Reología de goma de Tara (Caesalpinia spinosa) Rodas Vargas ...

Reología de goma de Tara (Caesalpinia spinosa)
Rodas Vargas, Renato Paolo 1 ; Matos Chamorro, Alfredo 2
rodasrenato@gmail.com 1 ; amatosch@upeu.edu.pe 2
RESUMEN
El presente artículo tiene por objetivo enfatizar la importancia de la goma de tara en la industria
alimentaria. Para conocer el comportamiento reológico de los diferentes productos, es necesario
recurrir a la reometría, lo que permite conocer dicho comportamiento, y ser utilizado en distintos
campos de la industria. La aplicación de la goma de tara en la industria alimentaria se destina
específicamente a la elaboración de helados, bebidas, vino, cereales, pan, queso, salsa para
ensaladas, compota y mermeladas.
Palabras clave: Reología, Hidrocoloide, Tara
Rubber Rheology Tara (Caesalpinia spinosa)
SUMMARY
This article aims to emphasize the importance of tara gum in the food industry. Forthe rheological
behavior of different products, it is necessary to use rheometry, whichallows to
know the behavior, and used in various industrial fields. The application oftara gum in the food
industry is specific to making ice cream, drinks, wine, cereals, bread, cheese, salad dressing, jam
and marmalade.
Keywords: Rheology, Hydrocolloid, Tara
INTRODUCCION
La goma de tara es un hidrocoloide derivado
del endospermo de la semilla de Tara
(Caesalpinia spinosa). Su comportamiento es
similar a la goma de garrofín, impartiendo
viscosidad al medio donde se aplique; aparte
de otras funciones como la de evitar la
formación de cristales de hielo durante la
congelación y mantener buena resistencia al
choque térmico. Carece de reactividad con
las proteínas lácteas (Cubero N y otros 2002)
Por otro lado, la goma de tara es compatible
con goma arábiga, goma guar, goma xantano
y con la mayoría de otros hidrocoloides
vegetales. También es compatible con casi
todos los almidones químicamente
modificados, polímeros sintéticos y proteínas
solubles en agua. La goma de tara además
previene la sinéresis y requiere bajas
concentraciones para lograr buena
viscosidad. Algunas sales multivalentes y
solventes miscibles en agua alteran la
hidratación y la viscosidad de soluciones de
goma de tara (Basurto L, 2003; ECOPROSA,
2003).
Según Quim y Tanec (2003) la viscosidad de
dispersiones de goma de tara depende de la
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temperatura, tiempo, concentración, pH,
velocidad de agitación y tamaño de la
partícula del polvo. Esta goma tiene una gran
capacidad de absorción de agua formando
suspensiones viscosas con solubilidad de 60%
en agua a 25 °C, alcanzando su total
dispersión a 98 °C; en agua fría la viscosidad
máxima se logra en 1 a 4 horas. Cuando se
calienta se transforma en una dispersión
viscosa que mantiene sus propiedades luego
de enfriar. Es insoluble en solventes
orgánicos.
Estos agentes se utilizan especialmente para
aumentar la viscosidad de soluciones,
suspensiones y emulsiones, así como
estabilizadores de espumas, cuya fase
dispersante sea acuosa (Cheftel 1983).
Su comportamiento es más similar a la goma
de garrofín que a la de guar, impartiendo
viscosidad al medio donde se aplique; aparte
de otras funciones como la de evitar la
formación de cristales de hielo durante la
congelación y mantener buena resistencia al
choque térmico. Carece de reactividad con
las proteínas lácteas. (Cubero N. y otros,
2002.)
Figura 1. Estructura de la goma de tara
Según Yaseen y otros (2005) Los
hidrocoloides son utilizados en alimentos
como agentes espesantes, estabilizantes y
gelificantes, como consecuencia de su
capacidad de cambiar las propiedades
reológicas del solvente en el cual son
disueltos. El cambio de la viscosidad ocurre
como consecuencia del alto peso molecular,
su naturaleza polimérica y las interacciones
entre cadenas de polímero cuando son
disueltos o dispersados. Estas propiedades
han sido explotadas para su funcionalidad
en sistemas de alimentos incluyendo
atributos de textura y sensación bucal.
