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  • 8/19/2019 equipos emulsiones

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    EMULSIFICACIÓN

    Y HOMOGENIZACIÓN

    Ingeniería de Alimentos III M.C. Ma. Luisa Colina Irezabal

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    EMULSIFICACIÓN

    HOMOGENIZACIÓN

    Formación de una emulsión

    Reducción de tamaño de las partículas de una emulsión con objeto de proporcionar

    mayor estabilidad en laemulsión

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    Sistema constituido por dos fases líquidas inmiscibles, una de las

    cuales se dispersa a través de la otra

    en forma de gotas muy pequeñas

    Fase dispersa (FD): Líquido que se dispersa en pequeñas gotitas, también se le conoce como fase interna o discontinua

    Fase continua (FC): Liquido como medio dedispersión, también llamada fase externa.

    EMULSIÓN

    Suspensión Fase continua: líquido Fase dispersa: sólido

    Espuma Fase continua: líquido Fase dispersa: gas

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    Ejemplos de Emulsiones en Alimentos:

    mantequilla y margarina leche crema helado yogurt liquido y sólido

    huevo

    mayonesa

    aderezos para ensalada

    bebidas salsas, condimentos y saborizantes rellenos, cubiertas y betunes para repostería

    salchichas

    Generalmente, las emulsiones de alimentos contienen 2 fases:

    a) Una fase acuosa que consiste en agua que contiene sales, azúcares, ácidos en solución y/o otras sustancias orgánicas o coloidales

    b) Una fase oleosa que consiste en aceites, grasas, ceras, resinas, aceites

    esenciales y otros materiales hidrofóbicos.

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    Según la naturaleza de la fase dispersa (FD):  – Aceite en agua (O/W)  – Agua en aceite (W/O)

    (oil-in-water ) 

    (water-in-oil) 

    Tipos de emulsiones

    O/W

    Fase Dispersa (FD) o Interna: Aceite Fase Continua (FC) o Externa : Agua

    Ejemplo: leche, crema

    W/OFase Dispersa (FD) o Interna: Agua Fase Continua (FC) o Externa : Aceite

    Ejemplo: margarina, mantequilla

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    Emulsión O/W Emulsión W/O

    EMULSIONES SIMPLES

    Agua

    Aceite

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    EMULSIONES MÚLTIPLES

    Emulsión W/O/W Emulsión O/W/O

    Agua

    Aceite

    Las fases acuosas interna

    y externa están separadaspor una fase oleosa

    Son aquellas en donde la fase dispersa contiene gotitas mas pequeñas que son miscibles con la fase continua

    La fase acuosa se encuentra

    entre dos fases oleosas

    Estas emulsiones son fabricadas en 2 etapas. 1º se produce la emulsión interna y posteriormente ésta se homogeniza en la fase continua externa.

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    - El tamaño de los glóbulos de la fase dispersa

    - La diferencia de densidad de ambas fases

    - La viscosidad de la fase continua y de la emulsión

    - Las fuerzas de interfase que actúan en la superficie de los glóbulos

    - La naturaleza, eficacia y cantidad de emulsificante y estabilizante

    - Las circunstancias de almacenamiento (temperaturas altas y bajas,

    agitación o vibración, evaporación)

    Emulsión estable: Sistema en el que los glóbulos conservan su carácter inicial y permanecen

    distribuidos uniformemente en la fase continua

    La estabilidad de una emulsión depende de diversos factores:

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    El tamaño y la distribución de tamaños de las partículas de una emulsión dependen del tipo e intensidad de la agitación suministrada Si se reduce poco a poco el tamaño de las

    partículas de la emulsión, varían el color y el aspecto de ésta.

    A mayor agitación, menor tamaño de partícula

    TAMAÑO DE LOS GLÓBULOS DE LA FASE DISPERSA

    Las gotas más grandes

    normalmentecontribuyen más a la inestabilidad de la emulsión

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    Característica EMULSIÓN MICROEMULSIÓN

    Tamaño Gota (fase dispersa) >>>> 1µµµµm

    < 0.1µµµµm (10-200 nm)

    Aspecto Opaca Transparente ó Translúcida

    EstabilidadTermodinámica No Si

    TAMAÑO DE LOS GLÓBULOS DE LA FASE DISPERSA

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    Si se reduce poco a poco el tamaño de las partículas de una emulsión, varían el color y el aspecto de dicha emulsión

    TAMAÑO DE LOS GLÓBULOS DE LA FASE DISPERSA

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    La viscosidad de una emulsión cuando hay exceso de fase continua es virtualmente la viscosidad de dicha fase

    Al aumentar la proporción de la fase dispersa aumenta la viscosidad de la emulsión hasta un punto en que la emulsión deja de ser líquida.

