Introducción
La mantequilla es una emulsión multifásica formada por glóbulos de grasa, grasa cristalina y una fase acuosa dispersa en una fase oleosa continua. Junto con el sabor, las propiedades más importantes de la mantequilla desde el punto de vista de la percepción del consumidor son la textura, el aspecto y la untabilidad. La dureza y la untabilidad están inversamente relacionadas entre sí y son también las dos propiedades de la mantequilla que se miden con más frecuencia (Wright 2001). Se sabe que ambas dependen en gran medida de la temperatura, pero también se ven afectadas por la velocidad de enfriamiento tras el batido y las variaciones regionales o estacionales causadas por la dieta de la vaca (Prentice 1972).
La reología puede ser una herramienta útil para caracterizar y optimizar las propiedades texturales de la mantequilla. El módulo de cizallamiento está relacionado con la rigidez del producto, que puede medirse en función de la temperatura mediante ensayos oscilatorios, y 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 que debe vencer la mantequilla para deformarse plásticamente, es decir, para extenderse. Los reómetros modernos, como el reómetro rotacional Kinexus, también tienen capacidades axiales avanzadas que pueden ser útiles para investigar otras características de la mantequilla, como la dureza (compresibilidad) y la PegajosidadLa adherencia describe la interacción entre 2 capas de materiales idénticos (autohesión) o diferentes (cohesión) en términos de pegajosidad superficial.pegajosidad (adhesividad).
Esta nota de aplicación muestra cómo puede utilizarse la reología para comparar las características de fusión y untabilidad de dos productos comerciales: una mantequilla normal y una mantequilla untable. La mantequilla normal se elaboró únicamente con grasa láctea, mientras que la mantequilla untable contenía un porcentaje de aceite vegetal para reducir la Temperaturas y entalpías de fusiónLa entalpía de fusión de una sustancia, también conocida como calor latente, es una medida del aporte de energía, normalmente calor, que es necesario para convertir una sustancia del estado sólido al líquido. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que cambia de estado sólido (cristalino) a líquido (fusión isotrópica).temperatura de fusión y la rigidez del material al sacarlo del frigorífico.
Experimental
- Las dos muestras de mantequilla se evaluaron en el intervalo de temperaturas de 4°C a 35°C mediante ensayos oscilatorios de amplitud small y ensayos axiales.
- Las mediciones se realizaron utilizando un reómetro Kinexus con un cartucho de placa Peltier y un sistema de medición de placa rugosa y utilizando secuencias preconfiguradas en el software rSpace.
- Se utilizó una secuencia de carga estándar para garantizar que las muestras se sometían a un historial térmico y a un protocolo de carga coherentes.
- Se realizó una prueba de rampa de temperatura controlada por deformación de frecuencia única entre 4 °C y 35 °C a una velocidad de 2 °C/min utilizando una deformación dentro de la Región viscoelástica lineal (LVER)En el LVER, las tensiones aplicadas son insuficientes para provocar la rotura estructural (cesión) de la estructura, por lo que se miden importantes propiedades microestructurales. región viscoelástica lineal (LVR).
- Se realizó un ciclo de compresión-descompresión axial a 4°C sobre 1 mm de muestra fresca y se midió la respuesta de fuerza normal para determinar la dureza y la adherencia.
Conclusiones y debate
Ensayos oscilatorios
Small el ensayo oscilatorio de amplitud es un ensayo no destructivo y, por tanto, puede mostrar los cambios que se producen en una microestructura compleja con el tiempo o la temperatura sin romperla. Los parámetros que suelen medirse son G', el Módulo elásticoEl módulo complejo (componente elástico), módulo de almacenamiento o G', es la parte "real" del módulo complejo global de la muestra. Este componente elástico indica la respuesta sólida, o en fase, de la muestra que se está midiendo. módulo elástico (de almacenamiento), y G", el Módulo viscosoEl módulo complejo (componente viscoso), módulo de pérdida o G'', es la parte "imaginaria" del módulo complejo global de la muestra. Este componente viscoso indica la respuesta líquida, o fuera de fase, de la muestra que se está midiendo. módulo viscoso (de pérdida). Estos corresponden a la rigidez de los componentes sólidos y líquidos de la muestra respectivamente, con la rigidez total dada por el Módulo complejoEl módulo complejo consta de dos componentes, el módulo de almacenamiento y el módulo de pérdida. El módulo de almacenamiento (o módulo de Young) describe la rigidez y el módulo de pérdida describe el comportamiento de amortiguación (o viscoelástico) de la muestra correspondiente utilizando el método del Análisis Mecánico Dinámico (AMD). módulo complejo, G* = √(G'2 + G "2).
