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¿Por qué se golpea el extremo de la botella de ketchup? Análisis del límite elástico

Introducción

Sea cual sea su preferencia: mayonesa, ketchup, salsa para hamburguesas, en un buen plato de hamburguesa con patatas fritas no puede faltar una salsa de acompañamiento. No sólo el sabor de una salsa es importante para el consumidor, subconscientemente también se espera mucho de su "consistencia", tanto en el frasco como en el plato. Para una aplicación controlada de la salsa en las patatas fritas, suele exprimirse de un recipiente o golpearse desde una botella de cristal. Si el método de consumo deseado es la inmersión, entonces la salsa debe permanecer en su sitio sin fluir sobre todo lo demás en el plato.

Algunas salsas presentadas en botellas no requieren aplicar fuerza o presión y, en su lugar, se vierten. Suele ser el caso de los aliños para ensaladas, que se vierten sobre el plato de acompañamiento, frecuentemente ignorado, que acompaña a la hamburguesa y las patatas fritas

Cómo cuantificar la presión necesaria para inducir el flujo; análisis del límite elástico

El Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico representa la tensión necesaria para que un material comience a fluir. Un método para determinar el Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico consiste en aplicar un "estrujamiento rotacional" a la muestra aumentando gradualmente el esfuerzo cortante durante un tiempo determinado. Antes de que la muestra fluya, la estructura de la muestra se estira y se resiste al flujo, lo que provoca un aumento de la viscosidad de cizallamiento a medida que aumenta el esfuerzo de cizallamiento. En el Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico, el punto de transición entre un material que se comporta como un sólido y un fluido, la estructura se rompe y la salsa empieza a fluir. Esto se traduce en una reducción significativa de la viscosidad de cizallamiento.

La tabla 1 resume las condiciones del análisis del Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico realizado en la mayonesa, el ketchup, la salsa para hamburguesas y el aliño para ensaladas.

Medición rotacional

La placa superior gira con un esfuerzo cortante definido σ [Pa]. Se determina la velocidad de cizallamiento γ- [s-1] necesaria para esta rotación. Resultado: Se calcula la viscosidad de cizallamiento ŋ [Pa-s] (es decir, la resistencia al flujo)

La ecuación de la viscosidad muestra η = σ / γ, relacionando el esfuerzo cortante con la velocidad de corte; esencial para el análisis de mecánica de fluidos.

Cuadro 1: Condiciones de medición - análisis del Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico

Salsa para hamburguesas, mayonesa, ketchupAderezo de ensalada
Geometría

Placa, diámetro: 40 mm, dentada

Placa, diámetro: 60 mm, lisa

Hueco de medición

3 mm

500 μm

Temperatura

25°C

25°C

Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.Tensión de fluencia

0 a máx. 200 Pa

0 a máx. 200 Pa

La figura 1 muestra los resultados de las mediciones del Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico. El software rSpace analiza automáticamente los resultados del Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico al final de la medición (figura 1).

El ketchup requiere la mayor tensión antes de empezar a fluir (21,8 Pa; véase la tabla de la figura 1), es decir, es el más difícil de bombear (para botellas idénticas). La viscosidad de cizallamiento alcanzada antes de fluir es la más elevada para esta muestra, casi 800 Pa-s, frente a sólo 400 Pa-s para la mayonesa Esto significa que, en comparación con otras salsas, es la que resiste más tensión antes de fluir. Además, la pronunciada disminución de la viscosidad del ketchup se explica por una microestructura uniforme que se rompe simultáneamente cuando las tensiones aplicadas son suficientemente altas.

El pico de la curva de la mayonesa es más amplio y su disminución tras el pico es más gradual, lo que indica irregularidades en la estructura de la emulsión. Posiblemente, la dispersión de las gotitas de aceite en la fase que contiene huevo, mostaza y agua no es uniforme.

