Introducción
El almidón es un polisacárido, compuesto de amilosa y amilopectina, presente en muchas plantas comestibles como la patata, el trigo, el arroz, etc. En la industria farmacéutica, se utiliza como aglutinante durante la compresión de comprimidos y como desintegrante en cuanto el comprimido se expone a la humedad. El almidón también desempeña un papel importante en la industria alimentaria, donde se utiliza como espesante y estabilizador en salsas y puddings. De forma similar a su uso en la industria alimentaria, puede utilizarse como adhesivo respetuoso con el medio ambiente en la transformación del papel y la madera. Los adhesivos a base de almidón reaccionan a la humedad y la temperatura, lo que resulta beneficioso en la industria del envasado. Además, el almidón modificado se utiliza como agente espesante en pinturas, revestimientos y productos cosméticos. La medición de la viscosidad mediante la curva RVA puede ayudar a optimizar las propiedades de flujo para aplicaciones industriales.
Cuando se calientan en un líquido, los gránulos de almidón se hinchan y se transforman de un estado parcialmente cristalino a un sistema gelatinoso. Este proceso, denominado gelatinización, implica cambios en la estructura del almidón y en sus propiedades de flujo. Puede simularse estudiando el comportamiento reológico del almidón en condiciones de temperatura controlada. Asimismo, la calidad del producto se evalúa mediante parámetros reológicos relevantes.
Condiciones de medición y portamuestras- Especial para pruebas de almidón
A continuación, se investiga la influencia de la gelatinización en la viscosidad de cizallamiento del almidón de arroz con el reómetro rotacional Kinexus. Para ello, se utiliza una geometría dedicada al almidón. Consta de un vaso y una paleta mezcladora de 2 palas (figura 1).
Se investigó una muestra consistente en 3 g de almidón en 25 g de agua. Las condiciones de medición se resumen en la tabla 1. El programa de temperatura seleccionado es típico para probar y evaluar las características de pegado del almidón. La curva de viscosidad de cizallamiento resultante se conoce como curva RVA (Rapid Visco-Analyzer curve).
Cuadro 1: Condiciones de medición
| Paso | Temperatura [°C] | Velocidad de cizallamiento [s-1] | Tiempo [s] |
|---|---|---|---|
| Pre-corte | 50 | 200 | 30 |
| 1 | 50 | 54 | 60 |
| 2 | 50 - 95, 6 K/min | 54 | - |
| 3 | 95 | 54 | 150 |
| 4 | 95 - 50, 6 K/min | 54 | - |
| 5 | 60 | 54 | 60 |
Resultados de las mediciones
La figura 2 muestra una curva de gelatinización del almidón de arroz obtenida según el método de ensayo anterior. Al principio de la prueba, se aumentó gradualmente la temperatura. Antes de alcanzar la temperatura de gelatinización, el almidón se disponía en un estado cristalino ordenado y no podía absorber agua ni hincharse. La curva de viscosidad no cambió en absoluto, y la viscosidad se mantuvo constante.
A medida que la temperatura sigue subiendo, la viscosidad empieza a aumentar. En este punto, los gránulos de almidón comienzan a gelatinizarse, los cristales empiezan a desintegrarse y se pierde la estructura ordenada original. El punto correspondiente en la curva de temperatura, denominado temperatura de pegado, depende generalmente de la proporción de amilosa y amilopectina.
Al seguir calentando, la viscosidad sigue aumentando. A cierta temperatura, la viscosidad alcanza su punto máximo, denominado viscosidad pico. Aquí, las partículas de almidón absorben agua y se hinchan, expandiéndose al máximo. Un pico de viscosidad bajo suele indicar una débil capacidad de hinchamiento del almidón, lo que dificulta su gelatinización o cocción.
Una vez superado el pico de viscosidad, debido a la completa absorción de agua e hinchazón del almidón, éste no puede seguir absorbiendo agua. Por lo tanto, con el aumento del tiempo, bajo la acción de una fuerte agitación, la estructura de la pasta de almidón se destruye continuamente, provocando la rotura de las cadenas moleculares. Esto provoca una disminución de la viscosidad hasta que alcanza un cierto valor mínimo, que también puede denominarse viscosidad de mantenimiento, viscosidad de artesa o viscosidad de pasta caliente. Suele producirse al final del periodo IsotérmicoLos ensayos a temperatura controlada y constante se denominan isotérmicos.isotérmico o al principio del enfriamiento. La destrucción de la estructura está relacionada con la composición del almidón.
La diferencia entre la viscosidad máxima y la viscosidad mínima se denomina valor de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición, o valor de desintegración, que puede utilizarse para evaluar cuantitativamente el daño de la estructura del almidón. La desintegración de los gránulos de almidón depende de la proporción entre amilosa y amilopectina, así como de muchos otros factores, como el tratamiento de la superficie de los gránulos de almidón.
Cuando la temperatura desciende de nuevo a la temperatura inicial, la viscosidad vuelve a un nivel de viscosidad más alto, lo que se debe a la recristalización del almidón lineal durante el enfriamiento, denominada retrogradación. Esta viscosidad se denomina viscosidad final o viscosidad de la pasta fría y puede utilizarse como indicador para juzgar la consistencia de la textura o el sabor o la velocidad de envejecimiento.
La diferencia entre la viscosidad más baja y la viscosidad final se denomina viscosidad de retrogradación. Está relacionada con la recombinación del almidón lineal durante el proceso de enfriamiento y depende del contenido de almidón lineal, el grado de hinchamiento y la desintegración de las partículas de almidón. Cuanto menor sea el valor de retrogradación, más blanda será la textura del producto elaborado con este almidón y más lenta será la velocidad de envejecimiento y endurecimiento.
Conclusión
Se midió una curva RVA con el reómetro rotacional Kinexus para evaluar las características de pegado y retrogradación del almidón de arroz. Este tipo de medición es especialmente fácil de realizar con el Kinexus porque el software de medición y evaluación rSpace contiene un método especialmente dedicado a las pruebas de almidón.
La interpretación y el análisis de la curva resultante se utilizan para predecir y ajustar la calidad del producto. El software también permite cuantificar la percepción humana subjetiva. Por ejemplo, en el caso de un pastel blando, un pico de viscosidad más alto sugiere un fuerte hinchamiento, lo que hace que el producto sea más blando y menos masticable. Una mayor caída de la viscosidad indica una estructura poco estable al calor y al esfuerzo cortante. Una viscosidad final elevada sugiere una mayor retrogradación (reasociación de la amilosa), que puede contribuir a una masa más firme y masticable.