura ya que le da rigidez a las células, mientras que la pectina contribuye a su textura. Durante largo tiempo, el ama de casa ha utilizado la pectina contenida en las frutas “in situ” para “espesar” jaleas. Su extracción industrial se inició recién a principios del siglo XX.
Se trata de poliósidos compuestos, esencialmente, por cadenas de ácidos galacturónico unidos en a (1-4). La función ácido está más o menos esterificada con el metanol. Las moléculas de ramnosa (metilpentosa) se intercalan en la cadena poligalacturónica por enlaces a (1-2) y (1-4) produciendo una irregularidad en la estructura de la cadena. Esta cadena lleva, igualmente, ramificaciones laterales más o menos largas (arabanas, galactanas) unidas a nivel de las funciones alcohol secundario.
El parámetro químico más importante es el grado de esterificación (M.), es decir, el número de funciones carboxilo esterificadas por 100 grupos galacturónicos; esto permite distinguir dos grupos de pectinas:

  • pectinas fuertemente metiladas (H.M. > 55 %);
  • pectinas débilmente metiladas (L.M. < 45 %).
Los procedimientos de fabricación se basan en una hidrólisis, separación y recuperación. Se hidroliza la protopectina en medio ácido diluido, en caliente, removiendo así, no solo la pectina, sino también, otros productos tales como polisacáridos neutros y gomas. A continuación, las materias insolubles se separan por prensado y filtración.
El extracto péctico transparente se precipita en alcohol. Luego se purifica el coagulo fibroso obtenido por lavados sucesivos con solución hidroalcohólica. La pectina fibrosa se prensa, se seca bajo vacío, se muele y luego se criba. El grado de esterificación final, depende de la temperatura, del pH y de la duración del tratamiento ácido.
Se puede obtener por lo tanto, pectinas fuertemente metiladas o pectinas débilmente metiladas. Las pectinas débilmente metiladas y las modificadas químicamente (pectinas amidadas), se pueden obtener igualmente por un tratamiento amoniacal que conduce a una desesterificación y a una amidación en la función ácida. Estas pectinas amidadas se emplean en tecnología alimentaria, si su grado de amidación es inferior al 25%.
El producto comercial puede adquirirse mezclado con azúcares para regular el poder gelificante. Se presenta como un polvo blanco amarillento, ligeramente grisáceo o ligeramente pardo.
La pectina amidada puede ser mezclada con soluciones tampón de sales de calidad alimentaria para mantener el pH y las características de sedimentación deseables.

Materia prima Bagazos de manzana y albedos de cítricos
Extracción Hidrólisis en medio ácido, en caliente
Separación Prensado
Filtración
Concentración
Coagulación Lavados
Pectinas molidas Secado
Molido
Producto final Estandarización por mezclado
Control
Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
Codex Alimentarius
Goma xantan
Numerosos poliósidos se pueden sintetizar por microorganismos y en particular por bacterias. Actualmente, sólo la goma xantan y los dextranos se producen industrialmente; aunque sólo la goma xantan está autorizada para usos alimentarios.
Este poliósido está constituido por una cadena lineal de b-D glucosa unida en (1-4), que lleva en su mitad una ramificación lateral con dos residuos de glucosa. Las cadenas laterales son de triolósidos constituidos por a-D ramnosa, ácido glucurónico y a-D ramnosa como terminal.
La goma Xantan es un metabolito secundario producido por la fermentación industrial del Xanthomonas campestris sobre sustrato glucídico. El medio de cultivo contiene además una fuente de nitrógeno y otros elementos esenciales para su actividad biológica. La fermentación inicial se lleva a cabo en diferentes tubos. Así se obtiene el inóculo para iniciar el proceso de fermentación industrial en batch. Se monitorea el pH (entre 6,0 y 7,5), la temperatura (de 18°C a 31°C), el nivel de aireación y la presencia de espuma. Una vez finalizada la fermentación, se esteriliza el caldo para prevenir la contaminación con otras bacterias. Se vacía el fermentador, se limpia y se vuelve a esterilizar para una nueva fermentación. Como la goma xantan es insoluble en solventes orgánicos, se la recupera por precipitación en medio alcohólico seguida de desecación y trituración, hasta obtener el tamaño de partícula deseado. El polvo obtenido debe almacenarse en contenedores herméticos que impidan su contacto con el aire y la humedad.