    VISCOSIDAD DE LA FASE CONTINUA Y DE LA EMULSIÓN

    A mayor viscosidad de la fase continua, mayor

    estabilidad de la emulsión

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    TENSIÓN INTERFACIAL

    En un sistema de dos fases, existe energía libre en la interfase entre los dos líquidos inmiscibles, debido al desbalance de las fuerzas cohesivas

    de los dos materiales

    Para que una emulsión pueda formarse, debe superarse la tensión interfacial, introduciendo

    energía en el sistema, que normalmente se logra mediante la agitación

    Cuanta mayor es la tensión interfacial entre los dos líquidos, mayor es la energía requerida para dispersar la fase interna y formar la emulsión

    Esta energía libre en la interfase es denominada TENSIÓN INTERFACIAL

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    Las emulsiones son sistemas termodinámicos inestables

    La inestabilidad se debe al aumento del área (∆∆∆∆A) de las gotas, que produce un incremento en la Entalpía Libre de Gibbs (∆∆∆∆G)

     AG   ∆=∆ ∆∆∆∆G = Enegía Libre de Gibbs

    γ = Tensión interfacial

    ∆∆∆∆A = Incremento en el área

    Al mezclar dos líquidos inmiscibles, la fase interna toma la forma de gotas esféricas, que representa la menor área superficial

    por unidad de volumen

    Cuando la agitación cesa, hay una coalescencia entre las gotas, formando

    gotas mas y mas grandes y eventualmente

    las dos fases se separan por completo

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    1. Sedimentación / Cremación 2. Agregación

    3. Coalescencia / Ruptura de la Emulsión

    ESTABILIDAD FÍSICA DE LAS EMULSIONES La estabilidad de una emulsión puede

    romperse debido a 3 tipos de fenómenos:

    Emulsión estable

    Cremación

    Ruptura de la emulsión

    Agregación

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    SEDIMENTACIÓN – CREMADO

    Se origina como consecuencia de la diferencia de densidades

    entre ambas fases.

    Las partículas se concentran en la superficie o en el fondo, dependiendo de la densidad relativa de las dos fases de la mezcla

    EMULSIÓN ESTABLE CREMADO

  • 8/19/2019 equipos emulsiones

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    Velocidad de cremado / sedimentación:

    η 

    δ 

    9

    )( 2   0

    2   g r v   −

    =

    v = velocidad de cremado / sedimentado 

    r = radio de la gota 

    δ δδ δ 0 = densidad de la fase continua 

    δ= densidad de la fase dispersa 

    g= aceleración debida a la gravedad 

    η ηη η = viscosidad absoluta de la fase continua 

  • 8/19/2019 equipos emulsiones

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    AGREGACIÓN

    CREMADO

    AGREGACIÓN Se origina como consecuencia de las fuerzas de atracción entre las

    partículas formando agregados de partículas

    EMULSIÓN ESTABLE

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    COALESCENCIA /

    RUPTURA DE LA EMULSIÓN

    CREMADO COALESCENCIA

    AGREGACIÓN

    Se origina como consecuencia de la tensión interfacial y causa un cambio real en el tamaño de las gotas

    Las partículas se funden y forman una capa de líquido.

    EMULSIÓN ESTABLE

    SEPARACIÓN DE FASES

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    ESTABILIDAD FÍSICA DE EMULSIONES

  • 8/19/2019 equipos emulsiones

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    Para evitar la separación de las fases se necesita un

    EMULSIFICANTE

    agua

    aceite

    Para conservar una emulsión estable se necesita un

    ESTABILIZANTE

  • 8/19/2019 equipos emulsiones

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    Los emulsificantes (agentes tensoactivos o surfactantes) ( SURF ace ACT ive Age NT  ) son moléculas que poseen

    una parte hidrofílica y otra lipofílica o hidrofobica (generalmente una parte polar y una no polar)

    EMULSIFICANTES

    Cabeza polar (HIDROFILICA)

    Cola no polar (LIPOFILICA)

    Puede llevar una carga positiva o negativa y es esta

    parte la que define al agente tensoactivo como catiónico o aniónico respectivamente, aunque también

    puede ser no iónico

    La parte no polar o hidrófoba de la molécula generalmente suele ser una cadena longitu