La estabilidad de una emulsión se puede
mejorar mediante la adición de hidrocoloides
que incrementan la viscosidad de la fase
continua y por lo tanto reducen la movilidad
de las gotas (Franco y otros 1997; Cabeza y
otros 2002; Dolz y otros, 2007); la selección
de los hidrocoloides más adecuados para un
sistema que contiene carbohidratos, grasa y
proteína dependerá de su capacidad
estabilizante y/o emulsificante y de la posible
sinergia que pueda existir entre mezclas de
ellos.
La Sociedad Americana de Reología durante
su fundación en 1929, adoptó como
definición de la misma la propuesta del
profesor Bingham of Lafayette College,
Easton, PA, la cual dice que la reología es
una disciplina científica que estudia la
deformación de un cuerpo sometido a
esfuerzos externos (Barnes y otros 1994).
Su fundamentación se basa en mediciones
instrumentales y es por ello que esta ciencia,
cada vez gana mayor espacio frente al
estudio de materiales usados o
potencialmente usables.
Según Gomez y otros (2003), La reología se
utiliza en la ciencia de los alimentos para
definir la consistencia de diferentes
productos. Reológicamente, la consistencia
viene descrita por dos componentes, la
viscosidad (lo “espeso” que es un producto,
o dificultad para deslizarse) y la elasticidad
(“tenacidad”, estructura). Para el estudio del
comportamiento reológico de los diferentes
productos, es necesario recurrir a la
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eometría, lo que permite conocer dicho
comportamiento, y ser utilizado en distintos
campos de la industria. Así, las medidas
reológicas de un producto en la etapa de
manufactura pueden servir como control de
calidad de dicho producto.
Viscosidad absoluta o dinámica
Es la fuerza tangencial por unidad de área, de
los planos paralelos por una unidad de
distancia, cuando el espacio que los separa
está lleno con un fluido y uno de los planos
se traslada con velocidad unidad en su
propio plano con respecto al otro también
denominado viscosidad dinámica; coeficiente
de viscosidad. (Internet: Viscosidad).
La unidad de viscosidad dinámica en el
sistema internacional (SI) es el pascal
segundo (Pa.s) o también newton segundo
por metro cuadrado (N.s/m 2 ), o sea
kilogramo por metro segundo (kg/ms): Esta
unidad se conoce también con el nombre de
poiseuille (Pl) en Francia, pero debe tenerse
en cuenta que no es la misma que el poise
(P) descrita a continuación:
El poise es la unidad correspondiente en el
sistema CGS de unidades y tiene
dimensiones de dina segundo por centímetro
cuadrado o de gramos por centímetro
cuadrado. El submúltiplo el centipoise (cP),
10-2 poises, es la unidad más utilizada para
expresar la viscosidad dinámica dado que la
mayoría de los fluidos poseen baja
viscosidad. La relación entre el pascal
segundo y el centipoise es:
1Pa.s = 1 N.s/m2 = 1 kg/(m.s) = 103 cP
a) Fluido Ideal:
1cP = 10-3 Pa.s
Un fluido ideal sale por la tubería con
una velocidad, , de
acuerdo con el teorema de Torricelli.
Toda la energía potencial disponible
(debido a la altura h) se transforma
en energía cinética. Aplicando la
ecuación de Bernoulli podemos
fácilmente comprobar que la altura
del líquido en los manómetros debe
ser cero (Internet: Viscosidad)
b) Fluido Viscoso:
En un fluido viscoso, el balance de
energía es muy diferente. Al abrir el
extremo del tubo, sale fluido con una
velocidad bastante más pequeña. Los
tubos manométricos marcan alturas
decrecientes, informándonos de las
pérdidas de energía por rozamiento
viscoso. En la salida, una parte de la
energía potencial que tiene cualquier
elemento de fluido al iniciar el
movimiento se ha transformado
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íntegramente en calor. El hecho de
que los manómetros marquen
presiones sucesivamente
decrecientes nos indica que la
pérdida de energía en forma de calor
es uniforme a lo largo del tubo
(Internet: Viscosidad).