Materia prima Cepas de Xanthomonas campestris + medio de cultivo
Propagación del inóculo Inoculación en Erlenmeyer
Progagació en fermentador
Producción de polisacárido Fermentación en Batch
a escala industrial

Controles: pH, aireación,
presencia de espuma, agitación
Coagulación Precipitación con alcohol
Lavado
Goma Xantan molida Secado
Molido
Producto final Estandarización por mezclado
Control
Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
Codex Alimentarius

Gelatina
La gelatina es una proteína, es decir, un polímero compuesto por aminoácidos. Esta proteína carece de los principales aminoácidos como vaina, tirosina y triptofano, y por lo tanto no tiene valor como alimento. Como los polisacáridos, el grado de polimerización, la naturaleza de los monómeros y la secuencia en la cadena proteica determinan sus propiedades generales.
En el animal, la gelatina no existe como componente, se la obtiene por hidrólisis parcial del colágeno, su precursor insoluble. En el colágeno, la unidad básica esta formada por tres cadenas de polipéptidos, enrolladas en forma de hélice y estabilizadas por uniones intramoleculares. Esto hace que el colágeno exhiba propiedades mecánicas únicas y forme la estructura del tejido conectivo, piel y huesos de los animales.

La conversión del colágeno insoluble a la gelatina soluble constituye la transformación esencial de su elaboración industrial. El proceso puede llevar a diferentes gelatinas dependiendo de las rupturas en las uniones intramoleculares. La materia prima requerida para su producción se obtiene de las curtiembres y mataderos.

Se realizan diferentes pretratamientos:
• Los cueros son tratados con sales para su preservación.
• Las pieles se congelan para su almacenamiento y transporte.
• Los huesos de ganado vacuno, se desgrasan y se trituran antes de su transporte y procesamiento.
• Todos los días se recogen huesos frescos que deben ser procesados dentro de las 24 hs del sacrificio del animal.

Los huesos se tratan con una solución ácida para extraer los minerales (fosfato de calcio) sin afectar los contenidos orgánicos. Después de un lavado, este producto llamado “oseína”, se vuelve flexible. Los fosfatos se separan por precipitación con cal. La oseína y las pieles se procesan con ácidos para su hidrólisis a temperatura ambiente por un tiempo relativamente corto. Por otra parte, los cueros y la oseína se ponen en contacto con una solución de cal durante 5 a 10 semanas a temperatura ambiente. Luego se ajusta al pH requerido para la extracción de gelatina propiamente dicha.
La extracción es un proceso discontinuo, en batch, obteniendo un licor del 6 al 10 % de gelatina. Luego se filtra y concentra en forma continua en un evaporador al vacío. La solución se esteriliza a 145°C (293°F) y se enfría rápidamente para gelificar la solución. Este gel es extrudado en forma de granos y secado con aire filtrado y aséptico. Finalmente, se muelen los granos hasta obtener el tamaño de partícula necesario. Deben almacenarse en condiciones adecuadas, ya que son fácilmente alterables en solución o humedecidos. Se pueden adquirir también, en forma de hojas o láminas. Estas láminas son rectangulares, amorfas, delgadas, flexibles, de fractura neta, transparentes o ligeramente amarillentas, inodoras y con sabor especial muy débil.

 El siguiente cuadro aclara los distintos pasos mencionados en el proceso: 

Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
Codex Alimentarius

EXUDADOS DE PLANTAS   
La goma arábiga se produce en numerosos países, principalmente en Sudán (80 % de la producción mundial), Senegal, Malí y Mauritania.
Se obtiene, principalmente, a partir de la Acacia senegal (Acacia verek). Está constituida por macromoléculas muy ramificadas.
La cadena principal está formada por restos de b-D galactosa, unidos en (1-3) y en algunos, sustituidas en el C-6 por ramificaciones de D-galactosa, arabinosa y ácido D-galacturónico.
La goma karaya se recolecta principalmente en la India. Se trata de un exudado del árbol Sterculia ureus de la familia de las leguminosas. La estructura química de esta goma consiste de un poliósido ácido y acetilado (8% de grupos acetilos y 37 % de residuos de ácidos uránicos). Los principales constituyentes de la cadena macromolecular son D-galactosa, L-ramnosa y ácido galacturónico.
La goma tragacanto se obtiene de diversas especies de Astragalus de la familia de las leguminosas. Se recolecta principalmente en Turquía, Siria e Irán. Se trata de un polímero del ácido D-galacturónico que tiene igualmente D-galactosa, L-glucosa, D-xilosa y L-arabinosa. Al final de su proceso de extracción del exudado, se obtienen fragmentos achatados o laminados, vermiculares, rectos o encorvados, estriados, semitraslúcidos, de color blanquecino o blanco amarillento.
Estos exudados de plantas se recolectan de manera similar después de hacer una incisión en el árbol. Las operaciones tecnológicas sobre el exudado son el triturado y separación de las gomas según su calidad, generalmente por su color. Con excepción de la goma arábiga, las otras gomas se emplean relativamente poco y han sido por ello, relativamente poco estudiadas.
Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
Codex Alimentarius