El ángulo de fase (δ) es una medida de la diferencia de fase entre la deformación aplicada y la tensión medida y puede utilizarse para cuantificar la estructura en términos de sus características viscoelásticas. Un material similar a un líquido tendrá un ángulo de fase superior a 45° (90° = completamente líquido) y un material similar a un sólido será inferior a 45° (0° = completamente sólido).
La figura 1 muestra los resultados de la rampa de temperatura oscilatoria de frecuencia única realizada en las dos muestras de mantequilla. A 4°C, la mantequilla normal es un orden de magnitud más rígida que la mantequilla untable en términos de G'. Esto da una primera indicación de por qué la mantequilla untable puede utilizarse directamente de la nevera, ya que se esperaría que valores más bajos de G' se correspondieran con 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 más bajo. Los ángulos de fase son ambos muy bajos (menos de 10°), lo que indica que las muestras son muy sólidas cuando se almacenan en el frigorífico, siendo la mantequilla untable ligeramente más elástica.
A medida que aumenta la temperatura, los valores del módulo disminuyen, lo que indica un ablandamiento de la estructura asociado principalmente a la fusión de la grasa láctea cristalina. Este descenso es más significativo en el caso de la mantequilla normal, con una caída de G' de aproximadamente 10 MPa entre 4°C y 20°C, frente a 0,5 MPa en el caso de la mantequilla untable. Esta transición de fusión también se corresponde con un pico en el ángulo de fase que es más prominente para la muestra de mantequilla normal y se produce a una temperatura ligeramente superior en comparación con la variante untable.
Ensayo axial
El segundo ensayo realizado con las muestras de mantequilla fue un ensayo de compresión-descompresión axial, como se ilustra en la figura 2. El ensayo consistió en comprimir la muestra entre dos placas y luego separarlas, registrando continuamente la respuesta de la fuerza normal. Se trata de comprimir la muestra entre las dos placas y, a continuación, separar las placas mientras se registra continuamente la respuesta de la fuerza normal. La fase de compresión corresponde a la elasticidad y deformación de la muestra y debería estar relacionada con la dureza de la mantequilla y la facilidad de untado. La fase de descompresión se corresponde con la PegajosidadLa adherencia describe la interacción entre 2 capas de materiales idénticos (autohesión) o diferentes (cohesión) en términos de pegajosidad superficial.pegajosidad y debería indicar la tendencia de la mantequilla a adherirse al cuchillo durante el untado.
La figura 3 muestra los perfiles de fuerza normal de las dos muestras de mantequilla en respuesta a la deformación axial. Para comprimir la mantequilla normal 1 mm se necesitaron 30 N de fuerza, mientras que la mantequilla untable sólo necesitó 6 N de fuerza. Esto indica que la mantequilla untable cede y se deforma mucho más fácilmente (es menos dura) que la mantequilla normal, como cabría esperar. En la descompresión, la mantequilla normal generó un pico de fuerza de tracción de -10 N, sin que se observara un pico pronunciado en la mantequilla untable. Esto indica que la mantequilla normal tendría una mayor tendencia a pegarse al cuchillo durante el untado.
Conclusiones
Un reómetro puede utilizarse para realizar una serie de mediciones diferentes para caracterizar y comparar diferentes mantequillas en cuanto a su microestructura, textura y facilidad de untado. Entre ellas se incluyen pruebas oscilatorias de frecuencia única para sondear los cambios de rigidez y viscoelasticidad con la temperatura y pruebas axiales para evaluar la dureza y la PegajosidadLa adherencia describe la interacción entre 2 capas de materiales idénticos (autohesión) o diferentes (cohesión) en términos de pegajosidad superficial.pegajosidad durante el uso.