Viscosidad aparente (η)
Mide la facilidad que tiene una determinada
sustancia para fluir ante la aplicación de un
esfuerzo cortante en unas determinadas
condiciones.
Se define como el ratio entre esfuerzo
cortante y velocidad de corte: η = σ/γ
Donde:
σ = Esfuerzo cortante. (Pa)
γ = Velocidad de corte. (1/s)
Fluidos dependiente del tiempo
a) Fluidos tixotrópicos
En los que su viscosidad disminuye al
aumentar el tiempo de aplicación del
esfuerzo cortante, recuperando su
estado inicial después de un reposo
prolongado.
b) Fluidos reopécticos
En los cuales su viscosidad aumenta
con el tiempo de aplicación de la
fuerza y vuelven a su estado
anterior tras un tiempo de reposo.
La tixotropía es una disminución en la
viscosidad aparente por la acción de
esfuerzos de cizalla, seguida de una
recuperación gradual cuando se retira el
esfuerzo, es un ejemplo de un
comportamiento de dependencia con el
tiempo donde la viscosidad de un material
dado depende de su propia historia (Barnes,
1997).
La tixotropía de una solución de polímero es
interpretada como el rompimiento de redes
formadas por las asociaciones entre cadenas
de polímero bajo un esfuerzo (Mao y Chen,
2006).
Medida de los parámetros reológicos
Para estudiar el comportamiento reológico
de un fluido de forma rigurosa es necesario
realizar medidas de viscosidad aparente (σ/γ)
en varias condiciones de esfuerzo cortante y
velocidad de corte.
Las medidas de viscosidad se realizan con
aparatos denominados viscosímetros o
reómetros. Este último término se reserva
para aparatos más complejos que son
capaces de explorar un amplio intervalo de
esfuerzos cortantes y velocidades de corte
así como de registrar variaciones de los
parámetros reológicos con el tiempo.
Los reómetros funcionan provocando un
flujo del material experimental y midiendo el
esfuerzo generado o viceversa. Puesto que el
volumen o espesor del material experimental
tiene un espesor finito, en el seno del
material se produce un perfil de velocidad, y
no un único “σ” que se corresponda con el
“γ” fijado, la relación entre “σ” y “γ” no se
obtiene de forma inmediata, sino que se
requiere el conocimiento previo del modelo
de flujo o realizar el tratamiento adecuado.
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Los parámetros de flujo y deformación que
son comúnmente utilizados para el estudio
del comportamiento de los fluidos son:
a) Stress: Fuerza por unidad de área
Símbolo: τ
Unidades: Pa (SI) ordinas/cm² (cgs)
b) Shear Strain: Deformación relativa
en esfuerzo.
Símbolo: γ
Unidades: Ninguna
(desplazamiento/altura)
c) Shear Rate: Cambio del esfuerzo de
deformación por unidad de tiempo.
Símbolo: ẏ
Unidades: [1/s] = s -1
Según el modelo Herschel-Bulkley:
En términos de:
τ = τ0 + k*ẏ n
� Yield stress (τ0) es la fuerza mínima
requerida para iniciar el flujo y es
una medida de la fuerza de la red
formada por interacción entre
partículas. La extrapolación de la
curva de flujo a un shear rate cero es
una medición indirecta de τ0
(Achayuthakan y otros 2006)
� Coeficiente de consistencia(k):
variable que hace referencia a la
viscosidad del sistema.
� Índice de fluencia (n): hace relación a
la dependencia del comportamiento
de flujo con el shear rat
Cuando n = 1, el fluido es newtoniano (la
viscosidad es constante independientemente
del esfuerzo de corte al cual se somete el
fluido), cuando 0

REFERENCIAS
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RAO,M.A. 2006. Yield stress
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xanthan mixtures: Effect of xanthan
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España: Acribia zaragosa isbn 84-
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