Derivados de la celulosa
Diversos derivados de la celulosa se emplean como aditivos alimentarios, especialmente la carboximetilcelulosa, la hidroxipropilcelulosa, la metilcelulosa y la hidro­xipropilmetilcelulosa, a las cuales se puede añadir la celulosa microcristalina obtenida por hidrólisis ácida de fibras vegetales.
A excepción de esta última, todas las demás proceden de una modificación química de la glucosa por esterificación a fin de lograr una macromolécula celulósica hidrosoluble que le confiera propiedades espesantes. La glucosa se obtiene por la hidrólisis con hidróxido de sodio 18 % de la pulpa de madera purificada. Las propiedades son muy variables de un derivado a otro y dependen, entre otras, del grado de sustitución.
La hidroxipropilcelulosa es un polvo blanco, granular o fibroso, soluble en alcohol. En agua se hincha dando una solución coloidal viscosa, clara y opalescente.
Dispersión y solubilización
La estructura química de las moléculas de hidrocoloides tiene una influencia directa en su solubilidad.
En la práctica, la solubilización se logra en dos condiciones:

  • Una dispersión apropiada de la goma en el medio acuoso
  • Un medio químico y físico en el medio acuoso (iones, pH, temperatura, etc.)
La primera precaución que se debe tomar durante la dispersión del polvo en el líquido, es asegurar que cada grano sea una entidad individual dentro de la mezcla. Esto va a prevenir la formación de grumos.
La individualización de las partículas, se puede obtener utilizando los siguientes métodos:

  • Uso de coloides molidos y tamizados a tamaño de partícula grande (de 100 a 500 micrones)
  • Dispersión de los coloides dentro de un líquido no solvente, tales como aceite vegetal, alcohol o jarabe de glucosa caliente, en los cuales el agua ya esta unida y por lo tanto menos disponible para la hidratación.
  • Mezcla del coloide con un polvo inerte tales como azúcar, que, a parte de individualizar los granos, actúa como un dispersante mecánico durante el proceso de mezclado.
  • Adición lenta del coloide en el líquido con fuerte agitación.
Para prevenir el endurecimiento de las partículas no solubilizadas, se debe aplicar una agitación continua hasta la solubilización total.
Una vez dispersa en el medio acuoso, cada partícula seca de hidrocoloide comienza a hidratarse: el agua ingresa primero en los segmentos hidrofóbicos de la molécula y el grano se hincha. Pueden ocurrir dos fenómenos:

  • Cuando no hay fuertes interacciones entre las macromoléculas, los granos pueden hincharse cada vez más hasta que se individualiza cada molécula; se obtiene una solubilización completa. Esto sucede en agua fría con la goma guar, la goma xantan, el alginato de sodio, las pectinas y la lambda carragenina. Todo lo que se requiere es tiempo y agitación.
  • Por el contrario, cuando hay fuertes interacciones en la forma seca, se necesita un tratamiento con calor para separarlas. Se requiere una temperatura mínima antes de que se produzca la solubilización completa.
Esta temperatura varía con los distintos tipos de hidrocoloides. Se han determinado los siguientes valores:

  • Gelatina 40 ºC
  • Iota carragenina 50 ºC
  • Kappa carragenina 65 ºC
  • Garrofín 85 ºC
Por último, algunos productos no son solubles ni en condiciones de alta temperatura. Es el caso del alginato de calcio, que necesita ser combinado con un secuestrante del ión para ser solubilizado.
Generalmente, los hidrocoloides son difíciles de disolver en:

  • Medios altamente salinos (salmuera)
  • Medios ricos en calcio (agua dura, leche)
  • Medios altamente azucarados (jarabes)



 

Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
Codex Alimentarius


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:

  • 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:

  • gelificación por intermedio de dobles hélices; presente en iota y kappa carragenina y agarosa
  • gelificación por hacinamiento de cadenas; presente en alginatos y pectinas.
Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
Codex Alimentarius