En comparación con las demás salsas, el aliño de ensalada muestra un Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico significativamente menor (véase la parte inferior de la figura 1, curvas representadas en escala logarítmica). Un esfuerzo cortante de sólo 1 Pa-s es suficiente para iniciar el flujo. Sin embargo, un aliño de ensalada a base de aceite y vinagre normalmente no presenta Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico y se comporta reológicamente como un fluido newtoniano: La viscosidad de cizallamiento es independiente de la velocidad de cizallamiento. La presencia de un Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.límite elástico débil pero existente en nuestro aliño medido se debe a un ingrediente adicional, la goma xantana. Este polisacárido es un agente espesante que proporciona una Tensión de fluenciaEl límite elástico se define como la tensión por debajo de la cual no se produce flujo; literalmente, se comporta como un sólido débil en reposo y como un líquido cuando cede.tensión de fluencia small al aliño de ensalada.

Gráfico en el que se compara la viscosidad de cizallamiento de la salsa para hamburguesas, la mayonesa, el ketchup y el aliño para ensaladas bajo una tensión de cizallamiento variable.
Gráfico de análisis de la tensión de fluencia que muestra la viscosidad de la salsa para hamburguesas, la mayonesa, el ketchup y el aliño para ensaladas en función de los niveles de tensión de cizallamiento.
1) Análisis del límite elástico de cuatro salsas diferentes. Arriba: escala lineal. Abajo: escalado logarítmico

Curva de tensión de fluencia y viscosidad

La curva de viscosidad también puede servir como indicador de la existencia de un límite elástico. Una viscosidad infinitamente creciente a velocidades de cizallamiento bajas indica que el material no fluirá en reposo a menos que se aplique una tensión suficiente para superar el límite elástico.

La tabla 2 y la figura 2 muestran las condiciones de medición y las curvas de viscosidad de todas las muestras, respectivamente. Todas las salsas son viscosas por naturaleza. A bajas velocidades de corte, la mayonesa, el ketchup y la salsa para hamburguesas tienen una viscosidad similar.

Difieren ligeramente en su comportamiento de Adelgazamiento por cizallamientoEl tipo más común de comportamiento no newtoniano es el adelgazamiento por cizallamiento o flujo pseudoplástico, en el que la viscosidad del fluido disminuye al aumentar el cizallamiento.adelgazamiento por cizallamiento: La viscosidad de cizallamiento del ketchup (curva verde) disminuye más rápidamente que la de las otras salsas al aumentar la velocidad de cizallamiento. Esto se debe probablemente a una estructura uniforme. Además, la viscosidad del aliño para ensaladas es aproximadamente una década inferior a la de todas las demás salsas en todo el intervalo medido de velocidades de cizallamiento. Esta propiedad también se refleja en la sensación en boca de las salsas. Una mayonesa sabe más cremosa y tiene más consistencia que un aliño a base de aceite y vinagre. Un aliño que fluye más fácilmente recubrirá los alimentos o las ensaladas de forma más uniforme, mientras que una salsa más viscosa y que cede más puede untarse o utilizarse para mojar.

Tabla 2: Condiciones de medición - curva de viscosidad

Salsa para hamburguesas, mayonesa, ketchupAderezo para ensaladas
Geometría

Placa, diámetro: 40 mm, dentada

Placa, diámetro: 60 mm, lisa

Distancia de medición

1 mm

500 μm

Temperatura

25°C

25°C

Velocidad de cizallamiento

0.1 a 100 s-1

0.1 a 100 s-1

Curvas de viscosidad en las que se comparan la salsa para hamburguesas, la mayonesa, el ketchup y el aliño para ensaladas con distintas velocidades de cizallamiento en pascales.
2) Curvas de viscosidad de cuatro salsas diferentes

Conclusión

La caracterización reológica de las salsas no sólo está estrechamente relacionada con su comportamiento de flujo, sino también en la sensación que dejan en la boca. Proporciona una respuesta cuantificada a las sensaciones y deseos del consumidor: ¿Con qué fuerza debo apretar o golpear mi botella para inducir el flujo? ¿Cómo de cremosa es mi mayonesa? Además, el análisis automático integrado en el software facilita las comparaciones y agiliza las evaluaciones.

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