 SINERGIAS   
Sinergias
Una mezcla de dos macromoléculas (gelificantes o no) puede, en ciertos casos, presentar fenómenos de sinergia que conduzcan a diferentes comportamientos reológicos y a veces, a gelificaciones, en el caso de que uno de los dos componentes sea capaz de gelificar.
Sinergia de las carrageninas con los galactomananos:
La existencia de interacciones entre los carrageninas y el garrofín se ha aprovechado en beneficio industrial.
El mismo fenómeno se ha observado entre la agarosa y el garrofín. Los geles obtenidos tienen las características reológicas netamente modificadas por la presencia del garrofín; es posible obtener un gel con una mezcla k-carragenina-galactomanano a una concentración, en carrageninas, inferior a la concentración en que gelifican solas.
La naturaleza de las interacciones que se establecen entre los carrageninas y los galactomananos se explica por la existencia de zonas exentas de galactosa a lo largo de la cadena manano. Estas zonas “lisas” pueden asociarse, gracias a los enlaces hidrógeno, a las dobles hélices de los carrageninas. Cada macromolécula de galactomanano participa así en un gel tridimensional y refuerza la cohesión del gel.
Esta sinergia es más marcada con las k-carrageninas que con las i-carrageninas por el hecho de la ausencia de grupos cargados.
Sinergia entre la goma xantan y los galactomananos:
La goma xantan, como el garrofín, no gelifica por sí misma; no posee más que grandes propiedades espesantes. Pero una mezcla de estas dos gomas produce por calefacción y enfriamiento un gel muy elástico. El mecanismo propuesto se basa en una transición de la conformación de la xantan que le permite asociarse con las zonas “lisas” de los galactomananos. El mismo esquema permite explicar la sinergia entre xantana y goma guar. En este caso, no se produce gelificación pero se comprueba un aumento muy marcado de la viscosidad.
Sinergias entre alginatos-pectinas:
La combinación de alginatos y pectinas permite obtener geles para contenidos de sacarosa de 30 a 40 % y pH comprendidos entre 3 y 4.
Según la concentración del alginato en ácido gulurónico, es posible obtener geles de texturas muy diferentes. Estos geles son rígidos en contenidos muy elevados de ácido gulurónico y blandos si este es escaso.
Estos geles son termosensibles. Es posible, igualmente, obtener geles con las mezclas pectatos-alginatos en presencia de Ca2+. El mecanismo de estas sinergias se basa, según un estudio de THOM y col. (1982), en la formación de zonas de unión por el intermedio de enlaces hidrógeno, entre la cadena péctica y los alginatos al nivel de las secuencias poligulurónicas.
Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
Codex Alimentarius
  INTERACCIONES CON LAS PROTEÍNAS   
Interacciones con las proteínas
La existencia de acciones entre las proteínas y ciertos poliósidos espesantes y gelificantes, se puede emplear en provecho de numerosos sectores de la industria alimenticia. Así se utilizan las interacciones carrageninas-proteínas de leche para preparar postres lácteos con una determinada textura. Se puede igualmente estabilizar algunas suspensiones de proteínas lácteas a pH cercano a 4.
Es posible, además, precipitar proteínas en presencia de poliósidos iónicos en ciertas condiciones de pH. Esta coprecipitación es interesante para recuperar proteínas en ciertos desechos de la industria alimentaria (plasma sanguíneo, lacto suero).
Los mecanismos implicados son los siguientes:

  • Interacciones iónicas no específicas: Estas interacciones se establecen entre las proteínas y los poliósidos capaces de ionizarse, como los alginatos, pectatos, carrageninas y la carboximetilcelulosa. Se caracterizan por su dependencia del pH y de la fuerza iónica. Estos mecanismos son la base de métodos que permiten recuperar proteínas de subproductos industriales en tecnologías de extracción de proteínas vegetales. A título de ejemplo, las proteínas de plasma sanguíneo pueden ser recuperadas a pH cercano a 4 en presencia de alginatos, de pectatos o de carboximetilcelulosa. El complejo formado se redisuelve a pH 7 y puede ser empleado sin otro tratamiento, como agente gelificante.
  • Interacciones iónicas específicas; proteínas de leche: La existencia de interacciones específicas entre los poliósidos sulfatados (carrageninas) y las proteínas de leche sirve para la preparación de una gran serie de productos lácteos. De esta manera la estabilidad de una leche chocolatada puede estar asegurada con la adición de k-carragenina o de i-carragenina en pequeña cantidad. Igualmente, ciertas proteínas de leche, precipitables por Ca2+ pueden ser estabilizadas con la presencia de k-carragenina.
  • Otros tipos de interacciones: Otros tipos de relaciones entre poliósidos y proteínas se pueden indicar por ser útiles en la preparación de geles alimenticios. Los enlaces covalentes, por ejemplo, por formar geles muy elásticos por reticulación de la gelatina con ésteres de la pectina o alginatos. Los geles mixtos proteína-agar, obtenidos después de calentarlos, tienen propiedades muy diferentes a los geles obtenidos sólo con agar o sólo con proteína. Se puede, igualmente, obtener una “coprecipitación” de mezclas de gelatina-goma arábiga. Esta reacción se puede emplear para la microcapsulación de aromas.
Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
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APLICACIONES EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA (Primera Parte)   
Aplicaciones en la industria alimenticia
Las utilizaciones de los hidrocoloides son múltiples y los principios que nos guían para escoger un espesante o un gelificante se sitúan a diversos niveles, especialmente:

  • a nivel organoléptico, la apariencia y la textura.
  • a nivel de la reglamentación, pues que no todos los hidrocoloides están autorizados.
Funciones
Los hidrocoloides están destinados a cumplir diversas funciones como agentes espesantes y gelificantes; modificadores de cristalización del hielo, agentes de suspensión y de estabilización de las emulsiones, de espumas, etc.
Estas últimas funciones suelen reunirse, frecuentemente, bajo la denominación genérica de “estabilizantes”.
Ejemplos de productos espesados
Son las gomas no gelificantes, así como ciertos almidones modificados, los galactomananos, el l-carragenano, el alginato de Na (en ausencia de Ca2+), o la goma xantana los que se emplean como espesantes. Se usan para la fabricación de salsas y condimentos diversos, cremas pasteleras, productos instantáneos, etc.
Las características de textura de la base, son en primer lugar, la viscosidad del medio. Pero también se consideran criterios menos definidos desde el punto de vista físico, tales como el carácter pegajoso, fluente, etc.
Los métodos reológicos permiten, esencialmente, apreciar el poder espesante de los hidrocoloides. En efecto, se ha establecido que la sensación de consistencia percibida por el consumidor, depende enormemente de las propiedades de fluidez del producto. Además, otras características de textura unidas al “cuerpo” del artículo, como, la sensación probada de que el fluido recubre la superficie de la boca y es difícil de tragar, se han determinado por los mismos métodos de reología.
Los otros componentes texturales, tales como el carácter pegajoso y la velocidad de caída del fluido en la boca, son aún más difíciles de apreciar por métodos instrumentales.
Ejemplos de productos gelificados
La elección de un gelificante se debe hacer en función de los otros componentes del medio y las características buscadas; presencia de electrolitos, termoreversibilidad, textura, aspecto del gel, etc.
Los principales agentes gelificantes están indicados con sus especificaciones en el siguiente cuadro:

Hidrocoloide Solubilidad Efecto del calor Condiciones de gelificación Textura de los geles Apariencia Aplicaciones
Agar en calor soporta el autoclave firmes, frágiles clara Confitería, helados
k-carragenina en calor no se funde a temperatura ambiente necesita K+ frágiles clara postres, flanes, “pet-foods”, helados
k-carragenina + garrofín en calor termo-reversible necesita K+ elásticos, cohesivos opaca postres, helados
i-carragenina en calor termo-reversible necesita K+ o Ca2+ ligeros, elásticos clara postres, helados
Furcelarana en calor necesita K+ en agua: frágil; en leche: ligero clara flanes, “puddings”
Alginato sódico en frío no-termo-reversible necesita K frágil clara postres, leches gelificadas
Pectina HM en frío no-termo-reversible necesita azúcar “tartinable” clara confituras y jaleas
Pectina LM en frío termo-reversible necesita Ca2+ frágil clara postres lácteos, frutas apertizadas
Goma arábiga en frío blando clara helados
Xantana + garrofín en frío elástico, cohesivo opaca Helados de leche
Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
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APLICACIONES EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA (Segunda Parte)   

Los geles termo-reversibles, se obtienen por dispersión en caliente del hidrocoloide y la gelificación se produce al enfriamiento. Por el contrario, los geles de pectatos y de alginatos se obtienen después de la adición o liberación de iones Ca2+ a la solución. Si la dosis de Ca2+ es escasa, el gel podrá ser ligeramente termo-reversible.
Un campo de aplicación de los alginatos y pectatos que tiende a desarrollarse, es el de los alimentos reconstituidos para confeccionar sucedáneos de carnes, frutas, caviar, cebolla, etc. El principio general de numerosas patentes depositadas en este sector, está fundado en la formación de geles no termo-reversibles. Estas imitaciones pueden ser preparadas a partir de purés convenientemente coloreados y aromatizados que contienen pectato o alginato bajo la forma de sal sódica.
La gelificación se provoca inmediatamente después de ponerlos en un baño de sal de Ca2+ (lactato, fosfato) o por liberación progresiva de calcio, incorporado en forma complejada (fosfato tricálcico, por ejemplo). Esta liberación de Ca2+ está asegurada por disminución progresiva del pH con la glucono-lactona. Debe notarse que estas imitaciones basadas en la formación de geles no termo-reversibles, se presta a tratamientos térmicos diversos, tales como, la apertización, a cocción o la fritura.
La confección de alimentos gelificados más corrientes reposa, como es lógico, en las particularidades de cada hidrocoloide. Numerosos postres lácteos gelificados llevan en su fórmula carragenanos para aprovecharse de las interacciones carragenanos proteínas de la leche. Es posible escoger el tipo de carragenano en función de la textura elegida. Además, para obtener productos gelificados appertizados, a base de frutas y de leche, es necesario emplear pectinas LM. Estas pectinas solas permiten obtener productos gelificados ligeros y estables a pH ácidos y al calor.
Por el contrario, las mermeladas y jaleas se preparan corrientemente con ayuda de pectinas HM, pero cada vez, es más frecuente recurrir a pectinas amidadas para controlar mejor la textura del producto acabado.
Estos ejemplos dan una explicación limitada de las posibilidades de empleo de los hidrocoloides como agentes gelificantes.
Escoger uno u otro gelificante se basa, en gran parte, sobre la textura deseada.
Desde el punto de vista reológico, los geles presentan un comportamiento viscoelástico muy marcado y existe un gran número de métodos para describir y garantizar este comportamiento. Han sido ideados o propuestos numerosos dispositivos de medida y muchos de ellos se emplean en la valoración de ciertos tipos de gelificantes.
De manera general, se distinguen:

  • aparatos para determinar el "poder gelificante" de un producto comercial determinado,
  • dispositivos instrumentales para determinar la textura del gel,
  • métodos para el estudio del comportamiento viscoelástico y la interpretación de este comportamiento en función de los fenómenos moleculares en juego.
Se puede remarcar que son las dos primeras categorías las que retienen la atención del productor y del usuario. Los dispositivos para medir el poder gelificante son muy diversos y se basan lo más frecuentemente en la medida de un solo parámetro, que puede ser la resistencia a la ruptura o el hundimiento del gel bajo su propio peso.
Los dispositivos instrumentales para la medida de la "textura" están basados en métodos semi-empíricos que describen esta textura por diferentes parámetros: se trata de una curva fuerza-deformación de un gel cilíndrico sometido a una compresión.
Diferentes aparatos de ese tipo están en el comercio, especialmente:

  • aparato de STEVENS;
  • máquinas de compresión "universales";
  • el "General Food Texturometre".
El aparato de STEVENS garantiza, esencialmente, la caracterización de los geles alimenticios. Es, por consiguiente, específico y relativamente más barato que los otros. En contrapartida, es muy limitado a nivel de la velocidad de deformación y de la sensibilidad. En el otro extremo, las máquinas de compresión universales son muy costosas, aunque presentan ventajas en cuanto a la diversidad de escoger las condiciones de las medidas.
La utilidad de estos métodos es efectiva, pues permiten caracterizar los geles desde el punto de vista comercial de una manera completa, más que los métodos empíricos.
Conviene indicar, sin embargo, que la significación de las medidas instrumentales necesita estudios sistemáticos de correlación entre estos parámetros y la "textura" que en realidad percibe el consumidor.
Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
Codex Alimentarius
 ESTABILIZANTES USADOS EN HELADOS: CÓMO ELEGIR UN COMBINADO   
Elegir un combinado de emulsionante y estabilizante para un helado no es nada fácil. Aunque entra en la composición como una cantidad ínfima con respecto a los otros componentes, su papel es determinante para la consistencia y el aspecto del helado.
La elección del más adecuado se realiza mediante la selección de los criterios que mejor corresponden a los objetivos del cliente. En esta elección se tienen en cuenta la fórmula, el proceso, las exigencias referentes al equipamiento (viscosidad, transferencias, envase: extrusión o a granel, condiciones de endurecimiento, almacenaje), el comportamiento frente a la fusión, el aspecto organoléptico y el precio. Además, si se aplican combinaciones en sobredosis, la consistencia del helado se torna viscosa, gomosa, pegajosa o espesa.
Aspectos a tener en cuenta para la elección:
El tipo de materia grasa: El tipo de grasa utilizado es importante a la hora de elegir el emulsionante apropiado ya que se pueden encontrar distintos comportamientos. Los glóbulos grasos de la nata son estabilizados por una membrana proteica muy estable que limita la aglomeración en el freezer y luego acelera la fusión del helado. Los glóbulos grasos de mantequilla ya no tienen membrana proteica y se aglomeran mas fácilmente.
La cantidad de grasa: Es variable; y afecta a la dosis de estabilizante. Esta dosis será inversamente proporcional al nivel de materia grasa utilizado.
El origen de las proteínas: La leche en polvo reemplazante hace que la reactividad del medio sea distinta, por lo que hay que tenerlo en cuenta a la hora de elegir el estabilizante adecuado. Ciertos estabilizantes reaccionan con las proteínas de la leche; si se deja reposar la mezcla del helado, puede separarse el suero.
La cantidad de proteínas: Una dosis demasiado baja puede provocar problemas: disminución de las propiedades de aireación, helado acuoso y sin cuerpo. Esta perdida se puede compensar seleccionando un estabilizante cuya capacidad de aglomeración sea importante.
El proceso: Es importante para optimizar la elaboración del helado y evitar que las aglomeraciones de materia grasa se presenten en cantidad excesiva o insuficiente. Aumentar la presión de homogeneización o bajar la temperatura a la salida del freezer permite obtener un mayor número de aglomerados.
Los estabilizantes utilizados en el helado y en los postres congelados son los siguientes:
Garrofín: La harina de semillas de algarroba, además de utilizarse en el helado de crema, se emplea en helados de frutas y pastas.
Alginato sódico: Es hidrosoluble. Las mezclas elaboradas con esta sustancia adquieren gran viscosidad, y los helados de crema fabricados con ellas se derriten uniformemente como espuma. Hoy día se utiliza el alginato más bien en preparados mixtos en unión con otros estabilizadores. En medio ácido precipita el ácido algínico a manera de gel, propiedad que se aprovecha en el helado de agua sin batido de aire para evitar un rápido goteo, sobre todo en presentaciones con palo o mango. Se obtiene entonces un helado “que no gotea”.
Propilenglicol alginato: Aparecen los grupos carboxílicos esterificados con óxido de propileno. El propilen-glicol-alginato es pH-estable, cuenta con buena capacidad formadora de espuma y sirve como estabilizador en helados de frutas, especialmente para sorbetes.
Carrageninas: De acuerdo con el procedimiento de fabricación utilizado, se obtienen productos de distinto grado de pureza. El carragenato sódico es soluble en agua fría. Tienen particular importancia para los helados de leche, ya que evitan la separación del suero provocada por los galactomananos o carboximetilcelulosa. En la actualidad se utilizan mucho con esta finalidad.
Agar-agar: Exhibe una elevada capacidad de absorción de agua. Se emplea poco, debido a su alto precio. Muchas veces entra a formar parte de mezclas estabilizadoras destinadas a la fabricación de sorbetes.
Carboximetilcelulosa (CMC): Se fabrica con un nivel de calidad fácilmente repetible. Cuando se incluye en los helados de crema, éstos alcanzan una “subida” por batido más alta. La CMC reacciona con las proteínas; en las mezclas separa el suero. Los helados de crema fabricados con CMC se derriten con rapidez, por lo cual la CMC suele utilizarse combinada con harina de semillas de algarroba, harina de semillas de guar y carragenina. Por ser la CMC pH-estable, sirve muy bien para la fabricación de sorbetes. Confiere a los helados de fruta una textura un tanto granulosa, deseable en ciertos artículos (helado de nieve, helado crujiente).
Metilcelulosa: Se emplea en helados de crema.
Celulosa microcristalina: Esta clase de celulosa se hidrata en agua, pero no se disuelve en ella. Proporciona una elevada viscosidad a la mezcla y es motivo de que el helado de crema se derrita lentamente. Generalmente se combina con CMC o CMC-sódica.
Pectinas de baja esterificación: Sirven para estabilizar helados de fruta y para fabricar pastas de fruta.
Goma xantan: Es pH-estable y fácilmente hidrosoluble. En los helados que contienen leche no provoca la separación del suero, por lo cual está indicada para sustituir a los carrageninas. Es interesante su acción sinérgica con las harinas de algarroba y de semillas de guar. Se recomienda para helados de leche y de crema una mezcla del 24% de xantana y 92-98% de harina de semillas de guar. La xantan es incompatible con la CMC.
Gelatina: Ha perdido su antigua importancia en la producción de helado de crema, si bien para la fabricación de sorbetes no puede renunciarse a la gelatina, debido a su acción estabilizadora de la espuma. La gelatina sirve mejor mezclada con harina de semillas de algarroba, harina de semillas de guar y pectina. Con alginatos, agar-agar y carrageninas pueden presentarse enturbiamientos o precipitaciones en la mezcla.
Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
Codex Alimentarius
 ESTABILIZANTES USADOS EN HELADOS: REGLAMENTACIÓN   
Las normas del Codex Alimentarius dan todas las características de los aditivos, como su toxicidad, identidad, pureza, dosis máxima, etc. En la mayoría de los países se ha establecido una lista positiva, es decir, aditivos permitidos.
Los espesantes/estabilizantes, como todos los aditivos, deben declararse formando parte de la lista de ingredientes. Esta declaración consta, entre otras cosas, de la función principal o fundamental del aditivo en el alimento y su nombre completo, o su número INS (Sistema Internacional de Numeración, Codex Alimentarius FAO/OMS), o ambos.
El siguiente cuadro indica las funciones de los distintos estabilizantes con su INS correspondiente:

Tipo INS Función *
Ácido Algínico 400 ESP / EST
Sodio Alginato 401 ESP / EST / GEL
Potasio Alginato 402 ESP / EST
Amonio Alginato 403 ESP / EST
Calcio Alginato 404 ESP / EST / GEL
Propilenglicol Alginato 405 ESP / EST
Agar-agar 406 ESP / EST / GEL
Carragenina 407 ESP / EST / GEL
Furcelanas 407 ESP / EST / GEL
Garrofín 410 ESP / EST
Goma guar 412 ESP / EST / EMU
Goma Tragacanto 413 ESP / EST / EMU
Goma Arábiga 414 ESP / EST / EMU
Goma Xantan 415 ESP / EST / EMU
Goma Karaya 416 ESP / EST / EMU
Pectina Amidada 440 ESP / EST / GEL
Celulosa Microcristalina 460i ESP / EST / GEL / AN AH
Metil Celulosa 461 ESP / EST / EMU
Hidroxipropil Celulosa 463 ESP / EST / EMU
Metiletilcelulosa 465 ESP / EST / EMU
Carboximetilcelulosa 466 ESP / EST / EMU
*ESP: espesante; EST: estabilizante; EMU: emulsionante/emulsificante; GEL: gelificante; AN AH: antiaglutinante/antihumectante.
En algunos países se autoriza el uso de los espesantes/estabilizantes en cantidad no superior a 0,5% p/p en el helado terminado.
Conclusión
Los hidrocoloides son agentes de textura cada día más necesarios para la confección de sustancias alimenticias. La industria aprovecha y aprovechará las múltiples cualidades que poseen: poder espesante, gelificante, estabilizante, complejante, etc.
La industria de los hidrocoloides continuará confrontándose con dos limitaciones. La primera, constituida por la legislación. El contexto legislativo ha sido profundamente modificado en los últimos años por la adopción de la reglamentación del Codex Alimentarius. La promoción de un tipo de hidrocoloides conocidos, pero modificados, se hará más difícil porque necesitarán previamente estudios toxicológicos largos, de docenas de años y costosos.
La segunda limitación es debida al hecho de que los hidrocoloides son todos extraídos de materiales biológicos. La variabilidad de estos polímeros no está, por consiguiente, normalizada y afecta la estandarización de los productos comerciales. Mientras que la recolección y las tecnologías de extracción y purificación no sean notablemente mejoradas, beneficiándose de los más recientes progresos tecnológicos, tampoco se alcanzará esa estandarización.
Además debe tenerse en cuenta los riesgos de escasez, ya sea por exceso de la demanda, como en el caso de las algas o por los fenómenos de desaparición inexplicables, de ciertas especies empleadas hasta ahora.
Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
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Codex Alimentarius

 ESTABILIZANTES USADOS EN HELADOS: ELEGIR UN COMBINADO DE EMULSIONANTES Y ESTABILIZANTES   
Elegir un combinado de emulsionantes y estabilizantes para un helado no es nada fácil. Aunque en la composición final de la mezcla, se incorporan en cantidades mínimas con respecto a los demás ingredientes, su papel es determinante para lograr la consistencia, textura, cremosidad y el aspecto adecuado para obtener un excelente helado.
Los se suman a su fórmula de helado para otorgar:

  • Aumento de viscosidad de la muestra (para retrasar el desnatado)
  • Estabilidad de la mezcla
  • Mejora la incorporación de aire
  • Mejora el cuerpo y la textura
  • Mejora la estabilidad durante el almacenamiento
  • Demora el crecimiento de cristales de hielo
  • Mejora las propiedades de fusión y derretido
La dosificación de los neutros oscila entre 2 a 6 g por litro de mezcla. La variación de la dosificación se debe a varios factores a tener en cuenta en cada fórmula del helado, como ser:
El tipo de materia grasa.
La cantidad de materia grasa: es variable según la formulación y afecta la dosis que debe agregarse de estabilizantes. Esta dosis debe ser inversamente proporcional al nivel de materia grasa.
El tipo y origen de la proteína. La cantidad de proteínas: si es demasiado baja puede provocar disminución de las propiedades de aireación, helado acuoso y sin cuerpo. Esto puede solucionarse con una cantidad de neutro adecuada.
La cantidad de sólidos totales.

Función de los estabilizantes: Controlan la suavidad del helado, Evitan la formación de cristales de hielo de tamaño objetable, Fijan agua, Suavizan la textura dando cuerpo al producto final, incrementan la viscosidad, Evitan defectos en la textura.
Uno de los defectos de textura más importantes que evitan los neutros es el producido por fluctuaciones de temperatura en la conservación del producto terminado. Esto se debe a que al aumentar la temperatura, se funden los pequeños cristales de hielo logrados en un buen proceso de elaboración de helado, y cuando estos vuelven a congelarse al bajar la temperatura lo hacen en cristales más grandes, que dañan la textura del helado. La presencia del neutro interrumpe este ciclo que provoca formación de cristales grandes que dañen la textura del helado.
Los neutros además refuerzan la interfase del sistema agua-aire de la emulsión. Protegiendo y reduciendo cualquier tendencia en el helado de perder el aire durante el almacenamiento.
Los emulsionantes son sustancias que tienden a concentrarse entre la fase grasa y la fase acuosa, reduciendo la tensión superficial del sistema. Estos ayudan a mejorar la textura, incrementar la capacidad de batido y dar sequedad y cuerpo suave al helado.
Los "neutros" son una combinación de materias primas de origen vegetal de alta calidad, para el uso en helados de crema y al agua tanto en frío o en caliente.
Los "neutros a la crema", están formulados a base de materias primas de origen vegetal de alta calidad, con el agregado de emulsionantes puros, siendo ideal en la formación de emulsiones en helados de crema.
Fuente de información: 
Ensayo presentado por la empresa “Sanofi. Bio-industries”. Paris, 1988.
Whistler Roy L.,Industrial Gums. Academic Press, 1973
Aspinall Gerald O., The polysaccharides. Academic press,1985.
Glicksman Martin, Food hydrocolloids. CRC Press,1980.
Timm Fritz, Fabricación de helados. Zaragoza, Editorial Acribia, 1989
Multon J. L., Aditivos y auxiliares de fabricación en industrias agro-alimentarias. Zaragoza, Editorial Acribia, 1988.
Codex Alimentarius

Fuente:  http://www.mundoheladoconsulting.com/index.php





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